铁路覆盖无线设计方案探讨

铁路覆盖无线设计方案探讨

卫钰王耀勤岳树鹏

普天信息工程设计服务有限公司北京100088

摘要：自中自从中国铁路第6次提速以来，中国开始进入高速铁路建设热潮时期，当列车的速度增加到200多公里，覆盖传统方式无法满足需求时，现有GSM和td-scdmaLTE网络的列车速度将面临新的挑战。因此，为了提高客户的感知能力，提高高铁信号的质量至关重要。针对铁路扩建的多普勒频率偏移量，以及高渗透损耗和高速列车等问题的切换，重点设计方案可以是各种类型的无线网络，提出了解决网络质量问题的最佳设计方案。

关键词：铁路；无线设计

1前言

自从铁道部在2007年4月宣布铁路第六次提速以来，现有干线的客运列车时速可达200公里。随着高速铁路的快速发展，随着我国“八纵八横”高铁网络规划的提出和逐步开放，城际客运系统在高速铁路客运系统中承担着越来越重要的客运任务。根据国家发改委的中长期铁路网规划，到2020年，中国的高铁里程将达到3万公里。到2020年，高速铁路将达到2500公里。随着高速铁路的快速建设，无线信号覆盖线也成为网络部署的运营商，为了提高用户的感知能力，提高高速列车的覆盖质量是非常重要的。

2高速铁路网络覆盖特点分析

2.1多普勒频移

当终端在移动时，基站和终端接收到的信号频率会发生偏移，即多普勒频移。多普勒频移计算公式:fd＝f0×(v/c)cosθf0为中心频率，v是列车移动速率，c为电磁波传播速率，θ为入射信号与终端移动方向的夹角。当列车运动方向与信号传播方向一致时，多普勒频移最明显。终端在高速移动时，在下行产生一倍的频率偏移，在上行则会产生约两倍的频偏，多普勒频移对基站侧影响较大。为了减小多普勒频移的影响，应考虑选用具备频率补偿技术的设备，补偿多普勒效应，改善无线网络的稳定性。

2.2车体穿透损耗

掠射角是信号入射方向与列车方向的夹角。当减少了掠射角的角度时，车身的厚度将会迅速增加，列车的传动损失也会相应增加，多普勒偏移量也会增加。为了减少车辆在信号覆盖范围内的影响，其角度不应太低。在高速列车提速后，铁道部推出了CRH车型。摘要为了满足高速运行的要求，高速列车采用全封闭结构，使车身的穿透损失比普通列车大得多。

2.3高速场景切换重选分析

由于传统的铁路轨道方式，当列车时速超过200公里时，再选和频繁更换，再选和换档速度低于信号衰减，终端往往不能占据最佳信号，列车覆盖效果进一步恶化。假设现在每一个社区都能覆盖1.2公里的铁路网络基站，根据列车运行速度250公里，如果列车上的乘客平均每分钟有1分钟，移动开关频率为17次/次，每次电话切换3次。这种频繁的重选和切换将不可避免地降低重新选择和切换的成功率，导致出现掉话或断开连接。

2.4铁路覆盖资源利用率

高速铁路能力需求是短暂的具有瞬时性,火车经过时,小区容量必须能够满足分配峰值业务的需要,尤其是当两列火车相遇时,瞬间容量需求最大,但是当火车经过小区后,覆盖高速铁路社区资源闲置,资源利用率低,造成资源的浪费。摘要为了提高高速铁路覆盖资源利用率，可以利用特定的高速铁路技术提高单单元覆盖距离，缓解列车瞬间的高资源需求和资源利用率低的矛盾。

3高铁站址设置

3.1共小区技术及站间距

RRU多站点共小区技术基于分布式基站架构，BBU进行基带信号处理，通过RRU进行射频拉远，一个BBU下的多个物理地址的拉远小区在逻辑上合并为同一小区。当列车穿过该逻辑小区时不发生切换，只有分属不同逻辑小区的RRU之间才发生切换，通过这样的方式，可以大大提升小区的覆盖范围，减少切换，提升资源利用率。

3.2站址与铁轨垂直距离

高铁线路通常比较复杂，需要根据不同的地形塔采取不同的方式，以保证塔的倒塌不会影响到高速铁路，所以塔塔的桅杆应该与高速铁路保持一定的距离。当靠近铁路的地方，放牧的角度越小，渗透损失和多普勒的移动就越大。当站点离轨道越远时，覆盖范围就越小，这就增加了车站的成本。

3.3天线挂高要求

为了避免城市地区的地面覆盖，大量的公共网络用户连接到特殊的网络，导致网络的拥挤，所以城市塔不应该太高。在农村或郊区，为了避免信号的阻塞和减少信号的丢失，天线可以在更高的位置使用，以便尽可能地从火车窗口获取信号。综合考虑，城市天线悬挂高高于铁路10米到20米比较适宜，农村天线可适当使用高塔桅杆。

3.4之”字形布点

由于高铁轨道一般采用直线和双线法铺设轨道，当列车单边障碍物受阻或两辆车相遇时，信号穿透损失增加。为了更好地平衡这一需求，在条件允许的情况下必须在铁路轨道的两侧建立基站，并采用“之”字形。

3.5高铁新建站勘察要求

因为高速专用网络基站站点位置的需求较高,在现场调研和选址应该充分熟悉规划方案的早期阶段的想法,理解当前的工程设备和天线特性要求,配置,网络频谱和车站间距要求,等。当调查及周边环境,覆盖目标,计算机房和天拍照和其他相关信息的详细记录,按照高铁站点的需求结合地理环境及现场协调现场情况,确定站点的位置,选择和施工要求,以满足计算机房和塔桅的需要。如果场地不适合场地，提前计划可以考虑满足场地的要求和调整位置或调整到不同位置的跑道，然后考虑调整开关与新的源位置站，增添新的补充点方案。

4结束语

从现场规划、开关设置、区域技术、选址分析等方面，有效地解决了GSM和td-scdmaLTE无线网络的插入损耗大、多普勒频移和频繁切换的高速度方案，更好地解决了高速无线网络覆盖的问题。为了保证充分的共同建设和共享，建设进度将加快，规划设计资源应共享，并在以后的建设共享中共享。作为建设的第一个环节，规划和设计资源的共享对于后期基地建设尤为重要。解决无线网络覆盖问题，促进铁路无线网络的发展。

参考文献

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[2]刘立海,胡晓红,刘建宇,张健.铁路枢纽GSM-R无线覆盖方案设计研究[J].中国铁路,2009

[3]刘波.高速铁路及隧道无线覆盖解决方案[D].南京邮电大学,2012.

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