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1、品质管理品质知识高速铁路质量提升技术方案现网优化技术高速铁路现网优化技术方案目录一、前言4二、研究背景52.1 铁路提速52.2 CRH简介15三、高速列车质量问题分析63.1穿透损耗63.2 覆盖信号强度需求63.2.1 手机在单小区内的最低信号强度需求63.2.2 相邻小区的重叠区域73.2.3 小区主覆盖区距离93.2.4传播模型103.2.5 切换边界信号强度要求113.3 小结11四、高速铁路的优化策略134.1 高速列车的通信质量目标134.2 优化方向134.3覆盖优化134.3 重选与切换算法优化144.4 专网覆盖与现网调整144.4.1 高速列车覆盖目标154.4.2基站覆
2、盖特点154.4.3话务特点154.4.4重选与切换154.4.5周边区域的影响控制154.4.6建设环境要求154.4.7频率规划要求164.4.8 小结164.5 现网调整与专网方案的选择164.6 现网调整与专网覆盖的融合17五、现网覆盖优化技术185.1现网覆盖小区序列的整理185.2 GSM1800网的信号调整185.3 现网覆盖小区天线调整185.4分裂第四小区215.5 功分扇区225.6 功率放大器的应用245.7 新增宏基站建设方案265.8 直放站方案27六、基于现网结构的参数优化方法286.1 空闲模式参数优化286.2 切换相关参数优化306.3 其他相关参数优化32七
3、、光纤专网覆盖试验方案347.1覆盖组网方案347.2 覆盖距离357.3 直放站噪声的影响分析367.4 数字光纤直放站367.5 光纤专网技术分析37八、总结38九、引用38一、 前言2007年4月18日，中国铁路正式实施第六次提速，CRH动车组“和谐号”列车正式开通，由于CRH车体密封性好、损耗高，列车速度快等原因，车厢内通信质量明显下降。为保证乘客的通信畅通和通信质量，特制定高速铁路现网优化技术方案。本方案立足于高速铁路现网的调整和优化，重点解决铁路提速后出现的接通率低和掉话等现象。方案所提及技术方案和关键技术均在广深铁路优化中得到应用，效果明显，表明此方案对于铁路提速后的现网优化工作
4、建设具有指导性、实用性。关健字：高速铁路、穿透损耗、小区重选、切换、网络优化二、 研究背景2.1铁路提速随着城市经济的发展，铁路运输系统承担起越来越多的客流运送任务。自2007年4月18日起，中国铁道部将进行第6次列车提速。届时，列车时速将提升至200公里，而京哈、京沪、京广、胶济等提速干线部分区段可达到时速250公里。2.2CRH简介1在本次铁路提速的同时，铁道部引入了CRH这一新型列车，该列车全称为“中国高速铁路列车”，CRH是（ChinaRailwayHigh-speed）英文字母的缩写。该列车分为CRH1、CRH2、CRH3和CRH5这4个种类，其中，CRH1、2、5均为200公里级别
5、（营运速度200KM/h，最高速度250KM/h）。CRH3为300公里级别（营运速度330KM/h，最高速度380KM/h）。而CRH2具有提升至300KM级别的能力。三、 高速列车质量问题分析3.1穿透损耗CRH列车采用密闭式厢体设计，增大了车体损耗。各种类型的CRH列车具有不同的穿透损耗，下表是上海公司对各类型车厢的穿透损耗的测试结果。表1：各车型穿透损耗总结车型普通车厢（dB）卧铺车厢（dB）播音室中间过道（dB）综合考虑的衰减值T型列车121612K型列车13141614庞巴迪列车2424CRH2列车1010广深铁路目前行驶的CRH为CRH1型列车，采用欧洲庞巴迪动车组技术，全车无卧
6、铺车厢，广东公司的测试结果显示穿透损耗为14dB，比普通列车高7dB。3.2覆盖信号强度需求本节根据高速铁路的运行特点，采用通用传播模型和列车运行速度、基站距离等参数定量分析铁路线覆盖信号强度标准。3.2.1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：MSsens：手机接收机灵敏度、为-104dBmRFmarg：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0dBIFmarg：干扰余量2dBBL：人体损耗5dB因此，SSreq=-97d
7、Bm3.2.2相邻小区的重叠区域手机在服务小区的信号强度衰落到一定程度，会触发小区重选（idle模式）或者切换（Active模式）过程，我们必须保证在手机顺利进入新小区之前，当前小区的信号不会进一步衰落到门限值以下，否则空闲的手机可能进入NoServiceMode（即脱网）、或者Active模式的手机切换失败而掉话。因此需要控制重叠区域的大小，来保证重选或者切换的完成。RCELLACELLBSSdesireRoBAOSSA=-97dBmSSB=-97dBm图1重选与切换重叠区l Idle模式下的小区重选我们的小区重选采用C1、C2法则。Idle模式手机接收信号的门限值为C10。目前铁路沿线小区
8、的典型参数为ACCMIN=102，CCHPWR=33，CRO=0，TO=0，PT=0。而:C1=(RxLev-ACCMIN)max(CCHPWR-P,0)上图是典型的小区重选过程所示。手机在从CellA往CellB移动的过程中，一直在测量二者的信号强度，并计算各自C1、C2值。根据小区重选规则，若C2BC2A超过5秒，则重选到CELLB。在O点C2B=C2A。因此重叠区域的定义就是：列车从O点向CELLB行进5秒到达A点时，C1A还是大于0才不会脱网，反之亦然。列车以时速250km/h的时速运行5秒、即69.4m/s*5s=347m，到达A点。考虑到从CellB到CellA也需要重叠区域，因此
