高速铁路列车车厢穿透损耗应用探析

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1、高速铁路列车车厢穿透损耗应用探析张敏李毅舒培炼长沙通信职业技术学院湖南省邮电规划设计院有限公司火车是我国最主要的交通工具，预计在2020年前国内建设高速铁路里程将超过1.2万公里，目前已开通京津、武广、郑西3条高速客运专线，列车时速达到350km/h。新型高速列车的采用，极大程度影响了无线网络的性能。自3G网络开工建设以来，各厂家和运营商都面临着如何在高速移动区域内进行无线网络的建设和优化的问题。因此，充分进行高速移动方面的研究和方案验证，从而找到有效的规划优化方案，成为打造精品网络的重要前提和必要条件。在自由空间（各向同性、无吸收、电导率为零的均匀介质）中，电波的传播规律服从下式：（1

2、）其中，PLOSS(dB)：传播路径上的功率损耗；Pt：发射功率；Pr：接收功率；Gt：发射天线增益；Gr：接收天线增益；λ：电波的波长；d：发射天线与接收天线之间的距离。从式（1）可以看出，在自由空间，电波传播的损耗与电波波长的平方成正比，与传播距离的平方成反比。当不考虑发射与接收设备的增益/损耗，只从电波传播的空间环境方面来考虑时，上式可以简化为：1高铁穿透损耗1.1穿透损耗与覆盖半径的关系在研究传播时，关注的主要特性是特定收信机接收信号的电平强度。由于传播路径和地形的干扰，传播信号强度减小，这种信号强度减小的大小称为传播损耗。收稿日期：2010-12-08（2）【摘要】文章介绍了高

3、速列车动态穿透损耗测试实验方法及结果，通过对武广高铁高速列车车厢穿透损耗大量实测数据进行分析，并结合目前业内最新的研究成果，探讨了高速列车车厢穿透损耗规律及其对网络规划优化的影响，提出了高铁场景下的网规网优思路。【关键词】高速铁路穿透损耗覆盖半径掠射角无线网络其中，c为光速，频率f(MHz)=106f’，距离d(km)=103d’。假设允许的传播损耗是一定的，如频率800MHz时为120dB，引入穿透损耗Pc，则表1各类型车厢静止垂直穿透损耗120＝32.44+20lgd'+20lg800+Pc求得：（3）Pc3(1.475−)20d(km)=10d'=103（4）由此，覆盖半径与穿透损

4、耗的关系曲线如图1所示：在进行覆盖设计时，必须以最大穿透损耗的车型作为覆盖优化的目标。以上测试为列车静态下的测试结果，列车在运行途中衰减会更大，如果要确保车内的正常通话，需按最高24dB损耗来算，即要确保车外信号强度为-70dBm以上。（km）3高速列车动态穿透损耗测试为了研究高速列车穿透损耗在高速运行情况下的变化及其规律，笔者分别在长沙、衡阳选取2段高铁进行了多次测试。长沙、衡阳测试均是在武广高铁上进行，测试到的穿透损耗值仅针对当次测试武广高铁上运行的高速列车车型CRH2-C。（dB）图1覆盖半径与穿透损耗的关系3.1武广高铁长沙段测试在距武广高铁长沙南站出口2km空旷路段，有一栋27

5、层高楼，高楼与所选取高铁中间无阻挡。将800MHzCDMA信号源设置于此，采用全向天线在119频点上发射功率2w的CW信号，119频点在中国电信现网中尚未启用。首先，运用珠海鼎利的路测软件PIONEER+鸟牌CDMAScanner测试武广高铁高速列车内的RSSINARROW信号强度；然后，在铁路边上测量该信源的RSSINARROW信号强度。通过鼎利路测软件记录下测试信号点对应的位置，从而记录下测试的轨迹。通过对比车厢内外得到的信号，从而得到高速列车的穿透损耗。根据基站所处的位置和测试点的位置，可以计算得到电波与火车形成的掠射角。掠射角的定义如图2所示：1.2高铁车厢的穿透损耗高速铁路列车

6、为全封闭车厢列车，车身由铝合金和不锈钢材料组成，车窗采用特殊材质制成，密封性能很好；因此相对于普通列车，高铁列车车厢电波的穿透损耗要高出很多。而车厢的穿透损耗会直接影响车厢内终端的接收信号强度，从而影响到铁路沿线小区的覆盖范围（图1）。车厢穿透损耗同时也是影响无线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，必须仔细考虑穿透损耗的取值及其对网络性能带来的影响。2高速列车静止垂直穿透损耗高速铁路都为CRH列车，不同类型的CRH列车具有不同的穿透损耗。根据相关资料，各类型车厢的静止垂直穿透损耗的测试结果如表1：22责任编辑：左永君zuoyongjun@mbcom.cn2011年

7、第2期车型运营速度（km/h）最高速度（km/h）载客人数列车长度（m）综合考虑的衰减值（dB）T型12K型14CHR1（庞巴迪）200250670213.524CHR2200250610201.310CHR3300380610201.320CHR5200250604205.224相比于列车内测试还存在空口衰减的影响，因而实际穿透损耗值会比测量值略小。根据无线传播理论，空口衰减与距离倍数有关，离信号源的测试距离如相差2倍将会有6dB