高铁无线覆盖

高铁无线覆盖（共7篇）

高铁无线覆盖 篇1

1. 引言

中国是一个经济发展迅速的发展中国家, 人口密度也大, 提高效率、节约时间成了经济发展中一个重要的因素。为了更好地适应出行需求, 高速铁路的出现有效缩短了出行时间, 成为商务领域中的一项重要“交通工具”。到目前为止, 国内的高铁无论从技术水平、线路总长、运行速度、建设规模, 还是集成能力来讲, 都是世界之最。到2015年, 国内铁路的发展目标是覆盖全国百分之九十以上的居住人口。

发展高铁的目的就是为了提升旅客的出行舒适度, 为旅客节省宝贵时间, 因此高铁的服务也随之提高, 进而带来消费成本的提高。为了能适应高铁服务的需求, 作为电信运营商也要考虑覆盖的质量, 具体表现就是覆盖的范围、覆盖范围内下行速率的保证及铁路沿线不间断的覆盖, 只有做好信号的覆盖及服务, 才能得到广大旅客的认同, 进而巩固自己的品牌形象。

2. 高铁覆盖的特点

高速铁路隧道覆盖属于狭长通道内室内分布范畴的一种, 但隧道覆盖又有别于普通的室内覆盖, 它的主要特点包括[1]:

(1) 强封闭性。山体隧道是在山体内打通一条通道, 该隧道结构特点是狭长而又强阻隔, 只能在隧道口能接受到外界无线信号, 隧道内对隧道外空间无线信号会造成40d B以上的衰减。

(2) 明显的填充效应。填充效应是指车体穿过隧道的过程中, 隧道内的狭长空间几乎全部被车体填充, 无线信号在隧道内传播的质量受到严重影响的现象。

(3) 有限的可用空间。隧道本身具有狭长的特点, 加上隧道内无线信号明显的填充效应, 直接限制了天线在隧道内的安装条件, 天线的尺寸和增益都受到很大的限制。

(4) 话务量常低但有突发性。隧道的无线信号环境, 也只有在列车经过隧道的时候, 由车体内的用户产生。这种情况会造成话务量的突发, 但又会与隧道附近环境整体话务量偏低有着直接的冲突。

3. 隧道内高铁覆盖的难点

相比较普通铁路, 高铁具有隧道空间有限、车速快、穿透损耗大等特点, 这对高铁覆盖提出了更高的要求, 高铁覆盖需要考虑多项难点问题[2]。

3.1 隧道内无线传播条件差

首先, 无线信号的传播介质是电磁波, 在隧道内, 电磁波从发射机出发, 需要经散射、反射、直射, 才到达接收机。而且墙壁对电磁波会有屏蔽、吸收和散射作用, 从理论分析, 隧道是一种超大尺寸的非理想波导环境, 频率只有高于其截止频率的信号才能在隧道内传播。大多数隧道的截止频率大约为几十兆赫兹, 目前移动通信所采用的频段远高于这个频段, 可以满足隧道内无线信号的传播需求。无线信号在隧道中传播时辐射近场为多径传播, 而且不同模式的损耗与其阶数的平方成正比[3]。如图1所示。

其次, 高速铁路隧道通常情况下都是比较狭窄, 特别是当列车经过时, 会产生明显的填充效应, 此时无线的传播环境和没有列车经过时形成很大的差别, 复杂的隧道无线环境对运营商构建更强健的网络提出了更高的要求。

最后, 安全问题。当目标值为200km/h的列车经过隧道口时, 在隧道口附近将形成一股很大的压强, 对周围存在的物质会造成很大的安全隐患。出于安全性考虑, 铁路部门通常是不允许在隧道内安装天线, 这对无线信号在多隧道环境下的隧道覆盖提出了更高的方案要求。

3.2 穿透损耗

高速铁路是极其重视车体安全性及密闭性, 不管从密闭设计还是箱体材质[4]选择都需要充分考虑。无线信号要在如此材质及密闭的箱体内进行穿透, 达到良好覆盖效果, 对于车体内的接受电平需要作充分的考虑。表1给出了不同材质车体的穿透损耗参考值。

3.3 重叠覆盖区域

无线信号覆盖除了要考虑广度的覆盖, 同时也需要考虑不同小区之间的切换, 才能保证信号的质量。覆盖区域重叠部分面积太大, 会导致信号有干扰;覆盖区域无重叠的话, 将直接导致信号的丢失, 即掉话。这两种情况的发生都将影响到信号的质量, 进而影响列车上旅客对车体无线信号的满意度。

3.4 频繁切换

无线信号虽然是通过电磁波来传输的, 但是它的传输距离也是有限制的, 所以在不同小区之间是要进行切换以满足信号的连续覆盖。但是切换频率太高将直接影响切换的成功率, 严重情况将导致掉话。

4. 公网无线覆盖隧道覆盖方案

方案采用公网搭建项目组模式, 综合考虑系统共用的需求。方案需满足GSM、WCDMA、CDMA200以及预留的TD系统。在200km/h的目标值下 (并保留250km/h的提速空间, 为了保证优质的通话信号, 建议采用的是BBU+RRU拉远式基站方案。三家运营商都采用BBU+RRU方案, 实现全线共用移动信号覆盖, 隧道内则采用漏泄同轴电缆覆盖的方案。

4.1 组网方式选择

高铁沿线的环境比较特殊, 除了频繁穿过隧道, 还有非常多时间是在比较偏僻的村庄环境下。在不同环境, 有专网和公网两种组网方式可供选择。

公网:高铁沿线基站需要为大网覆盖提供补充, 需要同时覆盖自身列车和铁路沿线周围的区域。

专网:高铁沿线基站仅作独立覆盖用途, 负责覆盖铁路线, 只要满足覆盖列车上用户的需求, 不需要与铁路沿线的大网基站做切换, 只在火车站与大网基站做切换。

为了满足此次高铁覆盖要求, 寻求效益最大化, 可从表2做出比较。

专网和公网两种方式均可以采用同频或者异频组网, 同时也能将铁路沿线基站同属在同一个LAC/RAC、RNC区内。从网优工作量角度出发, 专网组网方式基站利用率低, 假若采用异频组网, 可以减少网优工作量;而公网组网方式铁路沿线基站需要与周围大网基站做切换, 这会增加网优工作量, 但是基站利用率相对专网要高一些。

综合考虑高铁沿线与周边环境, 它有线路长、穿越地形复杂、车速变化较大等特点, 在高铁建设初期, 必然会造成业务数据量不大, 此时建议采用公网组网方式, 这种选择可以满足车速较低路段, 基站周边及列车的覆盖。在车速较快的路段, 可以再根据实际运营情况做出调整。

4.2 BBU+RRUBBU与RRU之间采用光缆连接, 覆盖方案见图2。

其中RRU共小区, 这样可以减少切换, 以提高通话质量。在TD六期阶段, RRU设备已经升级到了R13版本, 即1个BBU能带12个RRU, 但是高铁对网络安全性要求较高, 不建议采用满配, 实际应用中建议1个BBU最多带6个RRU。

