【資料名稱】：高速鐵路現(xiàn)網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)方案與指導(dǎo)

【資料作者】：華為

【資料日期】：2010-9-21

【資料語言】：中文

【資料格式】：DOC

【資料目錄和簡介】：

一、 前言2
二、 研究背景2
2.1 鐵路提速2
2.2 CRH簡介[1]2
三、 高速列車對現(xiàn)網(wǎng)質(zhì)量的影響分析2
3.2 覆蓋信號強度需求3
3.2.1 手機在單小區(qū)內(nèi)的最低信號強度需求3
3.2.2 考慮切換的最低信號強度3
3.2.3 小區(qū)覆蓋半徑4
3.3 相鄰小區(qū)的重疊區(qū)域4
3.3.1 Idle 模式下的小區(qū)重選4
3.3.2 Active模式下的切換5
3.4 小結(jié)5
四、 高速鐵路的優(yōu)化策略5
4.1覆蓋優(yōu)化5
4.2 重選與切換算法優(yōu)化6
4.3 專網(wǎng)覆蓋與現(xiàn)網(wǎng)調(diào)整6
4.3.1專網(wǎng)覆蓋與現(xiàn)網(wǎng)調(diào)整的相同點6
4.3.2 專網(wǎng)覆蓋與現(xiàn)網(wǎng)調(diào)整的差異6
4.3.3 專網(wǎng)覆蓋與現(xiàn)網(wǎng)調(diào)整的技術(shù)特點分析7
4.3.4現(xiàn)網(wǎng)調(diào)整與專網(wǎng)覆蓋的融合7
五、 現(xiàn)網(wǎng)覆蓋優(yōu)化技術(shù)7
5.1現(xiàn)網(wǎng)覆蓋小區(qū)序列的整理7
5.2 GSM1800網(wǎng)的信號調(diào)整8
5.3 現(xiàn)網(wǎng)覆蓋小區(qū)天線調(diào)整8
5.4分裂第四小區(qū)9
5.5 功分扇區(qū)10
5.6 功率放大器的應(yīng)用10
5.7 新增宏基站建設(shè)方案11
5.8 直放站方案11
六、 基于現(xiàn)網(wǎng)結(jié)構(gòu)的參數(shù)優(yōu)化方法11
6.1 空閑模式參數(shù)優(yōu)化12
6.2 切換相關(guān)參數(shù)優(yōu)化13
6.3 其他相關(guān)參數(shù)優(yōu)化14
七、 技術(shù)方案總結(jié)14
八、 引用15



一、 前言
2007年4月18日，中國鐵路正式實施第六次提速，CRH動車組“和諧號”列車正式開通，由于CRH車體密封性好、損耗高，列車速度快等原因，車廂內(nèi)通信質(zhì)量明顯下降。為保證乘客的通信暢通和通信質(zhì)量，特制定高速鐵路現(xiàn)網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)方案。
本方案立足于高速鐵路現(xiàn)網(wǎng)的調(diào)整和優(yōu)化，重點解決鐵路提速后出現(xiàn)的接通率低和掉話等現(xiàn)象。方案所提及技術(shù)方案和關(guān)鍵技術(shù)均在廣深鐵路優(yōu)化中得到應(yīng)用，效果明顯，表明此方案對于鐵路提速后的現(xiàn)網(wǎng)優(yōu)化工作建設(shè)具有指導(dǎo)性、實用性。

關(guān)健字：高速鐵路、穿透損耗、小區(qū)重選、切換、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化


二、 研究背景
2.1 鐵路提速
隨著城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，鐵路運輸系統(tǒng)承擔(dān)起越來越多的客流運送任務(wù)。自2007年4月18日起，中國鐵道部將進(jìn)行第6次列車提速。屆時，列車時速將提升至200公里，而京哈、京滬、京廣、膠濟(jì)等提速干線部分區(qū)段可達(dá)到時速250公里。
2.2 CRH簡介[1]
在本次鐵路提速的同時，鐵道部引入了CRH這一新型列車，該列車全稱為“中國高速鐵路列車”，CRH是（China Railway High-speed）英文字母的縮寫。該列車分為CRH1、CRH2、CRH3和CRH5這4個種類，其中，CRH1、2、5均為200公里級別（營運速度200KM/h，最高速度250KM/h）。 CRH3為300公里級別（營運速度330KM/h，最高速度380KM/h）。而CRH2具有提升至300KM級別的能力。

三、 高速列車對現(xiàn)網(wǎng)質(zhì)量的影響分析

3.1穿透損耗
CRH列車采用密閉式廂體設(shè)計，增大了車體損耗。各種類型的CRH列車具有不同的穿透損耗，下表是上海公司對各類型車廂的穿透損耗的測試結(jié)果。
表1：各車型穿透損耗總結(jié)
車型普通車廂（dB）臥鋪車廂（dB）播音室中間過道（dB）綜合考慮的衰減值
T型列車12－1612
K型列車13141614
龐巴迪列車－24－24
CRH2列車10－－10