9、重叠区域Ro2OA694米。车速与重叠覆盖区距离的关系见下表：车速(公里/小时)150180200250双向重叠覆盖区（米）417500556694l Active模式下的切换Active模式下的切换由手机和网络共同完成。切换算法比小区重选复杂，但一般比小区重选的发生要及时。不考虑各种惩罚和迟滞，只要邻小区信号强于服务小区，BSC即可能发出切换命令，不需要额外等待5秒钟。一次切换的最短时间包括：l 滤波器处理时间，我们建议高速铁路服务小区的测量报告滤波器长度设置为2，即1秒；l 解码BSIC的时间，平均1-2秒；l 切换执行时间，100300ms，可以忽略不计。总共需约3秒内完成切换（包括滤波
10、、排序、切换执行）。对相邻小区重叠区域长度的要求小于Idle模式，满足idle模式的重叠距离一定满足active模式下的切换要求。3.2.3小区主覆盖区距离如上图所示，从CELLA到CELLB再到CELLC发生连续的小区重选，此时手机在D点进入小区CELLB，立即发现小区CELLC信号更强，经过5秒后，手机又重选到小区CELLC。手机在CELLB驻留时间只有5秒。如果O1、O2的距离过短，即CELLB的主覆盖区过小，则手机完成从CELLA到CELLB的重选时（D点），手机已运行穿过了O2点，进入了CELLC的主覆盖区，此时完成第2次重选（CELLB到CELLC）的时间可能不够，造成手机脱网现象
11、。如果此时手机正在进行GPRS业务，那么进入D点后，手机需要进行小区同步、读取BCCH上所有广播消息、申请信道重新传输，这个时间约需2秒。因此在小区CELLB内实际只有3秒能够传输GPRS业务数据，而且这3秒时间内信号强度并不好。因此在连续快速重选情况下，GPRS业务速率很低。假设为保持GPRS的数据传输时间比例达到75%，即小区重选的数据链路恢复时间（2秒）只占小区驻留时间的25%，那么两次重选发生的间隔要达到8秒，因此D点到小区重选边界O2的时间要超过3秒，因此O1O2间的列车运行时间要达到8秒，按时速250公里计算，这个距离要达到560米，即小区作为主覆盖信号的距离要达到560米。下表是
12、主覆盖距离与车速的关系车速(公里/小时)150180200250主覆盖区（米）3334004445603.2.4传播模型与本地网规划不同，铁路线长度从几十公里到上千公里，经过的地形差异较大，此时采用一致的传播模型参数是不合适的，在设计时要针对基站所处的环境进行具体的传播模型选择。目前广泛采用的传播模型包括奥村-哈塔模型、COST231-哈塔模型、CCIR模型、LEE模型以及COST231Walfisch-Ikegami模型等，另外GSM设备厂家也基于通用模型发展了自己特色的传播模型，在设计时可以进行合理选择。基于本节目的是分析铁路线信号覆盖需求，本节采用较常用的是奥村-哈塔模型：Lp=A-13
13、.82logHb+(44.9-6.55logHb)log(d)-a(Hm)其中Lp为路径损耗、Hb为基站高度（米）、Hm为手机高度（米）、d为手机到基站的距离（km）。a(Hm)：移动台高度修正因子，与地形环境相关：a(Hm)=3.2*(log11.75Hm)2-4.97A：与地形环境、频率相关的损耗因子。我们假定：基站高度30米、手机高度2米，市区环境A=146.8。则Lp=127+35log(d)3.2.5切换边界信号强度要求随着列车的运行、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前重选/切换到新的小区。因此车内的覆盖
14、目标为：SSdesire=SSreq+HOVmargin其中：SSreq：-97dBmHOVmargin：重选切换时间内的信号衰减余量如3.2.2所述，单向重叠覆盖区要求达到350米（250km/h）。假设基站离铁路的垂直距离为250米（典型值），分析O点与A点的路径损耗差：O点的路径损耗Lp=105.7dBA点的路径损耗Lp=114dBO点与A点的路径损耗差为8.3dB，即HOVmargin8.3dB.因此，列车内SSdesire=-88.7dBm。而车外的信号强度设计目标SSdesign为：SSdesign=SSdesire+LNFmargin(o+i)+TPL其中：LNFmargin(o
15、+i)：正态衰落余量，在市区、室内环境下取值，为13.1dB；TPL：TrainPenetrationLoss,火车厢穿透损耗，14dBSSdesign-61.6dBm3.3小结综合以上分析，高速列车对网络质量的影响主要有以下因素：l 车体密闭造成的额外的穿透损耗增加，具体增加量与不同的车型相关，广深铁路采用的CRH1型列车穿透损耗为14dB。l 按照250km/h的高速计算，小区的重叠覆盖区要达到694米。l 按照250km/h的高速计算，满足GPRS数据传输时间不少于75%，则小区的主覆盖距离要达到560米l 高速运行造成小区切换边缘信号强度要求提高，根据典型传播模型和基站参数和最高时速计算，切换边缘信号强度要求达到-61.6dBm（车体外）。现网的铁路覆盖大多采用城乡基站兼顾铁路覆盖的形式，在低速情况下可以满足覆盖要求，但提速后往往不