4.3 隧道覆盖

隧道和隧道群区域不作为切换边界;隧道内通过漏缆进行覆盖, 隧道口外接天线延伸覆盖, 避免信号在隧道口快速衰落。隧道内覆盖模型见图4。

(1) 隧道无线覆盖采用BBU+RRU或GRRU设备, 利用POI将各系统设备信号合路到漏缆。隧道内设备置于隧道洞室内。设备设置间距与运营商的覆盖要求有关, 参照广东境内其它客专工程参数:隧道内2G设备间隔1km, 其中隧道内需要切换处需同址增加1处设备;隧道内3G设备间隔0.5km。隧道内设备原则与铁路GSM-R设备同侧设置。

(2) 隧道内采取低损耗泄漏电缆进行信号覆盖。高铁隧道环境是一条狭长的通道, 对于无线信号进入通道内有极大的限制, 要将无线信号引入通道内, 只能是在隧道口产生一个信号源, 然后通过某种介质引入通道内部, 从而达到覆盖需求, 这种介质就叫泄漏电缆。

隧道单侧挂设一条漏缆, 漏缆由三家运营商共建共享。漏缆挂高距离轨面2.5m, 原则与铁路GSM-R漏缆同侧挂设。泄漏电缆模型及布放规范[6]。

(3) 当入射角小于50时, 车体穿透损耗增加幅度明显加快。采用经典的电波传播模型 (如Ericsson9999模型) , 可以计算得到小区半径与穿透损耗的关系, 即入射角与穿透损耗成反比例关系, 当入射角接近00的时候, 信号的穿透损耗可以趋近与无穷大, 也就是说根本就没有可能将信号打入车体;而随着入射角的增大, 穿透损耗将随之降低, 最后将趋于平缓。

查看文献可以发现, 随着车厢穿透损耗的增加, 小区覆盖半径将会明显变小。由此我们可以得出结论, 车厢的穿透损耗是影响无线信号 (如TD-SCDMA信号) 在火车车厢内覆盖的重要因素, 在进行无线网络设计和优化时, 需要充分考虑穿透损耗的取值以及对网络性能带来的影响。为保证运行列车内用户手机接收效果, 建议隧道外天线主瓣峰值方向与铁路方向的角度至少大于10度, 以保证更多的电磁波磁通量能从车窗进入动车内, 另外, 此次规划的高铁线铁路限界较窄, 综合考虑, 不建议在铁路限界内设置公网天线 (可能性也很小) 。在铁路限界外设置杆塔架设天线时, 天线杆塔内缘至线路中心的水平距离应不小于杆 (塔) 高加3.1m。为保证覆盖效果, 建议不使用多合路天线。

5. 结语

在总结了目前现有的高铁隧道覆盖案列后, 结合本地市实际情况, 本文分析的高铁覆盖解决方案已经初步应用在某具体工程上, 对于方案中所涉及的参数及参考值都能满足实际的覆盖需求。对于不同场景、不同工程, 应根据实际情况对参数值进行确认。本文所分析的高铁隧道覆盖解决方案仅供参考。

摘要：从分析高铁覆盖的特点, 讨论了隧道内高铁无线信号覆盖的问题, 针对隧道内无线信号覆盖的难点进行需求分析, 并提出了相应的解决方案。结合实际建设情况, 将覆盖方案应用在具体工程, 覆盖需求得到了很好的满足。

关键词：高速铁路,多系统合路平台,泄漏电缆,BBU+RRU

参考文献

[1]吴震宇.TD-SCDMA高铁隧道覆盖技术研究[J].数据通信, 2011-08-28:35-39.

[2]黄国晖.高铁隧道覆盖中的“POI+泄漏电缆”解决方案[J].中国新通信, 2010-05-05:76-82.

[3]张跃平.预测隧道中传播损耗的混合模型[J].电子学报, 2011, 9:1283-1286.

[4]王宝俊.WCDMA网高速铁路覆盖策略分析[J].邮电设计技术, 2012, 8:25-29.

[5]隋延峰.TD_SCDMA高铁覆盖方案研究[J].邮电设计技术, 2010, 6:15-19.

[6]GB/T 15285-1994, 漏泄同轴电缆分规范[S].

高铁无线覆盖 篇2

2006~2007年,中国铁路实施了第六次大提速,中国铁路系统掌握了200公里及以上提速改造的成套技术,2008~2011年,武广、郑西、哈大等客运专线持续运营时速350公里。武广客运专线的建设,形成了中国高速铁路体系的标准。近年来,京津城铁、武广高铁、沪杭高铁等一条条高速铁路相继开通运营,中国高铁建设发展成就举世瞩目。如今,中国铁路每天开行“和谐号”高速动车组列车1000多列,发送旅客近百万人。“十一五”规划了“四纵四横”铁路快速客运通道以及三个城际快速客运系统,进一步建设快速、便捷、大能力的铁路客运通道。因此,大量的商务客户群将以高速铁路作为首选的交通工具,语音和高速数据业务将会更多地发生在高铁列车上。所以,中国电信等移动运营商越来越重视由快速发展的高速铁路所形成的移动话音和数据业务新热点,。

本文分析了高速铁路场景的特点及其对CDMA移动通信环境的影响,并结合工程实践,提出相应的建设思路和覆盖方案。

2 高铁场景下CDMA通信环境的特点

与传统通信网络覆盖场景相比,高速铁路场景下由于列车运动速度提升和车体结构变化,进而导致CDMA通信系统覆盖质量下降,容易出现无法接通、话音断续、掉话等现象,用户体验变差。主要有以下三大原因:

(1)列车车体密封性好、穿透损耗高;

(2)高速运动导致频繁切换、多普勒频移和快衰落现象明显;

(3)地形复杂,经过平原、凹谷、山区、湖泊等地域。

2.1 车体穿透损耗

高铁覆盖设计中,首先要对各列车类型作相关的穿透损耗测试,以穿透损耗最大的车种作为设计基础,来确保用户在各种车型中都可以获得正常的通话电平值。

目前国内已大量引进CRH(China Railway Highspeed)新型高速列车作为高铁运输工具,已有CHR1、CRH2、CRH3、CRH5等列车。高铁列车均采用密闭的厢体设计,屏蔽效果好,导致了更高的车体穿透损耗,表1列举了不同型号高铁列车的厢体垂直穿透损耗情况。

通过对5种类型的列车进行穿透损耗测试,以庞巴迪列车穿透损耗最大,如果满足庞巴迪列车的覆盖要求,必然可以满足其他类型高铁列车的覆盖要求。因此,需要综合考虑的衰减值为24d Bm。

2.2 频繁切换

手机在当前服务小区的信号强度衰落到一定程度,会触发小区重选或切换流程。如果当前小区的信号衰落到门限值以下,而未能进入新小区,则手机可能脱网或因切换失败而掉话。在高铁场景下,该理论体现为列车快速穿过小区间的切换区,用户在还没来得及进行切换,就已经穿过切换区,导致容易出现脱网、接入困难、掉话等一系列问题。