廣深鐵路目前行駛的CRH為CRH1型列車，采用歐洲龐巴迪動車組技術(shù)，全車無臥鋪車廂， 廣東公司的測試結(jié)果顯示穿透損耗為14dB，比普通列車高7dB。
3.2 覆蓋信號強度需求
3.2.1 手機在單小區(qū)內(nèi)的最低信號強度需求
根據(jù)理論計算，為了手機能發(fā)起和建立呼叫，需要的最低信號強度為：
SSreq=MSsens+RFmarg+IFmarg+BL
其中：
MSsens ：手機接收機靈敏度、為-104dBm
RFmarg ：瑞利衰落（快衰落）余量，與“正�！币苿拥氖謾C相比，快速衰落對高速移動的手機的影響很小，假設(shè)為0dB
IFmarg：干擾余量2dB
BL ：人體損耗5dB
因此，SSreq =-97dBm
3.2.2 考慮切換的最低信號強度
隨著列車的運行、手機逐漸遠(yuǎn)離基站，服務(wù)小區(qū)的信號強度也在衰落。為了保證呼叫建立或者持續(xù)通話，手機要在接收的信號強度低于SSreq 前切換到新的小區(qū)。也就是說，車內(nèi)的覆蓋目標(biāo)為：
SSdesire= SSreq+ HOVmargin
其中：
SSreq ：-97dBm
HOVmargin：切換時間內(nèi)的信號衰減余量，手機遠(yuǎn)離基站而產(chǎn)生的慢衰落。
一次切換的最短時間包括：
濾波器處理時間，我們建議高速鐵路服務(wù)小區(qū)的測量報告濾波器長度設(shè)置為2，即1秒；
解碼BSIC的時間，平均1-2秒；
切換執(zhí)行時間，100ms級別，可以忽略不計。
總共需約2-3秒，在這段時間內(nèi)，列車行駛了70*3=210m，在離基站300米到1000米的距離內(nèi)（目前現(xiàn)網(wǎng)鐵路沿線站間距一般都小于2km），用戶向遠(yuǎn)離基站的方向移動210米，信號衰減約在4－8dB左右，即HOVmargin＝8dB；
因此，列車內(nèi)SSdesire =-89dBm。
而車外的信號強度設(shè)計目標(biāo)SSdesign為：
SSdesign= SSdesire +LNFmargin(o+i)+TPL
其中：
LNFmargin(o+i)：正態(tài)衰落余量，在市區(qū)、室內(nèi)環(huán)境下取值，為13.1dB；
TPL ： Train Penetration Loss, 火車廂穿透損耗，14dB
SSdesign＝-62dBm

3.2.3 小區(qū)覆蓋半徑
假設(shè)EIRP為51.1dBm（考慮了大多數(shù)基站的發(fā)射功率、饋線及跳線損耗，CDU-D，天線增益為13dBi），則最大允許的路徑損耗為：
Lpathmax =EiRP- SSdesign=51.1-(-61.9)= 113dBm
根據(jù)GSM900無線傳播模型，
Lp= A - 13.82logHb+ (44.9 - 6.55logHb)logd - a(Hm)
其中Lp為路徑損耗、Hb為基站高度（米）、Hm為手機高度（米）、d為手機到基站的距離（km）、a(Hm)=3.2*(log11.75Hm)2-4.97
我們假定：基站高度30米、手機高度2米，市區(qū)環(huán)境A=146.8。
可以算出小區(qū)半徑d＝458m，站間距900m。
若采用各種手段增加EIRP，站間距還可以增大，例如采用增益為18dBi的天線，EIRP可以達(dá)到56.5dBm，則d可以達(dá)到635米，站間距1270米。
3.3 相鄰小區(qū)的重疊區(qū)域
手機在服務(wù)小區(qū)的信號強度衰落到一定程度，會觸發(fā)小區(qū)重選（idle模式）或者切換（Active模式）過程，我們必須保證在手機順利進(jìn)入新小區(qū)之前，當(dāng)前小區(qū)的信號不會進(jìn)一步衰落到門限值以下，否則空閑的手機可能進(jìn)入No Service Mode（即脫網(wǎng)）、或者Active 模式的手機切換失敗而掉話。因此需要控制重疊區(qū)域的大小，來保證重選或者切換的完成。
R
CELLA
CELLB
SSdesire=-89dBm
Ro
B
A
O
SSA=-98dBm
SSB=-98dBm

3.3.1 Idle 模式下的小區(qū)重選
我們的小區(qū)重選采用C1、C2法則。Idle模式手機接收信號的門限值為C1>0。目前鐵路沿線小區(qū)的典型參數(shù)為ACCMIN=102，CCHPWR=33，CRO=0，TO=0，PT=0。而:
C1=(RxLev - ACCMIN) – max(CCHPWR - P, 0)



上圖是典型的小區(qū)重選過程所示。手機在從CellA往CellB移動的過程中，一直在測量二者的信號強度，并計算各自C1、C2值。根據(jù)小區(qū)重選規(guī)則，若C2B>C2A超過5秒，則重選到CELLB。在O點C2B=C2A。因此重疊區(qū)域的定義就是：
列車從O點向CELLB行進(jìn)5秒到達(dá)A點時，C1A還是大于0才不會脫網(wǎng)，反之亦然。
根據(jù)上節(jié)設(shè)定的覆蓋目標(biāo)，在O點的信號強度為-89dBm，距基站A的距離R為450米，列車以250km/h的時速運行5秒、即70*5=350米到達(dá)A點。根據(jù)路徑損耗計算公式，信號在這350米內(nèi)衰耗8.85dB，即CellA在A點的信號強度RxLev為-89-8.85 ≈ -98dBm，此時C1A＝(-98-Accmin)-max(CCHPWR-P,0)>0，用戶到A點時可以重選到CELLB。
考慮到從CellB到CellA也需要重疊區(qū)域，因此重疊區(qū)域Ro＝2OA＝700米。需要注意的是，這里沒有考慮天線下傾角的影響，現(xiàn)網(wǎng)中下傾角差異較大，需要依據(jù)路測結(jié)果作調(diào)整，必要時減少下傾角度來增加重疊區(qū)域。
3.3.2 Active模式下的切換
Active模式下的切換由手機和網(wǎng)絡(luò)共同完成。切換算法比小區(qū)重選復(fù)雜，但一般比小區(qū)重選的發(fā)生要及時。不考慮各種懲罰和遲滯，只要鄰小區(qū)信號強于服務(wù)小區(qū)，BSC即可能發(fā)出切換命令，不需要額外等待5秒鐘，大約3秒內(nèi)完成切換（包括濾波、排序、切換執(zhí)行）。對相鄰小區(qū)重疊區(qū)域長度的要求小于Idle模式，滿足idle模式的重疊距離一定滿足active 模式下的切換要求。
3.4 小結(jié)
綜合以上分析，高速列車對網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的影響主要有以下因素：
l 車體密閉造成的額外的穿透損耗增加，具體增加量與不同的車型相關(guān)，廣深鐵路采用的CRH1型列車穿透損耗為14dB。
l 高速運行造成小區(qū)切換邊緣信號強度提高，根據(jù)典型傳播模型計算，切換邊緣信號強度要求達(dá)到-62dBm（車體外）。
l 高速運行要求小區(qū)的重疊覆蓋區(qū)要達(dá)到700米。
現(xiàn)網(wǎng)的鐵路覆蓋大多采用城鄉(xiāng)基站兼顧鐵路覆蓋的形式，在低速情況下可以滿足覆蓋要求，但提速后往往不能滿足要求，主要表現(xiàn)為：
l 覆蓋深度達(dá)不到要求，無法達(dá)到切換邊緣信號強度-62dBm（車體外）的要求。
l 小區(qū)重選切換混亂。由于重疊覆蓋區(qū)不夠，小區(qū)重選和切換滯后于信號衰減速度，造成無法占用最強信號，進(jìn)一步惡化了覆蓋。

