??? 影響高速移動通信的因素

??? 高速移動狀態(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題，多普勒效應(yīng)和快速切換帶來的影響是高速移動環(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，對技術(shù)的要求也越高。

??? 多普勒頻移

??? 當(dāng)終端在運動中通信，特別是高速移動的情況下，終端和基站都有直視信號，接收端的信號頻率會發(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。

??? 對基站的影響：WCDMA基站采用相干解調(diào)檢測方式工作，接收端的本地解調(diào)載波必須與接收信號的載波同頻同相，載波頻率的抖動會對接收機的解調(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，這對基站解調(diào)性能來說，無疑是一個挑戰(zhàn)。

??? 對終端的影響：為了對抗由多普勒效應(yīng)而產(chǎn)生的頻率抖動，用戶終端通過自動頻率補償AFC(Automatic Frequency Correction)技術(shù)來自動鎖定最佳服務(wù)小區(qū)的接收信號頻率，并將鎖定的頻率作為參考基準(zhǔn)發(fā)送上行信號。不難看出，AFC算法對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，那么移動速度越高終端穿越切換區(qū)的時間越短。當(dāng)終端移動速度足夠快，以至于穿越切換區(qū)的時間小于系統(tǒng)處理軟切換的最小時延，則軟切換流程無法完成，導(dǎo)致掉話。

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

??? 難題不難

??? 2006年1月，來自全球頂級移動運營商的專家們參加了上海磁懸浮列車WCDMA業(yè)務(wù)演示活動。列車穿越了0-431公里/小時的區(qū)域，路線涵蓋到8個小區(qū)，在移動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)頁瀏覽業(yè)務(wù)同樣非常流暢。在每一個車廂，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%。在場的專家們享受了一趟愜意的移動體驗旅程。

??? 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)試驗網(wǎng)絡(luò)，整個網(wǎng)絡(luò)包括7個基站，覆蓋兩個城市大約50公里的區(qū)域。列車經(jīng)過華為試驗網(wǎng)絡(luò)時，速度穩(wěn)定在250公里/小時左右，2005年11月中旬開展的測試活動表明，語音業(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題，華為在提高基站接收機性能、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。

??? 改善基站接收機性能

??? 為了對抗多普勒效應(yīng)，基站接收機必須采用AFC技術(shù)進行頻率糾偏。AFC功能對系統(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20dB，更高的頻偏將導(dǎo)致接入信號無法正確解調(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，使接收機前導(dǎo)檢測性能、消息解調(diào)性能和專用信道解調(diào)性能得到極大改善，接收機支持的最大頻偏達(dá)到1800Hz，在基站信號傳播方向與終端運動方向夾角為0或180度的情況下，可以支持488公里/小時的移動速度，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

??? 高速移動和多普勒效應(yīng)均會對切換產(chǎn)生影響，華為針對不同類型的環(huán)境問題，分別提出了相應(yīng)的解決方案。

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

??? 小區(qū)分裂方案：對于同一NodeB的兩個小區(qū)，天線位置比較靠近，甚至在同一個鐵塔或抱桿上。當(dāng)兩個小區(qū)分別覆蓋鐵路上兩個相反方向的時候，兩個小區(qū)天線夾角近似180度，小區(qū)間的交迭區(qū)處于兩個天線的后瓣或旁瓣。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衰減很快，導(dǎo)致這兩個小區(qū)間的軟切換區(qū)域非常小，在這種情況下，即使采用擴大軟切換區(qū)的方法，效果也不一定理想。

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

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

??? 隨著社會經(jīng)濟的進一步發(fā)展和科技水平的不斷提高，越來越多的高速交通工具開始滲透到人們的日常生活。相應(yīng)地，人們在高速移動環(huán)境下使用通信工具的機會也越來越多，因此對高速環(huán)境下通信質(zhì)量的要求也越來越高。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的需求，為人們的旅行生活帶來更舒適的通信體驗。