2.3 多普勒频移

因为高铁列车时速均达到200km/h以上,高速移动所产生的多普勒频移使得无线信号中心频率发生偏移,造成无线环境的恶化。列车速度越高,多普勒频移越大,多普勒效应导致无线信号频率偏移、频谱拓宽,数据传输误码率增加。

其公式[1]如下:

式中:

fd:多普勒频移

F:载波中心频率(Hz)

V:移动台运动速度(m/s)

C:电磁波传播速度(光速,3×108m/s)

θ:列车行动方向与电磁波传播方向的夹角

从公式可看出,当列车运行方向与电磁波传播方向平行时(θ=0),多普勒频移最为严重,以此作为典型情况。由此可得出CDMA系统在典型情况下产生的最大多普勒频移:

由于多普勒频移对系统的最大影响为2倍频偏,当采用283频点的中心频率作为典型情况下的载波中心频率时,当列车速度达到380 km/h,最大频移为618Hz。

2.4 高铁沿线地形变化多样

高铁沿线途径平原、山丘、凹谷、湖泊、河流等具有鲜明地貌特点的区域,其中也会通过车站、隧道、高架桥等特殊区域,高铁覆盖目标区域地形的多样性给高铁列车的移动通信覆盖带来极大的难度。

3 高铁CDMA网络的建设思路与覆盖方案

3.1 链路预算

链路预算是覆盖规划的前提,根据应用较为广泛的覆盖预测模型和上文对高铁场景下网络环境的分析,通过计算一定呼叫质量下链路的最大允许损耗,从而可以求得相应的覆盖半径。

高速列车内的场强估算[2]如下:

发射功率+天线增益-自由空间损耗-车体损耗-人体损耗-瑞利衰落

(1)发射功率

GRRU远端总功率80W,按6载波计算,每载波可以输出41d Bm,功分后再减去馈线、接头等损耗,注入天线功率约为35d Bm/每载波。

(2)天线增益

根据工程实践经验,现把定向天线增益取值为15d Bi。

(3)高铁中非隧道的无线环境,衰减因子n取值为2。则自由空间损耗计算公式如下

其中:d为距离,单位为km

f为载波中心频率,单位为MHz

(4)列车厢体损耗:

厢体损耗与掠射角、基站与列车距离有关。根据测试经验,基站天线主瓣与列车行进路线的夹角(掠射角)越小,穿透损耗越大。结合广深高铁的建设经验,建议掠射角控制在10度以上,站点距离高铁150米(站间距1公里左右)~300米(站间距2公里左右)。

(5)人体损耗:

对于手持机,当位于使用者的腰部和肩部时,接收的信号场强比天线离开人体几个波长时降低1~7d B。现设为3d B。

(6)瑞利衰落:

由于终端高速运动以及高铁沿线地形复杂多样,现考虑瑞利衰落为6 d B。

通过计算,得到场强与垂直铁路距离、覆盖距离对应关系如表3所示。

由表4计算可见,考虑到快衰落余量等深度覆盖要求,若处于市区等建筑物平均高度和平均密度较高的区域,建议方案为站间距500~1000米,基站与列车垂直距离约100米,掠射角控制在10度以上;若处于建筑物较稀疏,以低层建筑为主的郊区农村、山区等区域,建议方案为站间距1000~2000米,基站与列车垂直距离约250米,掠射角控制在10度以上。

3.2 切换分析

以上文所提到的目前高铁运营速度来分析,为保障高铁运行中无线通信系统各项切换能正常进行,对网络的切换区进行合理的设置显得十分重要。而车速越高,所需切换区越大。

一般情况下,软切换、虚拟软切换、硬切换时延分别取值为300ms、1s和5s[3]。而目前高铁都采用复线铁轨方式,为了兼顾双向终端切换时的电平要求,需要时间为时延的两倍,即考虑切换重叠区。根据速度和距离的关系,大致获得相应的最小切换区,如表5所示。

如果是中长隧道(长度大于500米,隧道内有避车洞),则切换带存在隧道内,相邻小区分别从交界处向对方覆盖区域泄露电缆,同样根据上表的参考数据形成交叉覆盖区域。如果是隧道群(长短不一,相邻隧道不超过1公里),则相邻隧道之间高速铁路沿线应采用同一小区覆盖,不同小区切换区域尽量在隧道群区域外或长隧道中。

根据工程经验及理论分析,为了避免频繁切换,建议采取同PN组网,以扩大单个小区的覆盖范围,规避软切换区过小的问题,减少小区切换和重选数目,提高通信质量。

另外,还需关注跨边界切换(BSC间、MSC间)的成功率,例如地市、省区之间的切换。建议尽量将沿线基站放在同一个BSC或MSC中。

3.3 频率要求

本文分别从CDMA 1X和DO两方面分析多普勒频移对通信系统的影响:

(1)CDMA 1X系统采用高通CSM5000和CSM6700芯片。

当工作频率为800MHz时,CSM5000芯片,其频移[3]的最大允许值为960Hz;而对于CSM5000的升级芯片CSM6700,其频移的最大允许值为1440Hz。

(2)CDMA 2000 EVDO Rev A采用高通CSM6800。

当工作频率为800MHz,其频移[3]的最大允许值为960Hz。

目前我国高铁最高运营时速可达350 Km/h,正在建设的京沪高铁最高时速将达到380 Km/h。因此,按照380Km/h来计算,从上文统计数据及多普勒频移分析可知,此时多普勒频移为618Hz,远小于系统芯片时速的频偏允许值,对系统影响较小。因此CDMA现有芯片支持高速语音和高速数据业务,完全能够抵抗多普勒效应。

3.4 站址选点及设备选型

(1)站址选点

链路预算、频率及切换分析等只是对网络覆盖能力在理论层面上的探讨,在工程设计阶段,选点勘察时,还需要兼顾高铁地形和设备能力具体分析。结合实际工程经验,站址规划设计可从以下几个方面考虑。

(1)进行必要的专项建设,以最少的基站主力覆盖高铁,尽量减少切换次数。

(2)充分发挥高速铁路链型网络结构的特点,将小区结构规划成链形邻区,并针对高速铁路沿线的链形邻区,让用户沿运动方向优先切换到前向链形邻区,这样将尽可能减少切换次数,避免前后小区乒乓切换,也可避免侧向小区的无序切换,提升切换效率,提升业务质量。

