高速铁路无线网络覆盖设备浅析

2011-09-21 11:41:00来源:烽火科技 热度:
  目前我国高速铁路进入快速发展阶段,到2012年,我国将建成客运专线42条,总里程1.3万km,其中时速250km的线路有5000km,时速350km的线路有8000km。近年来部分路段高速铁路已正式运营,有越来越多的人选择乘坐高铁出行。随着中国高速铁路进入一个快速发展的时期,如何在高速铁路中优化无线信号,更好的方便于大众、服务于大众,成为国内相关产业链上有识之士需要认真思考的问题。

  而作为中国无线通信设备的主要设备供货商-烽火科技·武汉虹信通信技术有限责任公司,身先士卒,采用创新、优质的数字直放站产品(XRRU)服务于中国高铁,对京沪高铁沧州段,浙江甬台温高铁、温福铁路等进行覆盖。

  从某种意义上来看,电信运营商数字产品和高铁处于共同的历史发展阶段,都处于发展的初期,并面临重大的发展机遇。如何根据高铁建设与运营的发展历程,以科学发展观为指导,建设针对高铁的通信网络,是现阶段电信运营商网络规划的重要任务之一。高速铁路覆盖的特点是速度高、穿透损耗大、切换频繁,这也对移动通信网络提出了更高的要求。

  现阶段高速铁路无线网络覆盖主要由以下三种覆盖解决方式

  1、基站专网覆盖:采用宏蜂窝基站覆盖高速铁路,并构成专网;

  2、现网调整覆盖:通过对现网基站的调整,增强信号覆盖。现网基站同时覆盖铁路和周边用户;

  3、光纤XRRU专网覆盖:采用光纤XRRU远端覆盖高速铁路,并构成专网。

  现在针对以上的三种覆盖解决方式进行分析对比,以此来确定目前高铁无线网络最优化的解决方案:

根据对高速铁路的分析,我们认为光纤XRRU专网覆盖方式更适合高速铁路覆盖。专网形成虚拟的独立网络,使用独立的载频资源。

  根据对高速铁路的分析,我们认为光纤XRRU专网覆盖方式更适合高速铁路覆盖。专网形成虚拟的独立网络,使用独立的载频资源。

  ·专网覆盖要求专网信号只覆盖铁路,不覆盖周边区域,要求对信号有很好的控制,尽量避免对外围区域的泄露;

  ·专网形成虚拟的独立网络,只在车站区域设置与大网的出入口,铁路覆盖区不设大网邻区,减少列车运行过程中切换和重选次数;

  ·专网覆盖完全不吸收大网业务,只吸收列车上的业务;

  ·专网覆盖使用专用的载频资源,要避免与大网形成同步干扰;

  ·采用XRRU系统,以其级联组网方式,保证高铁覆盖的连续性。

  专网覆盖优缺点

  1、专网覆盖的优点

  专网只有唯一的重选切换序列,信号更简洁,重选和切换更顺畅,因此专网能更好地满足列车提速;

  专网完全不吸收大网业务,因此只需要配置较少量的载波,频率设计也较容易。

  2、专网覆盖的缺点

  专网只在车站设有与大网的出入口,如果在车站不能进入专网小区,则在列车运行期间手机将很难进入专网,造成长时间质差的问题;

  专网对覆盖质量要求更高,如果手机在专网中一旦脱离专网,将很难重新进入专网,造成长时间质差;

  如果铁路外围用户选择了专网信号,那么用户离开铁路覆盖范围时,由于专网没有大网相邻关系,用户会出现脱网和掉话现象。

  GRRU专网覆盖方案
根据对高速铁路的分析,我们认为光纤XRRU专网覆盖方式更适合高速铁路覆盖。专网形成虚拟的独立网络,使用独立的载频资源。

  根据高速铁路沿线纵深长、覆盖距离远的情况,GRRU系统支持串、并联的组网方式,可进行远距离的覆盖,并且组网方式灵活多样,十分适用于这种场景。

  采用GRRU系统带状专网覆盖,可以减少切换次数,提高覆盖质量。现网中单个近端最大级联数量11个(最大级联能力16个),最远覆盖距离可达到20公里,保证了高速铁路覆盖的连续性。

  GRRU设备上下行载波最多支持16个载波,使用分集后上下行支持8载波,支持各种跳频方式,可根据站点需求设置载频数,可为覆盖区提供大得多的容量。扩容方便,特别在高铁沿线中的隧道、跨度大桥这类场景中,设备安装位置难以达到的,一旦需要扩容,无需到远端设备做任何硬件改动,只需在近端接入的基站机房进行扩容。

  GRRU专网覆盖特点及优点

  1、组网灵活

  GRRU可以根据高铁具体情况灵活组网,除传统的星型组网外,还可以支持级联、环网等组网方式,采用级联方式组网时,GRRU能够节省了沿线光纤资源的占用。

  针对高铁信号覆盖的特殊性,提供环形组网能的保护能力。

  
2、自动时延调整
2、自动时延调整

  GRRU设备具有自动时延校准的功能,近端通过测量不同远端的时延,找出最大时延值并以其为标准调整各个远端的时延,一般仅在设备开通时才发送时延调整指令。在设备开通过程中,一旦发生设备级联、光纤传输链路等发生变化,近端发送时延调整指令,远端自动完成时延的调整。

