無(wú)線引擎在高鐵上的應(yīng)用

摘 要：“無(wú)線引擎”數(shù)字射頻覆蓋系統(tǒng)，是新一代全數(shù)字化，射頻信號(hào)覆蓋系統(tǒng)，開(kāi)創(chuàng)性地將軟件無(wú)線電技術(shù)引入射頻信號(hào)放大、轉(zhuǎn)發(fā)等移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化產(chǎn)品中。克服了傳統(tǒng)模擬射頻放大技術(shù)帶來(lái)的噪聲及信號(hào)失真等一系列問(wèn)題，將無(wú)線射頻處理技術(shù)推向新的技術(shù)高度。本文通過(guò)在京廣線X段高鐵應(yīng)用“無(wú)線引擎”技術(shù)說(shuō)明可行性和推廣前景。

關(guān)鍵詞：無(wú)線引擎；高鐵；軟件無(wú)線電；噪聲；信號(hào)失真

1 概況

XX高鐵位于京廣鐵路線，由于該鐵路段距離覆蓋基站較遠(yuǎn)，到達(dá)鐵路的電平值較低，鐵路沿線經(jīng)常是切換頻繁、易發(fā)生掉話。

經(jīng)實(shí)地測(cè)試，覆蓋區(qū)內(nèi)基站密集，不存在弱覆蓋問(wèn)題，重點(diǎn)是列車中的手機(jī)用戶進(jìn)行通信時(shí)，由于受動(dòng)車組列車高速移動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的多普勒效應(yīng)以及列車材質(zhì)對(duì)無(wú)線信號(hào)快衰減的影響，往往會(huì)發(fā)生切換混亂，無(wú)法接通，掉話等現(xiàn)象。

2 設(shè)計(jì)思路及專題分析

根據(jù)運(yùn)營(yíng)商要求，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)，決定采用G網(wǎng)XX村基站第三扇區(qū)作為信號(hào)源。選用高性能數(shù)字直放站覆蓋系統(tǒng)方式來(lái)加強(qiáng)鐵路沿線的信號(hào)覆蓋。天線采用的是增益為17dBi、波瓣寬度為25°短背射天線4副。

2.1 下行覆蓋預(yù)測(cè)分析

在現(xiàn)今的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)下行覆蓋預(yù)測(cè)分析中采用ALCATEL A9155 V6的標(biāo)準(zhǔn)傳播模型（SPM模型）以COST231-Hata經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ蜑榛A(chǔ)，可用于150-2000MHz的無(wú)線電波傳播損耗預(yù)測(cè)。

2.2 SPM傳播模型

SPM模型的數(shù)學(xué)表達(dá)形式是：

2.3 SPM模型各系統(tǒng)含義

SPM模型默認(rèn)值參見(jiàn)表1

根據(jù)相關(guān)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，高速列車車體損耗約為20dBm左右，因此為了保證移動(dòng)用戶的正常使用，在列車窗外信號(hào)應(yīng)大于-60dBm。

通過(guò)以上計(jì)算，有效覆蓋區(qū)邊緣場(chǎng)強(qiáng)不低于-80dBm，我們的設(shè)計(jì)設(shè)想是合理的，能夠滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)的要求。

2.4 下行增益的確定

系統(tǒng)近端機(jī)輸出功率5dBm，2.5公里的光纖傳輸損耗為4dB（相當(dāng)于電損耗8dB），器件損耗6.4dB，相關(guān)饋線接頭損耗為2dB，則：

遠(yuǎn)端機(jī)接收信號(hào)電平=近端機(jī)輸出信號(hào)電平-光纖傳輸損耗-器件損耗-饋線接頭損耗

=5-8-6.4-2

=-11.4dBm

遠(yuǎn)端機(jī)理想工作增益=遠(yuǎn)端機(jī)額定輸出電平–遠(yuǎn)端機(jī)接收信號(hào)電平

=43-（-11.4）

=54.4dB

初設(shè)增益=MIN（理想工作增益-（1～3）dB）

=51dB

2.5 系統(tǒng)上行噪聲電平分析

遠(yuǎn)端機(jī)到施主基站的傳輸損耗=基站輸出功率–遠(yuǎn)端機(jī)接收信號(hào)電平

=43dBm -（-11.4dBm）

=54.4dB

技術(shù)指標(biāo)要求施主基站端口的噪聲電平≤-120dBm

所以遠(yuǎn)端機(jī)上行輸出噪聲電平≤-120dBm+54.4dB=- 65.6dBm

由：遠(yuǎn)端機(jī)上行噪聲電平=-120dBm+遠(yuǎn)端機(jī)上行噪聲系數(shù)+遠(yuǎn)端機(jī)上行增益

得出：遠(yuǎn)端機(jī)上行增益=遠(yuǎn)端機(jī)上行噪聲電平+120dBm–遠(yuǎn)端機(jī)上行噪聲系數(shù)

