高铁环境下CDMA通信网络覆盖解决方案研究

《高铁环境下CDMA通信网络覆盖解决方案研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、高铁环境下CDMA通信网络覆盖解决方案研究1、概述动车组列车具有密封性能好、车体穿透损耗高、运营速度快（最高运营时速350km）等特点，对列车内的移动通信质量影响较大。如何在高速移动条件下，提供良好的网络服务质量成为当前铁路沿线网络建设和优化的一个研究热点。本文从列车穿透损耗、多普勒效应、高速移动对切换带来影响等方面讨论高速铁路移动网络覆盖规划及建设方案。2、高速铁路对移动通信系统影响分析动车组列车（CRH）由于车体结构变化及速度提升，对移动通信系统产生严重的影响，主要体现在以下几个方面：（1）多普勒频移和快衰落现象对CRH列车影响较普通列车严重；（2）车体密封性能好，穿透损

2、耗大，列车内场强较普通列车弱；（3）终端移动速度快，发生小区切换和重选而要求小区间重叠覆盖距离增大，现有小区重叠覆盖距离难以满足需求；（4）在高速环境下，基站间正常切换／重选演变为频繁切换／重选、影响了语音及数据业务使用。2.1多普勒频移由于波源或观察者相对于传播介质的运动而使观察者接收到波的频率发生变化的现象称为多普勒效应。通过计算，可以得到移动台运动速度和相对频率变化的关系，如下表所示：    以CDMA800MHz系统为例，分析多普勒频移对通信系统的影响。    （1）对于CDMA1X系统，采用高通CSM5000和CSM6700芯片。CSM5000芯片，工作频率为800

3、MHz，频移的最大允许值为960Hz；CSM6700芯片，工作频率为800MHz，频移的最大允许值为1440Hz。    （2）对于EVDORevA系统，采用高通CSM6800芯片，工作频率为800MHz，频移的最大允许值为960Hz。    国内规划中的高速铁路最高设计时速为350km，根据计算，此时多普勒频移为519Hz，远小于系统芯片的频偏允许值，因此说多普勒频移对CDMA系统有一定影响，但影响并不严重，系统仍可以正常工作。    2.2快衰落    国内建设的高速铁路，最高时速为350km/h，工作于CDMA800MHz时，其快衰落速率约为518Hz，衰落深度严重时可

4、达20－40dB。    在高铁覆盖场景下，移动终端和基站间一般存在直射路径，故接收端信号电平主要受路径损耗影响较大，而受由多径效应产生的快衰落影响较小，故可以得出结论：快衰落不是影响高铁性能的主要因素。    2.3车体穿透损耗    国内运行的列车类型主要有动车组列车、庞巴迪列车、其它类型的空调快车以及普通慢车。下表为国内运营的四种动车组列车基本概况，其中CRH1型动车组为庞巴迪列车。    根据测试统计，庞巴递列车穿透损耗为20－30dB（典型值为24dB），其它型号动车组及普通快客列车穿透损耗为10－15dB。由于庞巴迪列车穿透损耗最大，因此在制定覆盖方案进行链路预算

5、时，以庞巴迪列车24dB的穿透损耗为基础进行计算，一旦满足庞巴迪列车的覆盖要求，必然可以满足其它类型列车的覆盖要求。    2.4切换与重选    以CDMA系统为例，根据工程经验及理论分析，完成一次软切换的时间为1s，完成一次跨交换机硬切换时间为5s。故完成一次切换，两个基站重叠覆盖区域长度应该大于2*V*T/3600（km），其中V（km/h）为终端移动速度，T为切换所需时间。    3、高速铁路覆盖解决方案    3.1方案选择    根据前面理论分析、动车组列车无线覆盖面临的诸多问题主要是由于移动台高速移动带来的终端在不同小区间频繁切换，车体穿透损耗增大，多普勒效应等

6、原因引起。针对上述问题，主要有两种覆盖解决方案：现网优化与虚拟专网方案。    （1）现网优化方案：进行必要的沿线基站调整或新建，以最少的基站主力覆盖铁路，尽量减少切换次数，以此解决切换不及时造成的掉话、话音质量差等问题。    （2）虚拟专网方案：新增加站点和小区。采取合理的专网覆盖方式，可以减少切换次数，控制切换距离，提供可靠的网络质量。    （3）结论    通过对现网优化和虚拟专网高铁覆盖方案简要分析来看，虚拟专网与现网优化方案各自特点如下表所示：         对比以上两种方案的优缺点，对于高速铁路建议采取虚拟专网覆盖解决方案。    3.2虚拟专网方案关键技术

7、    （1）铁路覆盖带状虚拟专网    列车行使过程中发生频繁切换，会严重影响网络质量。为减少移动终端在列车行驶过程中的切换频度，需要在铁路沿线建设以覆盖铁路为目的的带状虚拟专网。    关于铁路覆盖带状虚拟专网基站建设方式主要有：宏站、宏站＋直放站以及BBU＋RRU三种方式，建议采用BBU＋RRU方式，其特点如下：    （a）BBU和RRU设备体积小、重量轻，易于运输和工程安装；    （b）有效扩大了基站的覆盖距离，同一BBU下不同RRU在逻辑上是一个小区，从而减少切换次数；    （c）支持B