覆盖间“呼吸效应”的现象。具体分析可知,形成该现象的原因主要有两点,其一是多用户分摊的下行功率不足,导致下行功率受限;其二是多用户产生的MAI(多址干扰)降低了接收机输出的信噪比。
由于站台上用户消耗的下行发射功率较小,且对隧道内用户的MAI也较小,因此其对业务覆盖距离影响相对隧道内拉远用户要小得多。
根据上海地铁典型站的忙时人流量统计,可以区分为三类站型:
? I类站:进出站人数多,列车内人数多的大型中转站(如人民广场站、陆
家嘴站),该比值相对较低(接近4:1~5:1);
? II类站:进出站人数较少,列车内人数多的重要中途站(如徐家汇站、
上体馆站主要为莘庄方向输送人流),该比值相对较高(分别接近10:1和7:1);
? III类站:进出站人数极少,列车内人数较多的一般小规模中途站或末端
站(如马戏城站、杨树浦路站和临平路站),该比值极高(约在20:1以上)。
同时根据观察,由于用户业务习惯所致,进入隧道后,车厢内用户多以使用短消息类业务为主,实际使用CS业务的用户数量相对于站台上明显减少。根据目测预估,假设隧道内业务密度和站台上业务密度之比为1/3,则结合典型站人数比例统计和表4.3-10的实测数据可得:
? I类站:站台/隧道话务量之比为1:1~2:1,与单时隙4UE拉远结果类
似,单向车行方向覆盖增益:约100m;
? II类站:站台/隧道话务量之比为3:1,与单时隙6UE拉远结果类似,
单向车行方向覆盖增益:约40m;
? III类站:站台/隧道话务量之比为7:1,与单时隙8UE拉远结果类似,
单向覆盖增益:无;
值得注意的是,以上估算方法存在一定误差,站点人数分布和P的取值需进一步确认。
第 25 页 共 51 页 25
4.3.8 系统优化对覆盖的影响
4.3.8.1 动态信道分配判据对覆盖的影响
通过上述容量分析可以发现,覆盖距离与系统负荷有关,当负荷高时,其覆盖距离会比较近;当负荷低时,其覆盖距离会比较远;TD系统上、下行各有三个时隙用于业务信道。当单时隙业务负荷较低时,覆盖距离会得到一定提升。
若系统将所有用户业务信道都先分配在同一个时隙中,如图4.3-13左图所示,造成该信道负荷升高,为了克服干扰,使各信道的下行发射功率必须提高以保证业务,在离信号源较远处容易出现下行功率不够而掉话,也就是采用该DCA(动态信道分配)方式,其覆盖距离比较短。图4.3-13右图中,系统将所有用户业务信道平均分配在各个时隙中,使每个时隙的负荷都不高,使各信道的下行发射功率不高也可保证业务连续,采用该DCA方式,其覆盖距离比左图更远。
因此,在地铁环境下,以下行发射功率(业务下行受限情况)作为慢速DCA排序系统可用资源的判据,有利于提升TD系统在隧道内的整体覆盖距离。
需要注意的是一般慢速DCA判据不止一条,可能需同其他判决综合考虑(如BRU的完整性等),此时应提高下行发射功率判据的作用权重。
图4.3-13 不同DCA判据的资源分配效果
4.3.8.2 优化功率分配参数取值对覆盖的影响
本研究中,通过功率参数不同配置方案的对比测试,发现功率参数配置方案会影响覆盖距离,测试中具体的功率参数配置方案及相应的覆盖测试结果如下表4.3-11所示:
第 26 页 共 51 页
26
? 方案一:单业务最大功率28dB(单载波最大功率)。
? 方案二:单业务最大功率26dB,该参数高于平均分配功率低于最大可用
功率。
表4.3-11 功率分配不同方案测试结果对比
方案一 业务类型 掉话距离(m) P-CCPCH RSCP DPCH RSCP 掉话距离(m) 方案二 P-CCPCH RSCP DPCH RSCP CS12.2K业务步行8UE拉远 600~650 -100 -102 700 -91 -106 CS12.2K业务8UE工程车拉远 680 -95 -105 800 -96 -104 从上表中的测试结果可以看出,方案二比方案一的覆盖距离延长了约50~120m。通过分析,出现该现象的原因主要是由于方案一单个UE在覆盖不佳时经功率控制后会过度占用下行功率,使功率共享环境恶化,导致其他UE不能分配功率而出现掉话,从而缩短了覆盖距离。
从上面的对比测试结果,可以发现选用合理的功率配置方案也是优化覆盖距离的重要手段之一,使用哪一种方案视具体情况而定。建议容量低、负载小的站点考虑使用方案一,容量高、负载大的站点考虑使用方案二。
4.3.9 链路预算小结