=-65.6dBm+120dBm-5dB

=49.4dB

2.6 系統(tǒng)與周邊基站的切換分析

在該段專網(wǎng)覆蓋區(qū)信號(hào)采用的是不同小區(qū)的信號(hào)，故高速列車在通過(guò)該段區(qū)域時(shí)就會(huì)存在相關(guān)切換，為了保證切換的正常完成，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)就要考慮足夠的切換區(qū)域。

2.7 遠(yuǎn)近分析

直放站發(fā)射功率為40W，本工程覆蓋區(qū)域內(nèi)手機(jī)最強(qiáng)接收電平為-45dBm，則此時(shí)鏈路損耗為46-（-45）=91dB，達(dá)到基站理想上行電平為-123dBm，此時(shí)需要手機(jī)發(fā)射功率為-123+91=-32dBm。

2.8 時(shí)延分析

本方案中從施主基站到最遠(yuǎn)的光纖直放站距離假定為5Km（實(shí)際更小），光纖的時(shí)延為5μS/Km，高性能數(shù)字直放站時(shí)延為5μS。為消除手機(jī)MS到BTS的傳播時(shí)延，GSM系統(tǒng)采用MS提前一定時(shí)間來(lái)補(bǔ)償時(shí)延，時(shí)間提前量的取值范圍是0～233μS，即GSM系統(tǒng)中最大允許時(shí)延為TMAX=233μS。由于信號(hào)一來(lái)一回是雙向的，所以單向最大時(shí)延為233μS/2=116.5μS。

2.9 信源選取

根據(jù)本次鐵路覆蓋的地形、地勢(shì)及周邊基站分布圖，擬采用XX基站第二扇區(qū)為信源。

3 話務(wù)統(tǒng)計(jì)與分析

3.1 話務(wù)量估計(jì)

CRH的標(biāo)準(zhǔn)配置為8節(jié)車廂，額定載客人數(shù)為600人次，但目前也有加長(zhǎng)型CRH配置，即由2列CRH合并組成16節(jié)車廂，這樣用戶人數(shù)就達(dá)到1200人。按照目前移動(dòng)客戶滲透率65%計(jì)算，則這樣一班CRH的移動(dòng)用戶為780人。以每用戶0.02ERL計(jì)算，則將帶來(lái)15.6ERL話務(wù)，查ERL B表（1%呼損）可得需要25個(gè)TCH，考慮到GPRS業(yè)務(wù)，專網(wǎng)小區(qū)至少配置4TRX。

設(shè)系統(tǒng)在呼損率B=0.02；

系統(tǒng)建設(shè)成功后，原有網(wǎng)絡(luò)如何調(diào)整

系統(tǒng)建設(shè)成功后建議對(duì)信源基站的信源小區(qū)TA進(jìn)行設(shè)置，同時(shí)做好引入該小區(qū)的相鄰切換關(guān)系、兩基站扇區(qū)之間的優(yōu)先級(jí)等設(shè)置，充分利用資源。

4 結(jié)論

從路測(cè)回放和分析結(jié)果看，手機(jī)接收電平大致在-40dBm～-60dBm之間，動(dòng)車組內(nèi)CQT手機(jī)測(cè)試切換正常，并且手機(jī)接收電平、手機(jī)發(fā)射功率和話音質(zhì)量都正常。數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)測(cè)試為鄭州至漯河整段數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)：LLC下行數(shù)據(jù)吞吐率最高時(shí)達(dá)170kbit/s，RLC下行數(shù)據(jù)吞吐率最高時(shí)達(dá)190kbit/s，平均下行數(shù)據(jù)吞吐率50kbit/s，與下載文件包大小及開(kāi)啟時(shí)隙有很大的關(guān)系。

XX高鐵開(kāi)通后覆蓋的信號(hào)完全達(dá)到了預(yù)期的覆蓋目的（從覆蓋場(chǎng)強(qiáng)、通話質(zhì)量、手機(jī)發(fā)射功率、時(shí)延等指標(biāo)），遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出傳統(tǒng)光纖直放站設(shè)備的覆蓋效果，同時(shí)系統(tǒng)開(kāi)通后信源小區(qū)沒(méi)有出現(xiàn)指標(biāo)惡化、下降等問(wèn)題。這將對(duì)我們今后在諸如風(fēng)景區(qū)的覆蓋、長(zhǎng)途隧道群、高鐵專網(wǎng)、高速公路或省道的鏈?zhǔn)礁采w、農(nóng)村的深度覆蓋等網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化等提供了新的思路和解決方案。

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