四、 高速鐵路的優(yōu)化策略
4.1覆蓋優(yōu)化
針對高速鐵路特點，網(wǎng)絡(luò)必須實現(xiàn)深度覆蓋才能保證網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。按照前一章的分析結(jié)果，網(wǎng)絡(luò)覆蓋應(yīng)達(dá)到以下標(biāo)準(zhǔn)：
1、小區(qū)切換邊緣信號強度>-62dBm
2、重疊覆蓋區(qū)>700米
按照以上標(biāo)準(zhǔn)，采用常規(guī)傳播模型計算小區(qū)覆蓋半徑約為450米，站間距為900米。為此一般情況下要對沿線的覆蓋進(jìn)行較大的調(diào)整，包括：
1、對于較大范圍的覆蓋空洞需要建設(shè)新基站進(jìn)行補充覆蓋；
2、對于局部的信號混亂或特殊覆蓋路段（如隧道等）需要建設(shè)直放站進(jìn)行補充覆蓋；
3、對于現(xiàn)網(wǎng)鐵路覆蓋小區(qū)需要進(jìn)行天線、發(fā)射功率方面的調(diào)整，增加鐵路的覆蓋深度；
4、減少鐵路覆蓋小區(qū)數(shù)量，形成長距離的主覆蓋信號，將覆蓋距離短、覆蓋衰落快的信號清理出鐵路覆蓋，避免頻繁重選和切換。
4.2 重選與切換算法優(yōu)化
小區(qū)重選與切換算法的各項參數(shù)要保證重選與切換的順暢和快速完成，以配合高速列車的信號快速衰減的特點，盡量使手機能及時地占用到最強的覆蓋信號。 主要涉及的參數(shù)優(yōu)化方法包括：
1、BA-LIST表的簡化；
2、C1、C2算法參數(shù)優(yōu)化；
3、切換濾波、決策的相關(guān)參數(shù)優(yōu)化；
4、其他輔助功能參數(shù)的優(yōu)化。
4.3 專網(wǎng)覆蓋與現(xiàn)網(wǎng)調(diào)整
目前針對高速列車質(zhì)量優(yōu)化的主要的思路包括現(xiàn)網(wǎng)調(diào)整和專網(wǎng)覆蓋兩類，實際上兩種思路在基礎(chǔ)覆蓋上的思路是相通的，其主要差別在于建設(shè)優(yōu)化的方式以及對外圍影響的控制方法上。

4.3.1專網(wǎng)覆蓋與現(xiàn)網(wǎng)調(diào)整的相同點
1、覆蓋設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)相同，兩者都基于高速列車的特點提出了覆蓋深度的要求，其標(biāo)準(zhǔn)基本相同；
2、兩者都要求形成簡潔清晰的主覆蓋信號序列；
3、覆蓋手段相同，兩者均采用以基站為主、直放站為輔的覆蓋方法，采用了高增益天線、分裂第4小區(qū)等技術(shù)手段。
4.3.2 專網(wǎng)覆蓋與現(xiàn)網(wǎng)調(diào)整的差異
1、專網(wǎng)結(jié)構(gòu)要求專網(wǎng)信號只覆蓋鐵路，不覆蓋周邊區(qū)域，要求對信號有很好的控制，盡量避免對外圍區(qū)域的泄露；
2、專網(wǎng)形成虛擬的獨立網(wǎng)絡(luò)，只在車站區(qū)域設(shè)立專網(wǎng)與大網(wǎng)的出入口，鐵路覆蓋內(nèi)部小區(qū)不設(shè)大網(wǎng)鄰區(qū)，不與大網(wǎng)進(jìn)行小區(qū)重選和切換，所有切換和重選只在內(nèi)部進(jìn)行；而現(xiàn)網(wǎng)優(yōu)化則雖然減少與外網(wǎng)鄰區(qū)關(guān)系，但一般還保留與大網(wǎng)的主要相鄰關(guān)系。
3、專網(wǎng)結(jié)構(gòu)完全不吸收大網(wǎng)業(yè)務(wù)，只吸收列車上的業(yè)務(wù)；而現(xiàn)網(wǎng)優(yōu)化方案在一定程度上還需要吸收周邊的話務(wù)。
4、專網(wǎng)結(jié)構(gòu)必須使用專用的BCCH頻點（可以借用大網(wǎng)的TCH頻點），而現(xiàn)網(wǎng)優(yōu)化方案則采用與大網(wǎng)相同的頻率規(guī)劃方案。
4.3.3 專網(wǎng)覆蓋與現(xiàn)網(wǎng)調(diào)整的技術(shù)特點分析
l 專網(wǎng)覆蓋的優(yōu)點
1、專網(wǎng)結(jié)構(gòu)有唯一的重選切換序列，信號更簡潔，因此重選和切換更順暢，因此專網(wǎng)結(jié)構(gòu)能更好地使用列車的進(jìn)一步提速；
2、專網(wǎng)結(jié)構(gòu)完全不吸收大網(wǎng)業(yè)務(wù)，因此只需要配置較少量的載波，頻率設(shè)計也較容易。
l 專網(wǎng)覆蓋的問題
1、專網(wǎng)結(jié)構(gòu)只在車站設(shè)有與大網(wǎng)的出入口，如果在車站不能進(jìn)入專網(wǎng)小區(qū)，則在列車運行期間手機將很難進(jìn)入專網(wǎng)，造成長時間質(zhì)差的問題；
2、專網(wǎng)對覆蓋質(zhì)量要求更高，如果手機在專網(wǎng)中一旦脫網(wǎng)（如掉話等），重新進(jìn)入專網(wǎng)將有一定困難，造成長時間質(zhì)差；
3、如果鐵路外圍用戶選擇了專網(wǎng)信號，那么用戶離開鐵路覆蓋范圍時，由于專網(wǎng)沒有大網(wǎng)相鄰關(guān)系，用戶會出現(xiàn)脫網(wǎng)和掉話現(xiàn)象。
l 專網(wǎng)建設(shè)的條件
1、沿線覆蓋良好，不存在覆蓋漏洞；
2、沿線環(huán)境相對空曠，周圍不存在大量的城鎮(zhèn)居民區(qū)，或者專網(wǎng)能夠很好地控制信號的外泄，避免專網(wǎng)對大網(wǎng)用戶造成影響。
4.3.4現(xiàn)網(wǎng)調(diào)整與專網(wǎng)覆蓋的融合
現(xiàn)網(wǎng)調(diào)整與專網(wǎng)覆蓋具有相同的覆蓋目標(biāo)和基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)網(wǎng)調(diào)整可以通過逐步對鐵路覆蓋基站進(jìn)行覆蓋加強，同時控制鐵路覆蓋信號對周邊城鎮(zhèn)的影響，將現(xiàn)網(wǎng)具備條件的小區(qū)進(jìn)行專網(wǎng)化，實現(xiàn)逐個小區(qū)逐個小區(qū)的推進(jìn)，最終形成專網(wǎng)的覆蓋結(jié)構(gòu)，最終實現(xiàn)全線的專網(wǎng)化。
在實現(xiàn)專網(wǎng)化的過程中一個必要條件是實現(xiàn)對專網(wǎng)信號的嚴(yán)格控制，避免對周圍城鎮(zhèn)用戶造成影響，如果條件不具備可以適當(dāng)考慮建立“專網(wǎng)保護(hù)帶”的方式來保證專網(wǎng)的有效運行。
保護(hù)帶小區(qū)
專網(wǎng)小區(qū)
專網(wǎng)保護(hù)帶的思路是在專網(wǎng)覆蓋小區(qū)的兩側(cè)選擇一些非專網(wǎng)小區(qū)，作為專網(wǎng)與大網(wǎng)的隔離帶小區(qū)，這些小區(qū)可以與專網(wǎng)小區(qū)進(jìn)行重選和切換，以此避免周邊城鎮(zhèn)用戶一進(jìn)入專網(wǎng)就無法正常退出的問題，同時又可以避免專網(wǎng)小區(qū)切換關(guān)系過多的問題。

