5G高鐵場景規(guī)劃參數(shù)建議
協(xié)議針對高鐵/高速場景的參數(shù)有建議,比如在4GHZ和30GHz頻率下的“宏站+Relay”組網(wǎng),對于基站間距離和基站天線高度,分別考慮1732米和35米。當(dāng)中心頻率為4GHz或30GHz時(shí),假設(shè)中繼節(jié)點(diǎn)安裝在車頂上。在本文中,就RRH(Remote Radio Head)之間的距離、線性小區(qū)中RRH的數(shù)量和基站的高度提出建議。
每個(gè)小區(qū)的RRH數(shù)和30GHz的RRH間距離
LTE網(wǎng)絡(luò),考慮了各種高速場景。在實(shí)踐中,RRH沿著軌道部署,并且RRH之間的距離被確定為使得小區(qū)覆蓋最大化。BBU(Base Band Unit)和RRH的典型部署場景如圖1所示。TS36.878的第6.1節(jié)討論了幾種場景,包括SFN(單頻網(wǎng)絡(luò))和隧道場景。在TS36.878中考慮的所有場景中,都指定了連接到BU下RRH的數(shù)量。在當(dāng)前的評估假設(shè)中,沒有指定小區(qū)中RRH的數(shù)量。

此外,一般建議一個(gè)BBU放置三個(gè)RRH,相當(dāng)于30GHz的RRH間距離。在下面,提供了三個(gè)理由來支持580m的RRH間隔。
(1) 線性小區(qū)中RRH的結(jié)構(gòu)
考慮到當(dāng)前情況下高頻運(yùn)行,580米的RRH間距是合理的選擇。如圖2所示,兩個(gè)RRH可以放置在線性小區(qū)的相對端。考慮到嚴(yán)重的衰減因素,如30GHz的降雨衰減,第三個(gè)RRH可以放置在功率的中間,以確保中部列車接收功率的足夠水平。
(2) 30GHz的降雨衰減
使用30GHz時(shí),降雨對信號(hào)強(qiáng)度的衰減將成為關(guān)注的焦點(diǎn)。因此,應(yīng)考慮降雨衰減損失,選擇評價(jià)參數(shù)。圖3顯示了傳播衰減與路徑損失和傳播距離與40mm/hr降雨量的關(guān)系,其中假設(shè)1013.25hPa大氣壓力、25℃氣溫、90%相對濕度、0.5g/m3液體水分密度。
假設(shè)30GHz和4GHz的頻譜中分別有3 RRH和1 RRH。在圖4中,假設(shè)小區(qū)中有3 RRH,則圖3中30GHz曲線的功率調(diào)整為4.7dB(=10log1/3),從而使每個(gè)小區(qū)從RRH的總功率傳輸量等于4GHz和30GHz。從圖4可以清楚地看出,在1700米時(shí),4GHz時(shí)可以達(dá)到-90dB衰減電平,大致相當(dāng)于協(xié)議中所考慮的站間距。從圖4可以看出,600 m是傳輸距離在30GHz下達(dá)到-90dB衰減水平的極限。因此,3 RRH,RRH 站間距?580m是保持與4GHz用例相同的降雨衰減水平的合理選擇。
(3) 曲線導(dǎo)軌上的用例
由于列車與RRH之間可能無法直接看到,因此,曲線軌道上的實(shí)際傳播距離可能會(huì)受到限制??紤]到線性小區(qū)中RRH的配置、曲線場景下的雨衰減和使用,線性小區(qū)至少需要三個(gè)RRH,分離距離約580m。為了簡化,所提出的RRH距離可以擴(kuò)展到4GHz場景。


RRH天線高度和隧道場景

在協(xié)議建議的參數(shù)中,基站高度假定為35米。在實(shí)踐中,在4ghz和30GHz下,列車需要波束跟蹤。一般來說,由于覆蓋范圍更廣,具有高程的波束跟蹤比無高程跟蹤更困難。圖6和圖7顯示了示例,以顯示角度覆蓋范圍的差異。如圖6所示,當(dāng)RRH高出地面時(shí),波束跟蹤時(shí)必須覆蓋范圍廣泛的角度,范圍取決于列車的位置。例如,當(dāng)列車直接低于RRH時(shí),必須覆蓋范圍廣泛的角度。另一方面,當(dāng)列車位于RRH覆蓋邊緣附近時(shí),角度的窄覆蓋就足夠了。當(dāng)RRH設(shè)置在較低高度時(shí),波束跟蹤必須覆蓋的角度范圍很窄,如圖7所示。

此外,研究還發(fā)現(xiàn),在移動(dòng)性應(yīng)用中,RRH處的天線高度越高,接收功率損失就越大。因此,建議采用2.5米作為天線高度,建議值接近列車的典型高度,從而使中繼站的功率損耗最小化,并縮小列車波束跟蹤的覆蓋范圍。在移動(dòng)性場景中獲得毫米波段的傳播特性時(shí),考慮了類似的值。天線高度取決于部署場景,將天線高度統(tǒng)一為2.5米也受隧道場景的影響。
