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1、高速铁路现网优化技术方案中国移动通信集团广东有限公司2007年6月目录一、前言4二、研究背景52.1 铁路提速52.2 CRH简介15三、高速列车对现网质量的影响分析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 考虑切换的最低信号强度63.2.3 小区覆盖半径73.3 相邻小区的重叠区域83.3.1 Idle 模式下的小区重选83.3.2 Active模式下的切换103.4 小结10四、高速铁路的优化策略114.1覆盖优化114.2 重选与切换算法优化114.3 专网覆盖与现网调整114.3.1专网覆盖与现网调整的相同点124.3.2 专
2、网覆盖与现网调整的差异124.3.3 专网覆盖与现网调整的技术特点分析124.3.4现网调整与专网覆盖的融合13五、现网覆盖优化技术145.1现网覆盖小区序列的整理145.2 GSM1800网的信号调整145.3 现网覆盖小区天线调整145.4分裂第四小区175.5 功分扇区185.6 功率放大器的应用205.7 新增宏基站建设方案225.8 直放站方案23六、基于现网结构的参数优化方法246.1 空闲模式参数优化246.2 切换相关参数优化266.3 其他相关参数优化28七、技术方案总结30八、引用30一、 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
3、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
4、、京沪、京广、胶济等提速干线部分区段可达到时速250公里。2.2 CRH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（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、 高速列车对现网质量的影响分析3.1穿透损耗CRH列车采用密闭式厢体设计，增大了车体损
5、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+IFma
6、rg+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 =-97dBm3.2.2 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 ：-97dBmHOVmargin： 切换时间内的信号衰减
7、余量，手机远离基站而产生的慢衰落。一次切换的最短时间包括：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；解码BSIC的时间，平均1-2秒；切换执行时间，100ms级别，可以忽略不计。总共需约2-3秒，在这段时间内，列车行驶了70*3=210m，在离基站300米到1000米的距离内（目前现网铁路沿线站间距一般都小于2km），用户向远离基站的方向移动210米，信号衰减约在48dB左右，即HOVmargin8dB；因此，列车内SSdesire =-89dBm。而车外的信号强度设计目标SSdesign为：SSdesign= SSdesire +LNFmargin(o+i
8、)+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，14dBSSdesign-62dBm3.2.3 小区覆盖半径假设EIRP为51.1dBm（考虑了大多数基站的发射功率、馈线及跳线损耗，CDU-D，天线增益为13dBi），则最大允许的路径损耗为：Lpathmax =EiRP- SSdesign=51.1-(-61.9)= 113dBm根据GSM900无线传播模型，Lp= A - 13.82logHb+ (44.9 - 6.55logHb)logd - a(Hm)其中Lp为
9、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)=3.2*(log11.75Hm)2-4.97我们假定：基站高度30米、手机高度2米，市区环境A=146.8。可以算出小区半径d458m，站间距900m。若采用各种手段增加EIRP，站间距还可以增大，例如采用增益为18dBi的天线，EIRP可以达到56.5dBm，则d可以达到635米，站间距1270米。3.3 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
10、值以下，否则空闲的手机可能进入No Service Mode（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。RCELLACELLBSSdesire=-89dBmRoBAOSSA=-98dBmSSB=-98dBm3.3.1 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
11、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。根据上节设定的覆盖目标，在O点的信号强度为-89dBm，距基站A的距离R为450米，列车以250km/h的时速运行5秒、即70*5=350米到达A点。根据路径损耗计算公式，信号在这350米内衰耗8.85dB，即CellA在A点的信号强度RxLev为-89-8.85 -98dBm，此时C1A(-98-Accmin)-ma
12、x(CCHPWR-P,0)0，用户到A点时可以重选到CELLB。考虑到从CellB到CellA也需要重叠区域，因此重叠区域Ro2OA700米。需要注意的是，这里没有考虑天线下倾角的影响，现网中下倾角差异较大，需要依据路测结果作调整，必要时减少下倾角度来增加重叠区域。3.3.2 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，大约3秒内完成切换（包括滤波、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i
13、dle模式的重叠距离一定满足active 模式下的切换要求。3.4 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 高速运行造成小区切换边缘信号强度提高，根据典型传播模型计算，切换边缘信号强度要求达到-62dBm（车体外）。l 高速运行要求小区的重叠覆盖区要达到700米。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，但提速后往往不能满足要求，主要表现为：l 覆盖深度达不到要求，无法达到切换边缘信号强度-62dBm（车体外）的要求。l
14、小区重选切换混乱。由于重叠覆盖区不够，小区重选和切换滞后于信号衰减速度，造成无法占用最强信号，进一步恶化了覆盖。四、 高速铁路的优化策略4.1覆盖优化针对高速铁路特点，网络必须实现深度覆盖才能保证网络质量。按照前一章的分析结果，网络覆盖应达到以下标准：1、 小区切换边缘信号强度-62dBm2、 重叠覆盖区700米按照以上标准，采用常规传播模型计算小区覆盖半径约为450米，站间距为900米。为此一般情况下要对沿线的覆盖进行较大的调整，包括：1、 对于较大范围的覆盖空洞需要建设新基站进行补充覆盖；2、 对于局部的信号混乱或特殊覆盖路段（如隧道等）需要建设直放站进行补充覆盖；3、 对于现网铁路覆盖小
15、区需要进行天线、发射功率方面的调整，增加铁路的覆盖深度；4、 减少铁路覆盖小区数量，形成长距离的主覆盖信号，将覆盖距离短、覆盖衰落快的信号清理出铁路覆盖，避免频繁重选和切换。4.2 重选与切换算法优化小区重选与切换算法的各项参数要保证重选与切换的顺畅和快速完成，以配合高速列车的信号快速衰减的特点，尽量使手机能及时地占用到最强的覆盖信号。 主要涉及的参数优化方法包括：1、 BA-LIST表的简化；2、 C1、C2算法参数优化；3、 切换滤波、决策的相关参数优化；4、 其他辅助功能参数的优化。4.3 专网覆盖与现网调整目前针对高速列车质量优化的主要的思路包括现网调整和专网覆盖两类，实际上两种思路在基础覆盖上的思路是相通的，其主要差别在于建设优化的方式以及对外围影响的控制