  自动时延调整能自动调整各个远端设备与接入控制设备之间的时延,使不同的RRH与LIM之间的时延相等,消除同扇区远端之间重叠信号覆盖区域的时延色散干扰,相对于手动时延调整更实时,更精确,程序能够实时跟踪时延的变化并进行调整,减少了人工维护的成本。

根据对高速铁路的分析,我们认为光纤XRRU专网覆盖方式更适合高速铁路覆盖。专网形成虚拟的独立网络,使用独立的载频资源。
3、底噪抑制功能

  底噪抑制技术是针对GSM制式的信号而言,因为GSM信号属于时隙信号,有用户时才有时隙被激活,所以我们可以根据时隙功率来进行时隙关断,这样当关断时整个系统的底噪也一起被关断了,从而降低了整个系统的平均底噪,减小了对基站的干扰。

  GRRU设备可以单独对各射频拉远单元的上行噪声进行控制,在带24个远端时引入的噪声不大于-130dBm(带宽为200KHz),可以保证链路平衡不受任何影响。

  4、时延色散干扰

  需要考虑GRRU站时延的引入对系统造成的影响。可能存在覆盖区与施主扇区覆盖区重叠的可能,如果两重叠信号时延差小于4TA则不会造成任何问题,这是GSM规范规定的。当两信号时延差大于4TA且信号强度相当(差值小于10dB)则将导致手机掉话;因此,这时需要考虑选取背向光纤直放站覆盖区的施主扇区,这样基站重叠区和直放站重叠区就不会产生多径引起的掉话了,而是两个扇区信号的切换。

  
高速铁路无线网络覆盖设备浅析


  在GRRU安装过程中会遇到信源基站和光纤直放站信号重叠的问题,就是由于多径传播引起的时间色散产生同频干扰。对于上图所示,我们假设基站到户用之间的信号质量较好,能够接收到正常的基站信号,但是此时如果引入一个GRRU,此时的时延差为delayB-delayA=(5Km的空间时延+10Km光缆时延+设备时延)-5Km的空间时延=10Km光缆时延+设备时延=2Km×4.76us/Km+10μs=19.52us>15μs(4TA)。此时直放站的信号就只能判断为同频干扰信号,必须小于同频干扰保护比9dB。

  通过上述时延分析,我们提出以下相关建议:尽量选择背向覆盖区域的小区作为GRRU信号源,当采用RRU+GRRU方式进行覆盖时,RRU的射频信号不直接进行覆盖,避免RRU与GRRU覆盖中使用到的直放站信号覆盖区形成重叠覆盖区。

  XRRU设备原理

  虹信公司数字射频拉远设备不同于以往的模拟光纤直放站,它将RF信号经变频处理变为中频数字信号,再通过光纤拉远进行传输。其具体工作原理是:近端机将从基站接收到的基站下行信号通过耦合,下变频处理,到基带变为I/Q信号或低中频信号,经ADC变换到数字信号后按一定帧格式打包成串行数据,再经光纤发送到远端机,远端机经基带处理单元解帧,恢复I/Q或低中频信号,经DAC变换到模拟信号,再上变频到射频,经发射子系统发射出去;远端机将接收到的移动终端上行信号通过上述逆过程,上送至基站接收端。

  XRRU设备优势

  1、优秀的数字和射频总体方案的设计,采用国外先进的A/D数字芯片,结合我司长期的FPGA的设计经验,设备处理能力强,选频设备最多可接入24载波;(标书16载波)

  2、射频指标优异,可以在复杂的网络中应用,抵抗邻频干扰;

  3、采用了高线性功放和高稳定度的时钟源,在EDGE网络下,支持FTP高速下载等互联网业务,在09年河南移动组织的十家GRRU应标厂家测试中,达216Kbit/s,排名第一;

  4、IP防护等级可达IP67,完全防尘防水防盐防雾;

  5、远端机内置防雷模块,防护等级C级,最大放电电流120kA,最大保护电压2700V;

  6、可以根据特殊环境定制双电源和双功放的产品;

  7、我公司生产的XRRU产品可以通过微波进行传输。

  从国内现阶段的建网趋势来看,XRRU数字直放站产品逐渐的取代传统的模拟直放站产品,特别是在高铁中的应用,XRRU已经成为了解决高铁无线信号的事实的标准,利用XRRU直放站组网系统,大大提升了组网的灵活性和业务快速开通。目前XRRU技术发展很快,国内主流厂家都推出了相应的XRRU设备,运营商也非常关注其应用加之,也为XRRU的快速发展增添了动力。

  虹信公司从2005年开始了对XRRU技术的跟踪和研发,经过几年的努力,逐步在国内引领XRRU技术的发展,目前已经推出全系列的XRRU产品,获得了客户的大量认可,已经在全国各大运营商市场获得了大量的商用。

  运营商的需求是推动XRRU技术不停发展的主要动力,XRRU融合了多种技术优势,因此备受业界的关注,从目前的业务需求和成熟度而言,XRRU的规模商用还需要1-2年时间,预计未来5年内,XRRU的市场将超过传统的模拟直放站设备,必将成为未来直放站的主流产品。虹信公司秉承烽火人“求真、务实”的工作作风,为了国家的高铁事业奉献着自己智慧和汗水。

责任编辑:chengxi

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