(3)站间距设置:密集市区或普通市区,0.5至1公里;郊区,1至2公里;农村,1.5至2.5公里。

(4)为了兼顾双向列车的覆盖要求,尽量把基站均匀分布在高铁沿线两侧,形成“之”字形分布方式。

(5)用于覆盖高铁弯道的基站,应将站址选在弯道内侧。如图2所示。

(6)基站天线主瓣方向和高铁沿线夹角应大于10度。

(7)合理规划沿线基站BSC和MSC的划分,尽量将沿线基站设置在同一BSC或MSC中。

(8)因高铁路沿线多为山区、隧道、农村等建筑物较少的区域,机房杆塔资源极为稀少,应推进运营商之间共建共享,努力推动集约化建设。

(2)主设备选型

建议采用BBU+RRU专项覆盖和直放站辅助覆盖的建设方式实现高效率覆盖[4],灵活应对高铁沿线变化多样的地形地貌和业务发展要求。

采用RRU同PN组网的共小区技术,实现小区覆盖扩展的效果。列车穿过同一个小区的不同RRU时不发生切换,降低了切换次数。

(3)天线的选型

针对用于覆盖高铁隧道外沿线的基站,建议从保证市区、车站等话务热点区域的切换和兼顾郊区农村用户等方面出发,选取较宽波瓣、中等增益的天线。而针对建在隧道口,用于延伸隧道内漏缆信号进而保证隧道口切换的覆盖天线,因隧道口天线高度不高,但覆盖目标明确,所以建议选取窄波瓣、高增益的天线,既可增大覆盖范围,也可对部分弱覆盖区域进行有效补充。

4 结束语

高铁覆盖是一个重要的课题,预先做好完善的网络规划,是运营商在竞争中占据优势,取得有利地位,保持长远可持续发展的必要准备。

高铁无线环境与传统场景无线环境的差异,要求CDMA无线网络规划建设中,充分考虑未来的铁路发展趋势、移动网用户和业务发展趋势,对网络覆盖能力、站址选择、切换区设计、容量规划等一系列环节进行针对性的分析与设计,通过对网络覆盖方案和参数算法的不断优化,才能确保网络覆盖质量。

摘要：随着国内高速铁路的迅猛发展,在未来将成为我国地面交通工具的主流,而高速铁路独有的高速、封闭性好、沿线地形复杂等特点对无线网络建设提出了较高的要求,本文首先对高铁环境下CDMA网络覆盖特点进行分析探讨,结合工程建设实践经验,提出相应的建设思路以及覆盖方案,进而探讨如何实现低成本高效率的高铁CDMA网络覆盖。

关键词：高速铁路,CDMA,网络覆盖,工程建设

参考文献

[1]Keon Jang,mongnam Han,Soohyun Cho,Computer Science Departmat,KAIST,3G and3.5G Wireless Network Performance Measured from Moving Cars and High-Speed Trains,2010

[2]沈巍,蔡晓燕,孔繁俊.电信快报,高铁CDMA网络EVDO信号分析,2010

[33]GPP2,C.S0024-A v3.0,cdma2000High Rate Packet Data Air Interface Specification,2006

模型校正与高铁优化覆盖 篇3

关键词：码分复用网络,模型校正,高铁覆盖,仿真

0 引言

高铁、城铁及高速的专线建设对于提升电信整体形象, 满足高端用户的业务体验, 带动移动业务的扎实推进具有重要的战略意义。在网络规划的应用过程中, 传播模型的准确与否关系到基站的覆盖及干扰预测是否准确, 是移动通信网小区规划的基础, 因此无线传播模型的准确性对铁路通信网络规划举足轻重。根据每个城市特定的地理环境, 调校出能够准确描述该城市电磁波传播特性的传播模型参数, 以使基于传播模型的铁路沿线网络覆盖预测结果与实际网络情况尽量相符, 充分运用CDMA技术特点, 发挥软切换的优势, 提供高质量的网络服务, 建设高精铁路网络覆盖系统, 解决EVDO数据业务连续的覆盖, 满足容量需求。

1 无线网络规划

网络规划是针对由地理环境、基站位置、控制机制等多种因素共同定义的复杂CDMA网络而进行的。系统仿真软件能更精确地预测网络容量、覆盖和性能, 能提供比手动规划更详细的分析结果[1]。网络规划依靠系统仿真提供参考和规划依据, 从而更合理估计网络建设规模和投资规模, 是仿真的目的和方向。图1为一般网络的规划流程。

传播模型校正和网络仿真是网络规划流程的重要组成部分[2]。通过对校正后的传播模型进行仿真, 可以了解网络建成后的大致情况, 对于实际组网有重要的参考意义。目前, 几乎所有的主流设备商都会在建网前后对网络进行模型校正并仿真调整, 可见其重要性。

2 传播模型的校正

2.1 传播模型校正的原理

传播模型调校的基本原理是根据所采集的CW (continuous wave) 路测数据对规划软件的传播预测模型进行调校, 以提高覆盖预测的准确度, 最终使基于传播模型的场强覆盖预测值与实际网络路测数据之间的误差最小。使用无线网络规划软件Enterprise 3G的CW measurements工具[3]可以计算、显示预测模型与CW数据的匹配程度。通过不断调整预测模型的各种参数。可以减少预测模型和CW路测数据的误差, 最终达到模式调校的目的。

本次校正, 采用Okumura-Hata[4]的通用传播模型, 传播模型如下:

其中:Ploss为传播路径损耗;

K1和K2为截距和斜率, 它们是对应于一个固定偏移量和基站与移动台之间距离的对数值的复用因子;

K3是移动台天线的高度因子, 通常为天线的有效高度;

K4是复用因子;

K5是有效基站天线高度的增益因子;

K6是Okumura-Hata模型的复用因子;

K7是衍射系数, 是衍射计算的复用因子;

Kclutter是地物衰减修正系数;

d是基站与移动台之间的距离;

Hms、Heff分别是移动台和基站天线的有效高度。

参数校正主要调整的对象是K1、K2、K7和Kclutter, 最终使得平均预测误差为0, 其方均根误差和标准差尽可能地小, 在密集市区和普通市区标准差控制在8 d B以下, 其他区域控制在10 d B以下。

2.2 传播模型校正的流程

进行传播模型调校的基本流程见图2。

首先, 进行CW测试获得实际的测量数据, 使模型符合实际地理环境, 增加无线覆盖预测的准确性。图3为CW路测示意图。然后进行CW测试数据处理。在前期处理中, 需要对数据进行过滤以减少对结果的影响, 数据过滤原则如下:

·信号强度过滤。将信号高于-40 d Bm或低于-121 d Bm的数据滤除。

·距离过滤。将距离小于150 m或大于3 000 m的数据滤除。

·clutter过滤。将落在clutter内样点数少于300个的clutter滤除。

其次校正传播模型和进行仿真。

最后分析传播模型的校正结果。

图4中A—G表示不同的基站覆盖区域, 以不同的颜色进行区分。至此, 模型校正即完成, 此时, 可以使用目前得到的传播模型进行实际的网络仿真和规划。

模型的准确性是指校正所得的模型和实际测试环境的贴合程度, 一般通过S (标准差) 的大小来评估。最好的情况是S<8, 说明所校模型和实际环境是贴合的。实际模型校正中, 要尽量使S向这一目标靠近。