五、 現(xiàn)網(wǎng)覆蓋優(yōu)化技術(shù)
5.1現(xiàn)網(wǎng)覆蓋小區(qū)序列的整理
由于現(xiàn)網(wǎng)結(jié)構(gòu)并不專為鐵路覆蓋使用，因此在開展鐵路的現(xiàn)網(wǎng)覆蓋的具體優(yōu)化之前的首要任務(wù)是清理現(xiàn)網(wǎng)覆蓋小區(qū)序列。這個序列是今后覆蓋調(diào)整的基礎(chǔ)，同時也是切換和重選參數(shù)優(yōu)化的基礎(chǔ)。
現(xiàn)網(wǎng)覆蓋小區(qū)序列的整理方法：
1、通過掃頻儀或者具有掃頻功能的測試手機對高速列車進(jìn)行來回程的掃頻測試，整理出最強信號序列；
2、對信號序列進(jìn)行評估，剔除信號衰減過快、覆蓋距離短的小區(qū)；
3、結(jié)合地圖和實際環(huán)境，確定各段道路的主覆蓋小區(qū)。
5.2 GSM1800網(wǎng)的信號調(diào)整
GSM1800信號由于頻率高，其路徑衰耗要大于GSM900，按照COS231模型，GSM1800衰耗比900大5dB以上，實測效果與地形相關(guān)，廣深鐵路這一差距接近10dB�；�于這一傳播特性，GSM900比GSM1800更有利于鐵路覆蓋，因此應(yīng)將GSM1800信號盡量清退出鐵路的覆蓋信號序列。具體的清理方法包括：
1、通過天線調(diào)整，將1800信號移離鐵路線覆蓋；
2、通過參數(shù)調(diào)整，刪除鐵路線主覆蓋900小區(qū)的1800鄰區(qū)，避免進(jìn)入1800小區(qū) （實際這種方法很有效，但要注意保留1800小區(qū)的900鄰區(qū)關(guān)系，避免1800小區(qū)的掉話率上升）。
5.3 現(xiàn)網(wǎng)覆蓋小區(qū)天線調(diào)整
由于鐵路屬于狹長地形場景覆蓋，并且基站與鐵路沿線有一定距離（80米~400米不等），因此根據(jù)實際情況對天線進(jìn)行調(diào)整。
1、天線型號的選擇。
現(xiàn)網(wǎng)大部分的天線多為水平波瓣角為65o天線，增益在15.5dBi左右，為適應(yīng)鐵路的覆蓋可以調(diào)整選擇不同的天線。
如果基站與鐵路沿線的垂直距離較�。�100米以內(nèi)），可選擇使用30度窄波束的高增益天線（增益為21dBi），通過高增益天線可以獲得額外6dB增益，延長覆蓋約1.4倍（奧村模型）。
如果基站與鐵路沿線的垂直距離較大，則不適宜使用水平波瓣過窄的天線，否則容易造成主波瓣覆蓋距離過短的問題。此時可以選擇垂直波瓣更窄的高增益天線，如KRE739624，增益可達(dá)到18dBi。
2、天線方向角的調(diào)整
天線方向角調(diào)整可以使小區(qū)主波瓣更好地沿鐵路方向覆蓋，有效地提高覆蓋距離。方向角的調(diào)整與基站與鐵路的垂直距離相關(guān)，一般原則是距離越近則方向可越貼近鐵路線方向，距離越遠(yuǎn)，則天線方向越垂直鐵路方向。下圖對于同一個基站，距離鐵路距離分別為200米和300米時天線方向的仿真效果對比，可見當(dāng)要求達(dá)到相同覆蓋效果時，200米時可采用更大的天線夾角。
3、天線下傾角的調(diào)整
當(dāng)鐵路沿線某段有多個小區(qū)場強比較接近時，建議調(diào)整相關(guān)小區(qū)的天線方向和下傾角，確認(rèn)主服務(wù)小區(qū)場強為主導(dǎo)信號，降低其他小區(qū)的信號強度。
4、典型案例
問題描述：廣深鐵路黃村至吉山工業(yè)區(qū)段，黃村段信號覆蓋混亂，無主導(dǎo)小區(qū)；吉山工業(yè)區(qū)基站信號和鄰小區(qū)重疊覆蓋較少，如下小區(qū)覆蓋仿真圖。
廣深鐵路
解決方案：
調(diào)整黃村2基站一扇區(qū)的下傾角，控制其不覆蓋在廣深鐵路，調(diào)整黃村基站一、三扇區(qū)天線方向角如下圖，使之成為黃村地段的主導(dǎo)小區(qū)，把吉山工業(yè)區(qū)二扇區(qū)功分出兩副天線，角度如下。
cell_id基站名天線方向方位調(diào)整天線高度天線下傾下傾調(diào)整載波數(shù)備注
GAEJSQ2吉山工業(yè)區(qū)200120/24034.56510功分
GAJHUC1黃村856023.5338從7樓平臺升到8樓抱桿上
GAJHUC3黃村27033030048三扇區(qū)900和1800天線位置互換
GAJHC21黃村30 28.56108壓低天線，控制覆蓋范圍

