??? 影響高速移動(dòng)通信的因素

??? 高速移動(dòng)狀態(tài)下的通信相比靜止?fàn)顟B(tài)或低速狀態(tài)下的通信面臨更多的問(wèn)題，多普勒效應(yīng)和快速切換帶來(lái)的影響是高速移動(dòng)環(huán)境下不得不解決的兩大難題，速度越高，影響越大，解決難度也越大，對(duì)技術(shù)的要求也越高。

??? 多普勒頻移

??? 當(dāng)終端在運(yùn)動(dòng)中通信，特別是高速移動(dòng)的情況下，終端和基站都有直視信號(hào)，接收端的信號(hào)頻率會(huì)發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱為多普勒效應(yīng)，由多普勒效應(yīng)引起的頻移稱為多普勒頻移。多普勒頻移對(duì)基站和終端均產(chǎn)生影響，如果不采取措施，通信質(zhì)量將嚴(yán)重惡化，甚至掉線。

??? 對(duì)基站的影響：WCDMA基站采用相干解調(diào)檢測(cè)方式工作，接收端的本地解調(diào)載波必須與接收信號(hào)的載波同頻同相，載波頻率的抖動(dòng)會(huì)對(duì)接收機(jī)的解調(diào)性能產(chǎn)生明顯的影響。受多普勒效應(yīng)影響，上行信號(hào)頻移最大可達(dá)750Hz，嚴(yán)重影響上行接入、容量和覆蓋等性能，這對(duì)基站解調(diào)性能來(lái)說(shuō)，無(wú)疑是一個(gè)挑戰(zhàn)。

??? 對(duì)終端的影響：為了對(duì)抗由多普勒效應(yīng)而產(chǎn)生的頻率抖動(dòng)，用戶終端通過(guò)自動(dòng)頻率補(bǔ)償AFC(Automatic Frequency Correction)技術(shù)來(lái)自動(dòng)鎖定最佳服務(wù)小區(qū)的接收信號(hào)頻率，并將鎖定的頻率作為參考基準(zhǔn)發(fā)送上行信號(hào)。不難看出，AFC算法對(duì)于減小多普勒頻移產(chǎn)生的影響，提高解調(diào)性能，起到至關(guān)重要的作用。

??? 快速切換的影響

??? 假設(shè)切換區(qū)大小不變，那么移動(dòng)速度越高終端穿越切換區(qū)的時(shí)間越短。當(dāng)終端移動(dòng)速度足夠快，以至于穿越切換區(qū)的時(shí)間小于系統(tǒng)處理軟切換的最小時(shí)延，則軟切換流程無(wú)法完成，導(dǎo)致掉話。

??? 一般情況下，軟切換時(shí)延為200-600ms，假設(shè)終端的測(cè)量時(shí)間為200ms，則軟切換最大時(shí)延為800ms。根據(jù)速度與距離的關(guān)系，很容易算出用戶終端運(yùn)動(dòng)速度與所需最小切換區(qū)大小的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

??? 難題不難

??? 2006年1月，來(lái)自全球頂級(jí)移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商的專家們參加了上海磁懸浮列車WCDMA業(yè)務(wù)演示活動(dòng)。列車穿越了0-431公里/小時(shí)的區(qū)域，路線涵蓋到8個(gè)小區(qū)，在移動(dòng)視頻電話一直保持的情況下，承載在分組域的高速流媒體視頻點(diǎn)播業(yè)務(wù)的圖像流暢、色彩艷麗，平均下載速率保持在350kbps以上，網(wǎng)頁(yè)瀏覽業(yè)務(wù)同樣非常流暢。在每一個(gè)車廂，網(wǎng)絡(luò)的覆蓋性能都很正常，呼叫建立成功率達(dá)到100%，視頻電話業(yè)務(wù)和流媒體業(yè)務(wù)的軟切換成功率分別達(dá)到99%、100%。在場(chǎng)的專家們享受了一趟愜意的移動(dòng)體驗(yàn)旅程。

??? 西班牙的Sevilla—Cordoba城際鐵路相距150公里，華為在此段鐵路建設(shè)了AVE(高速鐵路)試驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)包括7個(gè)基站，覆蓋兩個(gè)城市大約50公里的區(qū)域。列車經(jīng)過(guò)華為試驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，速度穩(wěn)定在250公里/小時(shí)左右，2005年11月中旬開(kāi)展的測(cè)試活動(dòng)表明，語(yǔ)音業(yè)務(wù)、VP業(yè)務(wù)、PS384K業(yè)務(wù)的呼叫建立成功率、切換成功率均達(dá)到99%以上，旅客感受不到列車內(nèi)外通信品質(zhì)的差別。