根据本节上述分析,以上海地铁实际情况为例,对下行链路预算关键环节取值及取值说明总结如下表4.3-12所示。上行链路预算与下行类似,本节不再赘述。
表4.3-12 上海地铁TD链路预算取值及说明
链路预算主要输入参数 关注信道 最大发射功率(dBm) 无源器件损耗(dB) POI差损(dB) 不等分电桥损耗(dB) 车体+人体损耗(dB) C/I门限(dB) 噪声电平(dBm) 2米处95%耦合损耗 漏缆传输损耗(dB/100m) 冗余量 1.7~2.3 106 68dB 5 或 5.7 3dB 本研究修正值 DL-AMR 21 3.4 0 1 AMR 14(CS64 12) 10.6~11.1 106 DL-VP 25 说明 基于下行DCH受限考虑,反推工程指标电平 不损失容量,需按时隙用户数均分发射功率 基于上海地铁采用的射频缆和漏缆型号和指标 采用后端合缆合路不考虑插入损耗 垂直分区不等分电桥造成的1dB额外损耗 工程车实测值 工程车实测值 TD设备噪声电平 根据上海地铁环境实际漏缆型号 具体损耗根据实际所使用的缆线型号确定 为缆线老化、信号抖动等不定因素预留 27
第 27 页 共 51 页
容量对覆盖的影响 隧道内切换距离 40~100m(2~5dB) 220m 对极端用户分布情况下的覆盖增益 必须考虑的隧道内切换重叠区 为了掌握预算中的冗余量,下表4.3-13给出了计算中存在冗余的环节,可见以上覆盖方案建议为了充分保证业务服务质量具有一定的冗余度,建设、优化完成后覆盖将会较预估的覆盖有一定的提升。
表4.3-13 冗余控制分析
冗余项 链路冗余 车体损耗 容量对覆盖增益 无冗余值 0dB 9dB 5dB或更多 3dB 研究距离取值 增益 3dB 120m 说明 链路预算中单向链路取3dB冗余 工程车体比运营车体钢板厚,研究中较集团建议值多取了2dB 实验网模型下,容量很低,多数站点至09年的预计容量不足50% 研究中所使用的切换参数可以进一步优化,减小切换时延;同时可以考虑部分站点使用水平分区,以单向切换方切换区 N/A 220m 50m 式,降低切换迟滞时间,以减小切换带;另外,研究中切换是工程车为60km/h(实际运营车速峰值),当车速较低时切换带要求将降低。 站间距范围 N/A N/A 30~50m 讨论覆盖补偿方式使用策略时,补偿方式适用的站间距范围一般取30~50m的距离冗余 11dB 80m 80m或更多
4.4 覆盖增强方案
当直接使用当前GSM地铁系统不能满足TD业务覆盖需求时,需要考虑延长TD业务覆盖距离的增强型方案。本节将对以下五种可选方案其优缺点和所能达到的覆盖增强效果进行分析。
4.4.1 泄漏电缆补偿方式
泄漏电缆补偿方式可以分为接力补偿和更换缆型补偿两种补偿方式。 ? 泄漏电缆接力补偿方式
接力补偿指利用射频电缆传输损耗小于泄漏电缆的特性,从机房多设一路缆线,将射频电缆铺设至泄漏电缆信号不佳处,以接力的方式,转接泄漏电缆,从而延伸覆盖,如图4.4-1所示。
第 28 页 共 51 页
28
图4.4-1 泄漏电缆接力补偿方式
该方式的优点在于系统结构简单;补偿距离长(理论计算使用15/8”射频电缆接力将增加近400m的单向覆盖距离);其在上行方向上也同时具有增益。
该方式的缺点在于补偿效果好的15/8”射频电缆需依靠进口,且价格可能在普通缆的3倍以上,因此其订货周期长、系统建设成本很高;对于已经投入运营的地铁旧站,若进行接力缆线排布改造,施工难度大;已建站点隧道内难以保证有必要的缆线增布空间,满足隔离度要求;
? 泄漏电缆更换缆型补偿方式
更换缆型补偿方式指通过更换或部分更换泄漏电缆的型号,减小缆线的传输损耗,以延长业务覆盖距离。其又分为两种具体方式。
一种是将泄漏电缆整条更换,主要指将旧站所使用的没有经过2GHz信号频段优化的缆线(如传输损耗为-5.7dB/100m的13/8” 缆线)替换为经过优化、对2GHz信号衰减较小的新型缆线(如传输损耗为-5.7dB/100m的13/8” 缆线),因此适用于旧站改造。该方式优点在于改造步骤简单、具有上行增益,缺点在于改造工程量大、难度高、成本高、工期长。
另一种是在普通泄漏电缆信号衰减殆尽的末端,将一段普通漏缆替换成一种低耦合损耗、高传输损耗的特殊泄漏电缆,从而达到延伸业务覆盖范围的目的,如图4.4-2所示。
第 29 页 共 51 页 29