5.4分裂第四小區(qū)
第四小區(qū)覆蓋是指在現(xiàn)有的三小區(qū)蜂窩小區(qū)結(jié)構(gòu)上，新增一個小區(qū)用于提升覆蓋。采用第四小區(qū)覆蓋鐵路的方案如圖3所示：

對于高速鐵路第四小區(qū)，硬件上要求每小區(qū)要功分覆蓋兩個方向，這樣可以減少高速列車的小區(qū)切換和重選數(shù)目。
第四小區(qū)對鐵路的覆蓋和主要優(yōu)勢：
對原有覆蓋不造成影響。以往的覆蓋模式，小區(qū)服務(wù)范圍除鐵路外還有周邊的道路和城區(qū)，因此對鐵路的覆蓋調(diào)整要考慮的因素很多，存在鐵路覆蓋和周邊覆蓋相互制約的情況。而采用第四小區(qū)專門用于覆蓋鐵路則不存在這種制約。
1、不影響原有話務(wù)吸收，容量優(yōu)化簡單。鐵路覆蓋區(qū)域如穿過城區(qū)，話務(wù)量大，對鐵路的話務(wù)存在隱患。而且鐵路小區(qū)優(yōu)化往往進(jìn)行功分和功率擴展，將給覆蓋小區(qū)帶來更大的話務(wù)壓力，話務(wù)量成了制約鐵路小區(qū)覆蓋延伸的制約條件。而采用第四小區(qū)可以專門覆蓋鐵路，無需考慮話務(wù)壓力的問題，可以將覆蓋的優(yōu)化做的更好。
2、有利于實現(xiàn)鐵路的專門覆蓋，形成簡潔的小區(qū)重選和切換關(guān)系。
3、有利于參數(shù)的優(yōu)化。第四小區(qū)專門進(jìn)行鐵路的優(yōu)化，可以將一些特殊的利于高速移動的參數(shù)在第四小區(qū)進(jìn)行修改，而不會對其它用戶造成影響，不采用第四小區(qū)則無法實現(xiàn)。
分裂第四小區(qū)的注意事項和適用條件：
1、合理的站址（距離鐵路垂直距離<100米）及站間距（1km）。因為第四小區(qū)專門覆蓋鐵路，應(yīng)該盡量減少對非鐵路區(qū)域的覆蓋，因此和鐵路越近，效果越好；站間距適宜在1km以上，列車高速移動，要保證切換和重選合理，必須有這個距離。
2、天線類型選�。ㄒ瞬捎酶咴鲆妫�21dBi）窄波瓣天線）。這也是考慮減少鐵路外的覆蓋，增強第四小區(qū)的信號，延伸第四小區(qū)覆蓋距離的需要。
3、對于高話務(wù)密集信號雜亂，小區(qū)切換重選頻繁的城區(qū)，使用第四小區(qū)形成主導(dǎo)，可以較好的避免因為話務(wù)導(dǎo)致切換失敗的情況出現(xiàn)。
5.5 功分扇區(qū)
鐵路沿線的現(xiàn)網(wǎng)小區(qū)中有一部分已經(jīng)專門用于覆蓋鐵路，無須承擔(dān)本地網(wǎng)客戶覆蓋任務(wù)的小區(qū)，將這些小區(qū)功分扇區(qū)，在無線覆蓋效果上與新分裂一個第四小區(qū)是完全一致，而且小區(qū)功分扇區(qū)不需要額外增加基站主設(shè)備，可以有效節(jié)省設(shè)備資源。
典型案例
東莞茶山超朗路段，主覆蓋該路段的主導(dǎo)小區(qū)是超朗第1小區(qū)和第3小區(qū)，列車從廣州到深圳方向行駛時先占用超朗第3小區(qū)再使用超朗第1小區(qū)。在兩小區(qū)交界處信號受到幾棟房屋阻擋，信號衰減20dB左右，導(dǎo)致在此路段占用到超朗第3小區(qū)的手機信號突然下降，雖然手機過了一秒鐘后可以測試到超朗第1小區(qū)信號有-85DBm以上，但由于已經(jīng)質(zhì)差太嚴(yán)重而無法收到系統(tǒng)的切換命令，最終導(dǎo)致質(zhì)差掉話。（深廣方向的小區(qū)占用次序不一樣，但情況相同。）


根據(jù)測試情況、話務(wù)統(tǒng)計情況及站點覆蓋情況，最后選擇對話務(wù)量比較低、對本地網(wǎng)絡(luò)影響較少的超朗第三小區(qū)進(jìn)行小區(qū)功分，功分后的兩個方向為320度和120度，功分后雖然整個小區(qū)的信號強度有所下降，同時，兩天線交疊處的信號強度最低達(dá)-98dBm，但掉話現(xiàn)象消除。
功分前信號強度：

