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WCDMA跨站址小区合并下掉话分析

WCDMA跨站址小区合并下掉话分析

引言

近年来,高速铁路的覆盖成为WCDMA无线网络部署的一大热点问题,利用小区合并也就是共小区来实现高速铁路的覆盖是其中的一种部署方式。但是,在部署过程中,我们发现会遇到跨站址小区合并的掉话现象,也就是高速铁路上的终端在通话过程中,如果处于合并小区的两个站址之间,可能会发生掉话。为此,在本文中笔者我们分析了可能引发这种现象的可能原因,并给出了具体的解决建议。





图1多普勒效应对信号质量的影响

2高速铁路覆盖的主要挑战

对于高速铁路覆盖而言,由于列车运行的速度高,因此多普勒效应的影响将变得很显著,多普勒效应具有如下一些特点:
(1)当用户移动方向和电磁波传播的方向相同时,多普勒频移最大;完全垂直时,没有多普勒频移。


(2)多普勒频移的大小和运动速度成正比,运动速度越快频偏越大。


(3)假定移动速度不变,用户先朝向基站运动而后远离基站,多普勒频偏先正后负。


多普勒频移将导致接收信号质量的下降。当信号的频率与基准频率发生偏差后,接收机如果基于基准频率进行解调,两者之间的相位差将导致接收机无法获得最佳的接收效果。


图1展示了利用仿真获得的信号质量(Eb/No)与运动速度(km/h)之间的关系,从中可以看出Eb/No随运动速度提高而下降。在从3km/h~500km/h到500km/h的区间,从仿真结果中看到,最好情况是下降0.1dB,最差情况是下降3dB.图1中横坐标运行速度对应多普勒频移量,。可见多普勒频移越大,信号质量下降越大。信号质量下降的根本原因在于频偏造成Eb的下降,从而引发Eb/No的下降。


3跨站址小区合并方案


在开阔地等高速运动场景,通过多个RRU小区合并的方式,实现小区合并覆盖,可以增加单个小区覆盖范围,减少切换次数,详情参见如图2所示。:图2中展示了6个不同站址的小区合并后,组成一个小区。在两个不同站址小区的交界处,也就是在图3中跨站址相邻小区的重叠覆盖范围内,终端会接收到来自相反方向的小区的下行信号,对终端来说,这些下行信号分别具有正、负多普勒频移。当终端移动速度较快时,这样的正负多普勒频偏差较大的信号可能会造成部分型号的手机掉话。接下来,笔者将分析跨站址小区合并时终端掉话产生的主要原因。




图2跨站址小区合并方案示意图





图3正负多普勒频移对终端的影响

4终端处理多普勒频移的方法

首先我们来分析终端处理多普勒频移的方法。





图4RAKE接收机示意图

对于终端来说,并不知道多普勒频移值,只是根据本地振荡器(以下简称本振)与接收到的基站频率进行对比,获得频率的差值。终端在任何情况下都需要跟踪基站频率的变化,也就是与基站频率同步的过程,类似于GSM的频率同步,称为自动频率控制过程(AFC)。




表1Eb的最大下降量

AFC具体实现机制通常是基于锁相环PLL,利用压控振荡器VCO控制本振的工作频率,从而可以跟踪基站的频率,这种频率跟踪与同步的功能正好可以用在于对抗多普勒频移上。当然本振的工作频率可调范围是有限的,对应频率补偿范围,也就是终端能处理的多普勒频移量小于频率补偿范围。





表2合并后Eb的最大下降量
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