??? 破解之密

??? 為了解決高速覆蓋問(wèn)題，華為在提高基站接收機(jī)性能、提高切換成功率、改善覆蓋效果等方面，提出了諸多行之有效的解決方案。

??? 改善基站接收機(jī)性能

??? 為了對(duì)抗多普勒效應(yīng)，基站接收機(jī)必須采用AFC技術(shù)進(jìn)行頻率糾偏。AFC功能對(duì)系統(tǒng)性能影響極大：未采用AFC技術(shù)，600Hz頻偏的性能損失達(dá)到4dB，750Hz頻偏的性能損失超過(guò)20dB，更高的頻偏將導(dǎo)致接入信號(hào)無(wú)法正確解調(diào)；采用AFC技術(shù)，1000Hz頻偏損失僅0.2dB。

??? 華為基站采用專有的接入信道AFC和專用信道AFC算法，使接收機(jī)前導(dǎo)檢測(cè)性能、消息解調(diào)性能和專用信道解調(diào)性能得到極大改善，接收機(jī)支持的最大頻偏達(dá)到1800Hz，在基站信號(hào)傳播方向與終端運(yùn)動(dòng)方向夾角為0或180度的情況下，可以支持488公里/小時(shí)的移動(dòng)速度，完全滿足現(xiàn)有高速鐵路的覆蓋需求。

??? 提供豐富的切換方案

??? 高速移動(dòng)和多普勒效應(yīng)均會(huì)對(duì)切換產(chǎn)生影響，華為針對(duì)不同類型的環(huán)境問(wèn)題，分別提出了相應(yīng)的解決方案。

??? 軟切換方案：高速移動(dòng)對(duì)軟切換的影響主要表現(xiàn)在，它對(duì)切換區(qū)大小提出了要求，切換區(qū)過(guò)小就會(huì)導(dǎo)致軟切換流程無(wú)法完成；多普勒效應(yīng)對(duì)軟切換的影響表現(xiàn)在，它會(huì)影響到終端的同頻鄰區(qū)測(cè)量性能，隨著頻偏的增加用戶終端的測(cè)量性能也隨之下降，當(dāng)頻偏超過(guò)某一門限后，軟切換流程將無(wú)法觸發(fā)。華為提出的解決措施包括：擴(kuò)大軟切換區(qū)，以滿足最小軟切換時(shí)延的要求；提高信號(hào)質(zhì)量，減小頻偏對(duì)終端測(cè)量性能的影響。

??? 小區(qū)分裂方案：對(duì)于同一NodeB的兩個(gè)小區(qū)，天線位置比較靠近，甚至在同一個(gè)鐵塔或抱桿上。當(dāng)兩個(gè)小區(qū)分別覆蓋鐵路上兩個(gè)相反方向的時(shí)候，兩個(gè)小區(qū)天線夾角近似180度，小區(qū)間的交迭區(qū)處于兩個(gè)天線的后瓣或旁瓣。由于天線方向圖的前后比較大，天線后瓣或旁瓣方向的信號(hào)衰減很快，導(dǎo)致這兩個(gè)小區(qū)間的軟切換區(qū)域非常小，在這種情況下，即使采用擴(kuò)大軟切換區(qū)的方法，效果也不一定理想。

??? 華為在實(shí)踐中摸索出一套小區(qū)分裂方法，能夠很好地解決這一問(wèn)題。所謂小區(qū)分裂，就是為NodeB僅配置一個(gè)小區(qū)，通過(guò)功分器引入兩幅天線，分別覆蓋鐵路兩個(gè)相反的方向，將一個(gè)小區(qū)分裂為兩個(gè)扇區(qū)。由于只有一個(gè)小區(qū)，因此基站天線下面不存在軟切換，規(guī)避了軟切換區(qū)過(guò)小的問(wèn)題。這種小區(qū)分裂的方法非常適用于基站距離鐵路近，兩個(gè)扇區(qū)交迭區(qū)域小，且位于基站下方的場(chǎng)合。

??? 異頻硬切換方案：在超高速移動(dòng)的情況下，當(dāng)多普勒效應(yīng)引發(fā)的同頻鄰區(qū)相對(duì)頻偏大于一定門限時(shí)，連接態(tài)下的用戶終端測(cè)量不到同頻鄰區(qū)，無(wú)法觸發(fā)軟切換，導(dǎo)致軟切換無(wú)用武之地。此時(shí)，采用異頻硬切換方案來(lái)對(duì)抗多普勒頻偏效應(yīng)，比軟切換方案更能保證連續(xù)覆蓋。異頻測(cè)量性能取決于終端的AFC算法、壓縮模式配置等環(huán)節(jié)，實(shí)測(cè)結(jié)果顯示，華為U626手機(jī)在兩個(gè)異頻鄰區(qū)間相對(duì)頻偏達(dá)到1700Hz時(shí)，仍可成功完成切換。

??? 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展和科技水平的不斷提高，越來(lái)越多的高速交通工具開(kāi)始滲透到人們的日常生活。相應(yīng)地，人們?cè)诟咚僖苿?dòng)環(huán)境下使用通信工具的機(jī)會(huì)也越來(lái)越多，因此對(duì)高速環(huán)境下通信質(zhì)量的要求也越來(lái)越高。華為提供的高速環(huán)境下的覆蓋解決方案，完全可以滿足這種日益增長(zhǎng)的需求，為人們的旅行生活帶來(lái)更舒適的通信體驗(yàn)。