功分及安裝MCPA后信號強度：
5.6 功率放大器的應(yīng)用
由于小區(qū)功分后的每方向的信號強度會下降3dB以上，部分路段的信號覆蓋會無法滿足需要，為了彌補功分所損失的功率需要在小區(qū)天線輸出口上安裝基站功率放大器。
鐵路沿線還有一些基站因為三相電源、基房面積等原因而通過微蜂窩代開通，由于微蜂窩最大的輸出功率只有33dBm（2W），遠(yuǎn)小于正常基站的47dBm（50W），所以，我們也可以采用安裝基站功率放大器的方法來將微蜂窩的輸出功率提升到與宏基站相同。此外，微蜂窩加多載波放大器的組網(wǎng)方式非常簡單方面，大大縮短宏基站的建設(shè)周期。
多載波放大器（MCPA）的單載波最大輸出功率為150W（51.7dBm），載波數(shù)增加一倍輸出功率下降3dB，當(dāng)載波數(shù)不大于8個時，輸出功率基本可以保證不弱于正常宏蜂窩輸出功率。
多載波功率放大器（MCPA）的注意事項：
1、一個多載波功率放大器（MCPA）連接的小區(qū)載波數(shù)不能超過八個載波，否則，就會造成安裝多載波功率放大器（MCPA）后的輸出功率比基站直接輸出功率還要低，失去了安裝意義；
2、多載波功率放大器（MCPA）連接小區(qū)的載波數(shù)越少功率越強；
3、多載波功率放大器（MCPA）適用于補償小區(qū)因功分而下降的功率；
4、微蜂窩小區(qū)連接多載波功率放大器（MCPA）效果最明顯，相當(dāng)于一個宏基站的輸出功率。

典型案例
東莞刁朗第4小區(qū)是一個微蜂窩小區(qū)，存在兩個覆蓋方向，在安裝MCPA之前該小區(qū)覆蓋到鐵路的平均信號強度為-85dBm；覆蓋范圍少于600米，無法到達(dá)覆蓋要求。在刁朗第4小區(qū)兩個方向分別安裝一臺多載波功率放大器（MCPA），鐵路上測試到的最強信號從-75dBm提升到-68dBm，覆蓋范圍從600米延長到1800米左右，平均信號強度提升到-80dBm左右，可以直接與百果洞新村第一小區(qū)連接，保證該路段的信號覆蓋。

安裝MCPA前的測試情況：

安裝MCPA后的測試情況：

5.7 新增宏基站建設(shè)方案
當(dāng)鐵路沿線覆蓋存在較大空洞時，需要建設(shè)宏基站來解決覆蓋深度問題。沿線新增的宏站應(yīng)盡量靠近鐵路，垂直距離務(wù)應(yīng)控制在300米之內(nèi)。
建設(shè)宏基站時需要進(jìn)行詳細(xì)的技術(shù)勘察，必要時可進(jìn)行覆蓋仿真。
仿真時應(yīng)注意以下幾點：
1、傳播模型的選擇與校正，由于鐵路穿越不同的區(qū)域，包括城區(qū)、郊區(qū)、農(nóng)村、平原、丘陵等區(qū)域，因此需要正確地選擇合適的傳播模型，必要時還需要進(jìn)行模型的校正工作；
2、針對不同的區(qū)域選擇不同的地圖精度；
3、覆蓋邊緣場強應(yīng)設(shè)置為車體外的場強要求（-62dBm）;
4、要根據(jù)車速計算各路段重疊覆蓋區(qū)，檢查是否滿足700米的重疊要求。
5.8 直放站方案
在鐵路覆蓋中，存在建筑物、山體阻擋，或者隧道等情況，造成信號急速衰減，針對這種情況，可以通過架設(shè)光纖直放站來實現(xiàn)局部區(qū)域的覆蓋提升。
直放站技術(shù)是常規(guī)的覆蓋優(yōu)化手段，在此不再贅述。鐵路線上的直放站應(yīng)用主要需要注意以下幾點：
1、時延窗口的限制，由于光纖傳輸?shù)南拗埔约爸狈耪颈旧淼臅r延，直放站遠(yuǎn)端機的距離不能超過20公里，否則會造成有信號無法起呼的現(xiàn)象；
2、由于直放站的長距離覆蓋，可能會造成頻率干擾，必須進(jìn)行細(xì)致的頻率設(shè)計；
3、直放站上行噪聲對施主基站上行質(zhì)量會造成影響，應(yīng)合理設(shè)計增益，避免造成上行干擾；
4、直放站缺乏動力保障而且自身的設(shè)備故障率較高，應(yīng)避免使用在關(guān)鍵路段，同時也不適合專網(wǎng)覆蓋。

六、 基于現(xiàn)網(wǎng)結(jié)構(gòu)的參數(shù)優(yōu)化方法
6.1 空閑模式參數(shù)優(yōu)化
手機空閑模式下主要完成信號監(jiān)測、服務(wù)小區(qū)和相鄰小區(qū)的廣播消息監(jiān)聽、尋呼監(jiān)聽、小區(qū)重選等任務(wù)。為適應(yīng)高速鐵路的信號快速變化的特點，應(yīng)加快小區(qū)重選的流程，使手機能盡量駐留在最強的信號上。
空閑模式的參數(shù)優(yōu)化主要包括以下幾方面：
1、空閑BA表的簡化
簡化空閑BA表，減少需要監(jiān)聽的鄰區(qū)BCCH數(shù)量。BA表越長，則手機對單個鄰區(qū)的測量時間越短，越少時間去監(jiān)聽鄰區(qū)的BSIC，造成小區(qū)重選的滯后，因此必須減少BA表，建議降低到12個以下。
2、BS_PA_MFRMS的優(yōu)化
手機在空閑狀態(tài)使用不連續(xù)接收（DRX）來降低手機耗電(見下圖)，但如果DRX周期過長，則手機監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的時間就越短(如下圖)，測量的準(zhǔn)確性和及時時就會下降，因此在鐵路線上應(yīng)盡量縮短DRX周期。
DRX周期由尋呼的多幀結(jié)構(gòu)長度（BS_PA_MFRMS）決定，以200km/h的時速計算，當(dāng)BS_PA_MFRMS=2時，對鄰區(qū)的測量時間間隔為為0.47秒，列車運行了26米，而如果BS_PA_MFRMS設(shè)為9，則測量間隔達(dá)到2.12秒，列車運行了118米，可見當(dāng)BS_PA_MFRMS設(shè)置過大時，對鄰區(qū)的測量不能及時追蹤信號的變化情況。因此減小鐵路沿途小區(qū)的BS_PA_MFRMS值，可以提高手機在空閑狀態(tài)下信號測試數(shù)量和準(zhǔn)確性，建議統(tǒng)一設(shè)BS_PA_MFRMS為2。
BS_PA_MFRMS信號監(jiān)測周期列車運行里程（速度200km/h）
20.47 秒26 米
51.18 秒65 米
71.65 秒92 米
92.12 秒118 米