3 高铁覆盖

在高铁穿越的各地市, 几乎囊括了所有的地理环境。因此, 这也带来高铁仿真时的多样性, 各站点的区域类型变化较大, 对结果有较大的影响。针对高铁沿线地形地貌特点, 沿线站点接入本地大网的BSC (基站控制器) , 充分利用铁路附近现有基站资源, 适当新建站点, 采用专用小区进行针对性覆盖, 铁路沿线基站邻区关系配置与大网配置方式一致。

3.1 模型校正结果

高铁和城铁建设以高架为主, 为减少对周边基站的干扰, 天线挂高不宜过高, 高于铁轨面15 m即可 (离地25~30 m) ;同时在塔桅建设上应充分考虑周边地形环境, 因地制宜地合理选择站址和塔桅高度, 节省配套投资。

根据高铁覆盖的特点, 校正前的传播模型和模型校正后的高铁覆盖传播模型如表1、表2。

由校正后结果可得如下结论:

1) 密集市区、一般市区、住宅小区的距离衰减系数和衰减常数值明显比郊区的值要大。测试区域的密度越大, 距离衰减系数、衰减常数和路径损耗也随之增大;

2) 根据最终校正结果, 各点的平均误差均接近0, 各点均方误差均达到了8 d B以下, 具有普遍参考意义。

其他参数设定:

对搜索窗、切换参数和小区半径相关参数进行合理设置:适当降低导频加入门限和导频移出门限值, 增加导频丢失比较门限, 提高激活集搜索窗和小区半径等, 让用户沿运动方向优先切换到前向链形邻区。

3.2 站间距的选择

从链路预算、掠射角及克服多普勒频移影响的角度出发, 为保证铁路沿线的覆盖效果, 基站站间距以及站址距离、铁轨距离需满足表3要求。

4 仿真结果分析

为了更好地对高铁沿线的关键指标进行分析, 分别选取高铁沿线一层、二层基站 (一层在铁路沿线0.5 km范围, 二层在铁路沿线1.5 km范围) 进行仿真, 分析多层情境下网络间的相互影响。

图5、图6分别为高铁沿线一层、二层基站某地市段的EVDO覆盖效果仿真结果。

4.1 EVDO覆盖及覆盖占比情况

表4为一、二层所测试的覆盖面积的占比。表5为不同的基站信号x在一、二层中的覆盖面积的占比。

从表5可见, 一、二层均能实现信号在-70 d Bm以上的连片覆盖。保证整条线路上室外信号覆盖强度不小于-70 d Bm, 车厢内信号强度不低于-95 d Bm。

4.2 EVDO下行速率DL bitrate

图7为一层下行速率的效果图, 图8为二层下行速率的效果图。

由图7、图8可见, 图中绿色部分为下行速率600 kb/s以上, 实现EVDO业务边缘速率在600 kb/s以上, 满足流媒体和视频业务需求。可见绝大部分都达到了要求。

4.3 EVDO的不同的C/I的占比情况

表6为EVDO的不同的C/I值x在高铁沿线一层、二层中所占的面积比例。

由统计可见, C/I在-3 d B以上区域占大多数。二层覆盖后, C/I之值大于-3 d B区域有改善。但对于C/I之值大于0 d B的区域, 二层覆盖反而没有一层覆盖好, 这是因为高速率区域集中在铁路沿线, 越往外层, 速率越低。

4.4 Tx power的占比情况

表7为不同的Tx power的值x在高铁沿线一层、二层中所占的面积比例。

由表7分析得, Tx power在-5 d Bm以上区间。二层比一层面积范围扩大, 边缘终端的发射功率增加, 说明在铁路沿线一层内, 终端的发射功率更小。

5 结论

目前现有的传播模型参数都是在特定的环境条件下通过测试而得出的经验值, 若环境条件发生明显变化, 这些模型的准确性就大打折扣[5]。因此, 应根据每个城市特定的地理环境, 调校出能够准确描述该城市电磁波传播特性的传播模型参数, 以使基于传播模型的网络覆盖预测结果与实际网络情况尽量相符。在进行网络仿真时, 首要的是确定无线网的关键参数, 对传播模型、链路预算、业务模型等进行细致的规划。通过EVDO仿真结果可以看出, 在对沿线补盲区域进行新站建设时, 要充分考虑铁路的相对距离;同时要充分利用现有无线资源, 优化调整大网基站的无线工程参数和网络参数, 优化和建设双管齐下。

参考文献

[1]LAIHOJ, WAEKERA, NOVOSAD.T.UMTS无线网络规划与优化[M].孙献璞等译.北京:电子工业出版社, 2004.61-69.

[2]沈巍, 蒋晓虞, 张磊, 等.CDMA网络海域覆盖分析研究[J].江苏通信, 2010, 26 (2) :54-58.

[3]SARIKAYA B.Packet mode in wireless networks:overview of transition to third generation[J].IEEE Communications Magazine, 2000, 38 (9) :164-172.

[4]HATA, M.Empirical formula for propagation loss in land mobile radio service[J].IEEETrans, OnVehicularTechnology, 1980, 29 (3) :317-325.

电信LTE高铁覆盖方案研究 篇4

随着数据业务的不断发展, 高铁上高端用户对数据业务需求也不断提高, 仅仅提供高质量的通话业务已经不能满足这些高端用户的需求。高铁的覆盖建设对提升电信的整体形象, 满足高端用户的业务体验, 带动移动业务的扎实推进具有重要的战略意义。随着4G牌照的发放, 电信针对高铁的LTE建设也将逐步提上日程。

二、LTE高铁覆盖方案

2.1高铁场景下移动通信网络具有的特点

高铁场景下移动通信网络具有如下特点:

(1) 穿透损耗大。高铁新型车厢采用全封闭式车体结构, 车厢体密封性好, 损耗较普通列车大很多, 给无线覆盖增添了困难。 (2) 多普勒频移效应。高铁高速运动引起的大频偏对于接收机解调性能的提升是个大挑战。目前LTE系统已经具备抵抗多普勒频移效应的能力, 满足高铁350公里/小时高速移动的需求。 (3) 切换频繁。由于单站覆盖范围有限, 列车高速移动时将在短时间内穿过多个小区的覆盖范围, 引起频繁的小区切换, 导致掉话率升高, 进而影响整体网络性能。 (4) 覆盖场景变化多样。我国幅员辽阔, 地形复杂, 山川河流众多, 除了一般的室外场景, 桥梁和隧道场景也经常会遇到。

2.2 LTE高铁覆盖方案

2.2.1组网模式

为避免列车高速行驶中频繁的跨越小区, 高铁场景全线采用小区合并技术BBU+RRU分布式基站方式组网。小区合并技术使多个RRU共小区, 从而增加单小区覆盖范围, 降低高铁切换次数, 提高切换成功率。

