本文根據(jù)鐵路信號覆蓋的特點，對信號屏蔽、多普勒頻移、快慢衰落對鐵路覆蓋的影響進行了簡要描述，并分析了鐵路覆蓋場景下的切換、重選、利用率的優(yōu)化策略。


1 鐵路覆蓋特點
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2 不同車型對信號屏蔽的影響
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注：

普通鐵路主要運行T/K/Z普通列車；
動車線路主要運行CRH1/2/5車型；
高速鐵路主要運行CRH3車型。

■不同車型穿透損耗差異較大
■CRH1/3/5型車穿透損耗最大，CRH2最小。

規(guī)劃時：
■針對不同車型覆蓋，站點規(guī)劃存在差異
■針對一條鐵路規(guī)劃應考慮滿足最高衰減車型覆蓋需求

3 多普勒頻移對覆蓋的影響


多普勒頻移：接收到的信號波長因為信號源和接收機的相對運動而產生的附加頻移，稱為多普勒頻移。
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●頻移大小和運動速度成正比，運動速度越快頻偏越大；頻偏越大，數(shù)據(jù)誤碼率越高
●MS靠近和遠離基站，合成頻率會在中心頻率上下偏移
◇當MS駛向基站方向時，頻率增加，波長變短，頻偏減小
◇當MS遠離基站方向時，頻率降低，波長變長，頻偏增大
●高速載體上的MS頻繁改變與基站之間的距離，頻移現(xiàn)象非常嚴重

■多普勒頻移的存在，導致基站和手機相干解調性能降低：350km/h運動速度下900M頻段終端等效衰落約1dB，2000M頻段等效衰落約4dB


■因為對于手機是一倍的多普勒頻移，而對基站是二倍的頻移。故多普勒頻移對手機的影響小于對基站的影響。
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■無線鏈路若要有效抵抗多普勒頻移，‘無線鏈路數(shù)據(jù)速率’遠超過由多普勒引起‘信道衰落速率’，使無線信道呈現(xiàn)慢衰落特性。

4 快、慢衰落對覆蓋的影響


快衰落

移動通信中信號隨接受機與發(fā)射機之間的距離快速、不斷變化，曲線的瞬時值呈快速變化，稱快衰落。


根據(jù)理論推導，無線信號快衰落最大衰落次數(shù)： Ln=2v/ λ（次/秒）（v為移動速度， λ為信號波長），嚴重衰落時深度達20~40dB，這將嚴重影響信號傳播質量。
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移動速度越快、信號頻率越高，無線信號快衰落的次數(shù)越多，經(jīng)歷衰落谷底的時間越長，信號質量越差。

如下表為900M頻率和1800M頻率下，不同車速對應的快衰落的平均速率。

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快衰落對高鐵的影響最嚴重。

快衰落與功控

無線通信通常采取快速功控（功控頻率應高于快衰落頻率）、RAKE、擴頻和加大衰落儲備等技術對抗快衰落。。

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慢衰落

由于障礙物阻擋造成陰影效應，接收信號強度下降，但場強中值隨地理改變變化緩慢，稱慢衰落，又稱為陰影衰落。


信號強度隨時間的變化服從對數(shù)正態(tài)分布。
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■實際鐵路網(wǎng)絡規(guī)劃建設中，應盡量避免基站覆蓋方向被障礙物遮擋，保證可視傳播。


■在鏈路預算過程中,應考慮一定的陰影衰落余量，其取值與扇區(qū)邊緣通信概率、陰影衰落標準差相關。

5 高速場景切換重選分析

重選、切換不及時：

高速場景下，重選、切換對重疊覆蓋距離要求高。

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重選、切換所需時間一定要小于列車經(jīng)過重疊覆蓋區(qū)所需要的時間。重疊覆蓋距離固定的情況下，速度越快越容易產生切換不及時掉話，重選不及時脫網(wǎng)的問題。
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重選、切換頻繁

假設單小區(qū)有效覆蓋距離為1公里，不同列車時速，穿越單個小區(qū)所需要時間如下表。

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速度越快，穿越單個小區(qū)所需時間越短。當時速達到300Km，每10秒即發(fā)生一次服務小區(qū)變更。
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為有效減少重選、切換頻次，需增大單小區(qū)覆蓋率距離，即采用多小區(qū)合并技術。

6 鐵路資源利用率分析

高鐵小區(qū)瞬間高容量需求與資源利用率低矛盾突出。

鐵路專網(wǎng)小區(qū)容量配置必須滿足列車經(jīng)過時的峰值業(yè)務需求，瞬間容量需求較大。

列車經(jīng)過后，專網(wǎng)小區(qū)資源處于相對空閑狀態(tài)。

■單小區(qū)覆蓋距離越大，無線資源利用率越高，光纖拉遠組網(wǎng)方式的無線資源利用率明顯高于宏基站組網(wǎng)方式。

■發(fā)車間隔越小，即單位時間通過的列車數(shù)量越多，無線資源利用率越高。


■列車平均車速越快，經(jīng)過單小區(qū)時間越短，無線資源利用率越低。