3、ACCMIN、CRO的優(yōu)化
ACCMIN直接影響C1值的計算，CRO則影響C2的計算，如果鐵路線上相鄰小區(qū)的ACCMIN和CRO不相等，則必然造成列車一個運行方向上的重選滯后，因此建議鐵路線上的主覆蓋小區(qū)的ACCMIN取相同值（-102dBm），CRO值取0。
為提高鐵路線上主覆蓋小區(qū)的重選優(yōu)先權(quán)，可以提高周邊小區(qū)的ACCMIN值（設(shè)為-100dBm），使其C1、C2值減小。
4、PT與TO的設(shè)置
PT與TO參數(shù)配合可以實現(xiàn)對鄰區(qū)C2值計算的臨時懲罰，在普通環(huán)境下可以減少小區(qū)重選，但對于高速列車的環(huán)境，延遲小區(qū)重選只能造成起呼無法占用主覆蓋信號，加大起呼失敗的機會，因此建議PT與TO設(shè)置為0。
5、CBQ的設(shè)置
設(shè)置CBQ參數(shù)可以調(diào)整小區(qū)選擇時的優(yōu)先級別，一般現(xiàn)網(wǎng)小區(qū)該參數(shù)均為HIGH。在專網(wǎng)配置時可以考慮將鐵路專網(wǎng)小區(qū)CBQ設(shè)為LOW，以避免鐵路周邊用戶錯誤進(jìn)入專網(wǎng)小區(qū)，在現(xiàn)網(wǎng)調(diào)整方案中考慮到鐵路線較長而且存在部分區(qū)域的信號覆蓋不足，客戶可能在列車運行期間開關(guān)機或換電池，又或者通信中斷，此時將CBQ設(shè)為LOW，將導(dǎo)致列車上的用戶無法選用鐵路線的主覆蓋小區(qū)，因此建議在現(xiàn)網(wǎng)優(yōu)化方案中CBQ保持與大網(wǎng)一致，設(shè)為HIGH。
6、小區(qū)參數(shù)CRH（Cell Reselection Hysteria的優(yōu)化
為了保證在高速列車上的小區(qū)重選性能，應(yīng)當(dāng)對參數(shù)CRH進(jìn)行重新評估。在GPRS READY狀態(tài)，參數(shù)CRH對小區(qū)重選有影響，鄰區(qū)信號強度必須比駐留小區(qū)高出CRH(dB)，手機才能重選到新的小區(qū)去；另外在位置區(qū)邊界，小區(qū)重選也必須滿足以上條件才能發(fā)生，因此為避免CRH對小區(qū)重選的滯后作用，所有鐵路沿線的小區(qū)如果沒有特殊原因，CRH的值應(yīng)當(dāng)默認(rèn)為4或更小。防止CRH過大，導(dǎo)致手機遲遲不重選，影響接收電平和接收質(zhì)量。
7、READY TIMER （T3314）的優(yōu)化
過大的ReadyTimer會導(dǎo)致手機經(jīng)常處于GPRS Ready狀態(tài)。而在Ready狀態(tài)下，手機在計算相鄰小區(qū)的C2值時，無論是LA內(nèi)部小區(qū)還是LA外部小區(qū)，額外要加CRH的遲滯，為了減少手機處于Ready狀態(tài)的時間，建議將覆蓋鐵路沿線的SGSN中的ReadyTimer相應(yīng)調(diào)小，具體數(shù)值需要結(jié)合SGSN覆蓋區(qū)的業(yè)務(wù)特點和GPRS尋呼指標(biāo)進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整范圍建議為5~20秒。
6.2 切換相關(guān)參數(shù)優(yōu)化
切換對于通信的保持性非常重要，高速列車也容易產(chǎn)生切換混亂或切換不及時問題。切換算法屬于廠家私有算法，因此涉及的參數(shù)均為廠家私有參數(shù)，本文主要以愛立信切換算法為例介紹切換參數(shù)優(yōu)化的思路。
1、簡化切換鄰區(qū)關(guān)系
切換相鄰關(guān)系越多，則需要測量的鄰區(qū)信號越多，測量精度和測量及時率都會下降，在一定程度上會影響切換的準(zhǔn)確性和及時性。因此應(yīng)盡量簡化切換相鄰關(guān)系。
例子：東莞石龍和茶山兩小區(qū)將相鄰關(guān)系減少到5個后，相應(yīng)的測量頻點少。由于測量頻點少，手機能夠更精確測量相鄰小區(qū)，及時解碼鄰小區(qū)BSIC。在弱信號或者通話質(zhì)量下降時，及時切換到新小區(qū)，減少切換失敗、切換掉話的概率，提高通話質(zhì)量，調(diào)整前后RXQual=0的比例由46%提高到69%。
2、BCCH的優(yōu)化
手機在激活狀態(tài)下測量鄰區(qū)時只根據(jù)BCCH和BSIC來識別鄰區(qū)，而BSIC是此時識別同BCCH小區(qū)的唯一標(biāo)識，由于高速列車運動速度快，手機有可能不能及時更新BSIC，錯誤地將舊的鄰區(qū)的BSIC上報給BSC，導(dǎo)致BSC切換決策錯誤，因此對高速列車的沿線小區(qū)的BCCH要進(jìn)行優(yōu)化，選擇特殊的BCCH組，避免與周邊城鎮(zhèn)小區(qū)同BCCH。
3、切換的最小時間間隔參數(shù)優(yōu)化
愛立信切換算法中限定了切換與信道分配或前一次切換的最小時間間隔TINIT，在TINIT個480ms內(nèi)，禁止發(fā)生第二次切換，為避免影響切換，TINIT應(yīng)調(diào)小，但該參數(shù)為全局參數(shù)，調(diào)得過小容易造成全BSC的切換數(shù)量上升，切換過頻繁，因此建議TINIT調(diào)為7，即3.3秒內(nèi)禁止二次切換。
4、SDCCH允許切換
手機起呼后首先占用SDCCH進(jìn)行呼叫相關(guān)的信令交互，一般占用的時間3~10秒不等（與呼叫類型、鑒權(quán)相關(guān)），在高速列車運行中這段時間信號可能發(fā)生很大的變化，為了保證呼叫能正常完成，應(yīng)允許在信令交互期間的切換，即SDCCH的切換（愛立信的相關(guān)參數(shù)為SCHO）。另外為保證在MSC邊界的信令信道切換成功，還需要在MSC上開啟相關(guān)的切換開關(guān)（愛立信參數(shù)包括：HNDSDCCHM、HNDSDCCHTCHM、HNDBEFOREBANSWM、HNDSDCCHINTOM、HNDSDCCHINTI。
5、切換算法的濾波參數(shù)
手機上報的測量報告要在BSS中經(jīng)過平滑濾波后在送切換決策，這樣做的目的是為了防止個別測量導(dǎo)致切換頻繁發(fā)生。各廠家的濾波算法差異較大，種類也較多，為適應(yīng)高速列車的信號變化快的特點，應(yīng)選擇響應(yīng)較快的濾波器類型，并且設(shè)置較短的濾波器長度。針對愛立信的濾波算法，可以選擇使用線性遞歸濾波器，濾波器長度可以設(shè)為3或者2。
6、切換邊界偏移量的調(diào)整
在現(xiàn)網(wǎng)中為了話務(wù)均衡，有時會調(diào)整切換邊界偏移量來控制相鄰小區(qū)的話務(wù)分擔(dān)。在高速鐵路線上不適宜采用這種話務(wù)調(diào)整方法，因為這樣會造成單方向的切換滯后。因此建議切換邊界偏移量都應(yīng)歸零（愛立信參數(shù)KOFFSET、OFFSET）。
7、分層結(jié)構(gòu)參數(shù)
GSM網(wǎng)絡(luò)中使用分層結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)話務(wù)的分流：低層小區(qū)吸收高密度話務(wù)，中層小區(qū)負(fù)責(zé)覆蓋，高層小區(qū)負(fù)責(zé)補充覆蓋，為此低層小區(qū)具有話務(wù)吸收優(yōu)先權(quán)。這樣的分層結(jié)構(gòu)在鐵路線上是不適合的，原因是：低層小區(qū)覆蓋距離太短，信號衰減過快；高層覆蓋站距離鐵路距離遠(yuǎn)，信號強度不足以實現(xiàn)對鐵路的補充覆蓋。因此在鐵路線上應(yīng)避免使用分層結(jié)構(gòu)。
實際現(xiàn)網(wǎng)由于鐵路穿越城區(qū)，有可能占用到低層小區(qū)信號，為避免此現(xiàn)象，可以對分層小區(qū)進(jìn)行以下調(diào)整：
l調(diào)整天線，將低層小區(qū)信號移出鐵路線；
l調(diào)整分層參數(shù)，提高低層小區(qū)的進(jìn)入門檻（愛立信參數(shù)：LAYERTHR）；
l取消低層小區(qū)優(yōu)先級，調(diào)整為普通小區(qū)（愛立信參數(shù)：LAYER）。