2.2.2室外场景站点建设原则

(1) 站点与铁路线垂直距离设置原则。根据高铁无线传播模型和链路预算, 站点距铁路线垂直距离建议在200-350米, 不宜超过350米。 (2) 站间距设置原则。根据链路预算, 基站站间距不宜超过1.1公里。建议同PCI基站站间距设置在1-1.1公里, 非同PCI基站站间距设置在0.8-0.9公里。 (3) 站点选点原则。对于直线轨道, 由于高铁一般为复线铁轨, 也就是说来往的铁轨不是同一条铁轨, 因此相邻站点宜交错分布于铁路的两侧, 形成“之”字型布局, 这样有助于兼顾复线铁轨来往列车的覆盖需求。对于铁路弯道, 站址宜设置在弯道的内侧, 可提高入射角, 保证覆盖的均衡性。 (4) 天线选型原则。当站点与铁轨沿线垂直距离较近时, 可选用窄波束高增益天线, 如33度21dbi天线;当站点与铁路沿线的垂直距离较大时可选用65度18d Bi天线。在郊区宜采用单极化天线, 城区宜采用双极化天线, 实现接收分集。 (5) 天线挂高设置原则。天线挂高设置应考虑铁轨高度, 天线挂高需高出轨面15米以上, 应保证天线与轨面视通。 (6) 天线方位角设置原则。天线方位角的设置应该使小区主波瓣更好地沿铁路方向覆盖, 有效地提高覆盖距离。方向角的调整与基站与铁路的垂直距离相关, 一般原则是距离越近则方向可越贴近铁路线方向, 距离越远, 则天线方向越朝垂直铁路方向。由于天线主瓣方向和高铁列车车厢体形成的夹角小于10°时, 车厢体的穿透损耗迅速增加, 设置天线方位角的时候应避免入射角小于10°。 (7) 切换距离设置原则。LTE的切换时间在0.5秒钟左右, 按350公里/小时来计算LTE切换距离应该为97米。

2.2.3隧道场景建设原则

(1) 对于单独的短隧道 (长度小于150米) , 此类隧道两头较开阔, 长距离内无其他隧道, 针对此类型隧道建议可利用附近室外站点的信号, 不需进行单独覆盖。 (2) 对于大于150米的隧道, 有漏缆和普通天线两种方式进行覆盖, 建议采用漏缆方式覆盖。 (3) 对于隧道群, 隧道的间隔以及隧道之间的路段用板状天线进行覆盖, 隧道内采用漏缆方式覆盖。 (4) 为保证列车进出隧道口的时候用户能够顺利切换, 建议采用隧道口高增益天线向外覆盖。隧道口属于铁路方红线范围内, 如对于天线选址具有一定困难, 建议使用隧道外放置高增益天线向隧道方向覆盖。

2.2.4桥梁场景建设原则

桥梁一般情况下仍采用基站加天线的方式来进行覆盖, 因桥梁上没有任何空间可以安装天线, 因此一般在桥梁两端以及桥梁旁寻找合适站址。对于特别长的桥梁, 仅靠桥梁两端的基站无法完全覆盖, 同时桥梁旁也找不到合适的位置来建站, 此时可以考虑漏缆方式覆盖。

三、结束语

本文从高铁场景下移动通信网络具有的特点出发, 总结出了不同场景下的LTE高铁覆盖方案, 为今后电信的LTE高铁覆盖建设提供了宝贵的借鉴经验。

参考文献

[1]3GPP TR 21.905:”Vocabulary for 3GPP Specification”

高铁无线覆盖 篇5

因此对大西高铁沿线进行良好的无线网络覆盖是至关重要的。

1 CDMA无线网络建设方案

1.1 组网方案

针对高速铁路场景的移动通信网络覆盖，目前通常有两种组网形式，一种是专网方式，第二种是公网方式。

专网组网即以专用网络覆盖所要解决的高速沿线，专用网络与公网相对独立，除了在停车站台，候车厅等旅客上下车和列车停留地方作为缓冲区与公网相互允许切换外，沿线禁止与公网发生切换。除缓冲区外，沿线覆盖组成一个带状覆盖通道区，覆盖车体经过的区域。公网组网方式不单独考虑高速场景的覆盖，与其他场景合为一体统一由室外基站提供覆盖。

高铁覆盖是在电信移动网络基础上，对现网未覆盖的铁路沿线进行补充完善，因此高铁覆盖采用的组网方式仍然为大网架构，高铁站点的建设不是孤立在大网之外，而是对电信移动网络的有效补充。对于目前容量需求不高、长期扩容需求不大的场景，可采用公网方式，公网与专网的特点如表一所示。

通过以上方案比较，可以看出公网方案均可满足本覆盖要求。结合总部高铁建设指导意见相关要求，结合大西客专实际情况，建议本期工程CDMA网采用公网方案进行建设。

1.2 覆盖方案

在主设备选择方面，本次大西客专红线内采用支持多小区合并及多级级联的的分布式基站进行覆盖。采用BBU+RRU模式建设，可以有效减少机房等配套方面的投资,可以利用RRU灵活的拉远方式和可串接的特点对铁路沿线进行连续覆盖。由于RRU支持室外环境抱杆、挂塔等多种安装方式，可降低每个站点对机房配套建设要求，实现快速建站，大幅节省建设成本和运维成本。一个RRU也可以通过功分器引出两个天线，覆盖铁路的相对的两个方向，减少切换。同时在使用BBU+RRU技术的基础上，利用先进基带合并技术，采用多个RRU(1～6个RRU）组合成一个小区，实现单小区多RRU级联方案。该方案可以灵活组合成线状覆盖区，采用较少的小区数目满足交通线路的覆盖需求，大大减少小区间的切换次数，有效提高了覆盖区的KPI指标。

在天线选择方面，大西高铁在不同的场景路段采取不同的覆盖方式。在隧道部分采用BBU+RRU（支持小区合并及RRU级联）+泄露电缆的方式进行覆盖；在隧道口部分采用BBU+RRU（支持小区合并及RRU级联）+高增益天线/普通天线方式进行覆盖。隧道内覆盖受铁路方设备洞室的安装位置限制。大西客专隧道为单洞双轨，覆盖间距在30米至1140米之间，其中1000米间距40处，大于1000米间距2处。从初步的链路预算结果可以看出，1000以内的洞室间隔基本可以满足覆盖要求。少量超过1000间隔的路段，中间较短部分覆盖电平将无法满足覆盖指标要求，但由于路段较短，列车将快速通过，用户感知将不很明显。

在切换策略方面，本期工程受隧道群及设备洞间距影响，综合考虑无线设备特点，本期工程建议可选设备主要是支持多小区合并及多级级联的的分布式基站，以减少切换次数。相邻小区间设置足够的重叠覆盖区域，以满足终端在高速移动过程中，对切换时间的要求。对于跨省、跨本地网的边界小区，切换区选取及切换关系的设置尤为重要，边界双方分公司需协调考虑切换位置和重叠覆盖范围。本项目建议切换带尽量不设在隧道内，避免火车出入隧道影响切换。但对于隧道群、超长隧道等无法避免不设置切换区域的，考虑设置切换带应尽量保证设备洞室间距在800米-1000米左右。

