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1、AUG 2010摘 要 ： 高铁覆盖切换快 、周围环境复杂多变 。通过对某省市境内高铁沿线传播模型的校正并通过 CDMA（codedivi-sionmultipleaccess）网络 EVDO（evolution-dataoptimized，演进数据最优化）信号的仿真，分析了影响 CDMA 网络 EVDO 数据信号的指标参数 。结合实际网络特点，通过网络仿真分析并调整实际工作参数，得到指导高铁网络建设的方法，应用于高铁网络建设的优化 。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
2、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
3、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（continuouswave）路测数据对规划软件的传播预测模型进行调校，以
4、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Enterprise3G 的 CWmeasurements 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-Hata4的通用传播模型，传播模型如下：江苏省邮电规划设计院有限责任公司 沈 巍 孔繁俊 刘玉卿技术与实践 TECHNOLOGY PRACTICE模型校正与高铁优化覆盖46AUG 2010其中： Ploss为传播路径损耗；K1和 K2为
5、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 dB 以下，其他区域控制在10dB 以下 。2.2
6、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 dBm 或低于121 dBm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
7、 AG 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 S8，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
8、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 15m 即可（离地 25 30 m）；同TECHNOLOGY PRACTICE 技术与实践47AUG 2010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
9、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 8dB 以下，具有普遍参考意义 。其他参数设定：导频移出门限 16dBm底噪抬升门限 8dB噪声系数 4dB发送端合路器损耗 1dB接收端分路器损耗 1dB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
10、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 0.5km 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 dBm 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 dBm，技术与实践 TECHNOLOGY PRACTIC
11、E48AUG 2010车厢内信号强度不低于95dBm 。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 dB 以上区域占大多数 。二层覆盖后，C/I 之值大于3dB 区域有改善 。但对于
12、 C/I 之值大于 0dB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 Txpower 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，Txpower 在5dBm 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
13、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, WAEKER A, 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,2
14、010,26(2):54-58.3 SARIKAYA B. Packet mode in wireless networks: overview of transitionto third generation J. IEEE Communications Magazine, 2000,38(9):164-172.4 HATA, M. Empirical formula for propagation loss in land mobile radioserviceJ.IEEETrans,OnVehicularTechnology,1980,29(3):317-325.5 PRASAD R, MOHR W, KONHAUSER W. 第三代移动通信系统M. 杜栓义等译. 北京:电子工业出版社, 2001.9-15. TECHNOLOGY PRACTICE 技术与实践49