6.3 其他相關(guān)參數(shù)優(yōu)化
1、上下行功率控制
GSM系統(tǒng)中，上下行功率控制的最小周期為480毫秒，以高速列車的運行速度，480毫秒可以行駛超過30米，信號強度可能發(fā)生較大變化，因此現(xiàn)有GSM功率控制的速度無法適應(yīng)高速列車的環(huán)境，建議鐵路沿線的小區(qū)應(yīng)關(guān)閉上下行功率控制功能。
2、上下行不連續(xù)發(fā)射功能
如果啟用了不連續(xù)發(fā)射功能，在語音靜默期，手機或基站會停止發(fā)射，此時手機/基站對下行/上行信號的測量只在少量的幀中進(jìn)行，測量時間大大減少，測量精度也下降，有可能因此影響切換，因此建議關(guān)閉上下行的不連續(xù)發(fā)射功能。
3、無線鏈路質(zhì)量監(jiān)測TIMER
手機和基站中均使用特殊的TIMER分別對下行和上行無線鏈路進(jìn)行監(jiān)測，當(dāng)在一定時間內(nèi)連續(xù)無法解碼SACCH信息時，手機/基站就會主動釋放無線鏈路。在普通環(huán)境下，設(shè)置較大的TIMER有利于無線鏈路保持和通信恢復(fù)，但在高速列車環(huán)境下，小區(qū)信號衰落后一般很難恢復(fù)，而設(shè)置過大的TIMER會造成用戶無法重新起呼或者被叫失�。ㄏ到y(tǒng)還將手機認(rèn)為是處于連接狀態(tài)），因此對高速鐵路線上的小區(qū)相關(guān)TIMER應(yīng)調(diào)小。建議調(diào)整為10（單位為480ms）。

七、 技術(shù)方案總結(jié)
在高速鐵路的現(xiàn)網(wǎng)調(diào)整優(yōu)化方法的研究中，我們主要考慮了覆蓋標(biāo)準(zhǔn)、覆蓋調(diào)整方法、參數(shù)優(yōu)化方法三個方面的優(yōu)化思路。研究中主要依靠在廣深鐵路的優(yōu)化項目中總結(jié)經(jīng)驗，因此相關(guān)的經(jīng)驗在地理環(huán)境、無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、設(shè)備等各方面都帶有一定的局限性，例如參數(shù)優(yōu)化就只適用于愛立信設(shè)備。我們認(rèn)為這次研究的成果不在于研究所獲得的具體方法，而在于總結(jié)了一些研究的方法和思路。我們將繼續(xù)在已有基礎(chǔ)上繼續(xù)開展工作，將廣深高速鐵路的優(yōu)化方法推廣應(yīng)用到省內(nèi)的其它鐵路線和高速道路上去。

八、 引用
[1] 高速鐵路專網(wǎng)設(shè)計與優(yōu)化（中國移動集團(tuán)上海有限公司）
[2] 愛立信ALEX文檔
[3] 3GPP Technical Specification 45.002