2 电源系统建设

本期工程基站供电系统设计分三种类型：新建基站、共址基站、分布式基站供电系统。

新建基站供电系统包括交流供电系统和直流供电系统。新建机房的基站点引入一路比较可靠的市电作为主用交流电源，移动发电机作为备用交流电源。交流市电经交流配电箱分路供给组合电源，变换为-48V直流电源，向直流通信设备供电。新建机房的基站点要求-48V直流供电，故每个新建机房基站点需建-48V直流供电系统。新建机房的基站点电源采用交流配电、高频开关整流器、直流配电组合于一个独立机架的组合电源。

分布式基站供电系统分为直流远供系统供电和铁路供电两种。由于本期工程站点大多在山区和引电不容易的地方，因此本次工程没有采用直流远供系统供电。本期工程属于红线内供电，站点在(隧道内、隧道口)及位于山区部分，引电极为困难。因此RRU点采用铁路电源进行供电。经确认，铁路电源供电水平满足设备用电要求，且无需配备后备电源。

3 配套设施建设方案

本工程无线采用BBU+RRU分布式基站设备，BBU+RRU设备是将基站设备本身的基带部分和射频部分分散设置的一种分散型基站设备，它的实际安装方式有两种：集中机房安装和分散安装。

集中机房安装方式同安装宏基站设备类似，不产生特殊的配套设施、配套设备。

分散安装方式即将BBU安装在机房内，RRU设备则安装在尽量靠近天线的室外。RRU安装在本站址天线侧时，机房内不会引起其他需求，机房外设备由于用电也引自机房内本设备的电力箱，机房外设备的接地也可以利用原有室外接地系统，因此BBU+RRU系统也不涉及配套设施、配套设备的特殊增加；当RRU安装于远端形成独立基站站址时(这种方式即典型的射频拉远建站模式)，需要解决天线悬挂方式(铁塔、增高架等)、地网、电力引接(直接引电或电源远供)等相关问题。

参考文献

[1]山西信息规划设计院.晋中电信大西客运专线红线内新建工程可行性研究报告,2013.

[2]山西信息规划设计院.高速铁路现网优化方案,2012.

高铁无线覆盖 篇6

一、GRRU专网方案概述

GRRU专网方案经常运用到高速铁路建设中, 是将整个列车作为主要的流动话务群, 这样可以提供出高质量的覆盖通道。车站作为用户的出发地, 在用户到达目的地之后, 都归属于专用覆盖之内, 所产生的数据流也会被专用通道所吸纳, 并且在用户达到车站后, 可以重新选择是否到车站或者到周边小区内, 为用户提供出更加优质的服务。GRRU专网方案需要充分考虑到高速列车上对位置和周边小区的切换次数, 尽可能减少切换次数。运用基站十射频拉远单元的组网方法, 采用这个方法可以延长单小区的覆盖距离, 同时也能减少切换的次数, 保证整个市区内的铁路处每一个位置都得到普遍的覆盖。

在GRRU专网方案中, 总共覆盖京广铁路某一个市区区段总长约为25公里, 专网建设分为南、北、中三段。

二、GRRU技术所具备的功能

2.1达到输出功率。从数字射频拉远设备来讲, 其下行输出功率可达到60W, 可以说与基站设备的输出功率是相同的。

2.2调整时隙控制门限。运用GRRU的时隙控制门限所具备的优势, 然后通过科学合理的设置, 根据关断门限的优化性能, 控制好远端环境的干扰信号, 在进入到上行链路之后, 会直接降低上行方向的影响因素, 同时对周边基站的影响也会得到相应的减少。

2.3减少噪声。数字射频拉远设备具有很多种功能, 其抑制上行噪声功能作为主要功能, 在放大信号过程中, 既可以对基站接收灵敏度加以降低, 也可以加强基站的噪声电平。从设备本身来讲, 其自身具有噪声电平的功能, 运用普通模拟拉远设备会在无形之中提高上行噪声电平。

2.4平衡上下行链路。射频拉远设备的设置中需要遵循相关规定要求, 保证上行链路与下行链路的增益相同, 决不能因为使用率射频拉远设备, 而将基站的上行链路与下行链路的平衡关系打破。一旦射频拉远设备的上行增益与下行增益之间不相同, 一定会出现基站上行覆盖不均衡的情况。普通自放站设备为了不干扰到基站, 通常会忽视上下行之间的平衡关系, 直接破坏到手机与基站之间的上下平衡的关系。

2.5自动延时调节。为了能够保障射频拉远各设备之间, 所重复覆盖区域内, 不会产生时间色散掉话的情况, GRRU设备应该具有自动延时调节的作用。

三、GRRU方案中的关键技术

3.1运用公网专网频率。根据相关方案设计, 市区专网所需要设置的频点, 可以由公网现网频点加以提供。专网三个无线区域中心, 则运用两组频率交叉反复进行使用。但考虑到手机中的记忆效应, 在重新启动手机后, 可对关机前所驻留的小区频点优先进行选择, 所以设置专网BCCH过程中, 可运用公网TCH频点进行设置。在工程建设中, 对铁路周边大量基站进行调整时, 需要从规划好频率设置, 并且实现公网与专网之间的独立, 对于话务密集区域, 需对个别基站进行减容和退频, 对每一个基站进行改造和建设。

3.2合理调整参数。在调整相关参数时, 需保证参数的合理调整, 比如:大网小区的BCCH参数、CRH参数、CRO参数等等, 保证列车在进入到专网后, 可以成功实现对小区的重新。从切换调整方面上来讲, 通过控制好专网两端的优化邻区以及覆盖区域之间的关系, 保证正常切换好各项列车的进出专网。

3.3优化火车站缓冲小区。次强邻区的设置:在重选以及切换火车站广场公网以及火车站缓冲小区与高铁专网的关系时, 我们会发现, 在站台上很容易发现来自火车站附近公网较强的小区信号, 这直接影响着列车上的用户的切入和重选公网, 为了很好解决这一问题, 设计出“次强邻区”方案, 也就是在火车站广场公网以及缓冲小区之间设置出单向切换的关系, 这样可以保证顺利重选和切换手机用户进火车站以及出火车站的顺序, 同时也能解决好站台列车与公网信号之间的问题。

四、结语

总而言之, 高铁GRRU专网建设目前还处于探索的阶段中, 在市区内复杂网络环境下, 对高速铁路展开专网覆盖进行了实践, 虽然取得很好的效果, 但也存在着很多问题, 解决好这些问题, 完善高铁专网的建设。

摘要：本文以某市的高铁GRRU专网覆盖优化为主要例子, 对当前我国高速铁路中, 特别是专网覆盖市区进行深入的讨论和研究, 并且探讨应用GRRU技术所具有的优势。

关键词：高铁,专网覆盖,GRRU技术

参考文献

[1]钟勇.高速铁路GSM网络覆盖解决方案的研究[J].中国新通信, 2009 (21) .

高铁无线覆盖 篇7

1. 郑西高铁及沿线陕西移动现网概况

郑西高铁陕西段以桥梁为主, 其余为隧道和平原, 其中桥梁约占整条线路长度的70%左右, 隧道4个, 长13.798km。目前全线建有一套GSM-R系统, 其组网方式为单网交织。

郑西高铁陕西境内沿线有西安移动和渭南移动, 两家移动现网设备厂家不同, 西安移动为北电和阿朗设备, 渭南移动为华为设备。

2. 覆盖强度理论分析

2.1 手机在单小区内的最低信号强度需求

根据理论计算, 为了手机能发起和建立呼叫, 需要的最低信号强度为:

SSreq=MSsens+RFmarg+IFmarg+BL

其中:

M S s e n s:手机接收机灵敏度、为-104dBm

RFmarg:瑞利衰落 (快衰落) 余量, 与“正常”移动的手机相比, 快速衰落对高速移动的手机的影响很小, 假设为0dB

IFmarg:干扰余量2dB

BL:人体损耗5dB

因此, SSreq=-97dBm

2.2 考虑切换的最低信号强度

随着列车的运行、手机逐渐远离基站, 服务小区的信号强度也在衰落。为了保证呼叫建立或者持续通话, 手机要在接收的信号强度低于SSreq前切换到新的小区。也就是说, 车内的覆盖目标为:

SSdesire=SSreq+HOVmargin

其中:

SSreq:-97dBm

HOVmargin:切换时间内的信号衰减余量, 手机远离基站而产生的慢衰落。

HOVma r gi n=8 dB (计算略) ;

因此, 列车内SSdesi r e=-97+8=-89dBm。

而车外的信号强度设计目标SSdesign为:

SSdesign=SSdesire+LNFmargin (o+i) +TPL

其中:

LNFmargin (o+i) :正态衰落余量, 在市区、室内环境下取值, 为13.1dB

TPL:Train Penetration Loss, 火车厢穿透损耗, 取24dB

则SSdesign=-52dBm。

2.3 相邻小区的重叠区域

覆盖重叠长度与列车运行速度、切换时间密切相关, 为了提高切换成功率, 切换时间按照能完成两次越区切换考虑, 即按10s考虑, 以适应各种切换情况。列车以350Km/h速度运行, 换算每秒行驶距离约为97m, 则相邻小区重叠区域为970米。

3. 网络设计

3.1 设计要求

在原网覆盖的基础上进行改造, 形成链型小区覆盖;

满足切换带的大小要求;

尽量扩大单小区覆盖范围, 减少切换次数;

满足列车内的覆盖概率, 以及对高速频偏的补偿;

控制越区覆盖, 减少干扰;

尽量保证基站和铁路间的距离, 减少频偏残留;

尽量利用铁路设施, 例如铁塔等, 以减少投资。

3.2 覆盖方案选定

从整条铁路状况来分析, 郑西客专以桥梁为主, 故新建基站的难度较高, 投资较大, 从节约成本及工程建设的角度考虑, 设计中考虑利用铁路铁塔、电力及沟槽等设施。鉴于客观实际情况, 并兼顾将来3G覆盖, 决定采用布网灵活、设备体积小, 省电、易安装的分布式基站解决方案 (BBU+RRU) 。分布式基站采用射频模块拉远技术, 将射频拉远单元 (RRU) 安装在天线端, 通过光纤连接到BBU (基带处理单元) 。分布式基站组网如图1所示。

图1分布式基站组网示意图

3.3 分布式基站方案优点

基站体积小型化, 分为基带部分和射频部分, 可实现无机房建站;

射频部分靠近天线端, 馈缆损耗小, 网络性能更优;

配套设施要求低, 交流市电供电, 配套设施要求低;

施工方便, 便于进行网络调整与优化;

运行费用低廉, 节能减排;

向3G过渡简单方便, 只需增加相关板卡。

3.4 规划设计

整条铁路的主覆盖小区形成链条状 (即BBU+RRU覆盖区域) , 用以保证高速铁路用户的正常通信。

根据既有沿线设备情况, 西安、渭南每个本地网设置一个BSC (基站控制器) 。渭南B S C管理豫陕省界至渭南段的BBU+RRU, 西安BSC管理渭南至西安段的BBU+RRU;新设的BSC接入到当地本地网的MSC (交换机) , LAC (位置区编码) 区相同。BSC和原网BSC之间为跨BSC的正常切换, 对现网网络质量影响非常小。以上设计方案BBU都是放置在不同机房, 如果出现2个BBU共机房的情况, 预留的光纤至少为2 4芯, 留有一定的冗余度。

天馈系统采用两小区、高增益天线方案, 采用较小前后比的天线, 保证基站下方切换带的要求, 天馈高度距铁轨平面25米。

隧道内采用RRU+LCX (漏泄同轴电缆) 进行覆盖。RRU放入GSM-R系统直放站洞室, 电源由铁路电力专业供电。LCX采用宽频带LCX, 为将来3G覆盖预留条件。

车站由于话务量大, 采用宏基站覆盖。由于郑西客专两跨渭河行洪区, 行洪区宽度最宽达到4.9Km, 为避让行洪区, 行洪区采用宏基站覆盖。

铁路GSM-R基站间距约为3.5km, 在充分利用铁路基站铁塔的同时, 根据地形情况, 在两铁塔之间增建一座或二座铁塔, 保证RRU间距范围为1~1.6Km, 为将来3G覆盖预留条件。工程实际中共享铁路站点47处, 其中共享铁塔36处, 隧道内洞室11处。设RRU53套, 宏基站9套。

BBU按20个载频配置, 每个BBU带5个RRU, 每个RRU配置4个载频。全线设备数量如表1所示。

4. 覆盖设计实施结果及后期建议

施工完成后, 经测试, 信号覆盖良好, 覆盖结果完全满足要求。

本次规划中每个RRU都按4载频配置, 后期可根据具体的话务量来做调整和优化;现有网络中其对此链条小区有覆盖影响的小区需进行调整及优化。

5. 结语

本设计充分利用了铁路铁塔、电力等设施, 在根据现场实际情况确定最佳设计方案的同时节省了投资, 为以后的高铁公网覆盖提供了借鉴。

摘要：我国高速铁路普遍采用CRH动车组来输送旅客。由于CRH车体密封性好、损耗高、速度快且郑州至西安客运专线设计时速达350Km/h, 从其他高速铁路经验来看, 高速对现有网络关键性能指标KPI性能产生严重影响, 车厢内公用移动通信质量明显下降。为保证乘客的通信畅通和通信质量, 本文制定设计方案对郑西高铁陕西境内部分进行移动专网覆盖。

关键词：高速,铁路,GSM,覆盖,设计

参考文献

[1]李建东, 郭梯云, 邬国扬.移动通信[M].西安:西安:电子科技大学出版社.2006.