WCDMA网无线高铁隧道覆盖策略

DOI：10.16661/ki.1672-3791.2016.27.016

摘 要：2015年我国高速铁路建设将进入全面收获时期。高铁的建立是一项利国利民的举措，更是我国交通领域发展的新篇章，在高铁建设过程中，涉及到高铁无线网络的覆盖施工，但是其中的难点就是高铁的隧道网络覆盖问题。网络的全面覆盖能够提升乘客乘坐列车的幸福感，这也是我国通信和铁路相结合的重要方面。只有全面覆盖才能显示出高铁修建对人们出行便捷性的考虑，高铁隧道作为一个特殊网络覆盖场景，是各移动网络运营商覆盖难点。该文从车体传统损耗、最小重叠覆盖距离、多普勒频移、覆盖范围及覆盖策略几方面，浅析了wcdma网如何覆盖高铁隧道。希望能够给高铁建设者更多的建议，使WCDMA网实现更广度的覆盖，继而提升人们对交通的创新性认识，为交通领域新的发展添上一抹重彩。

关键词：WCDMA 高速铁路 隧道

中图分类号：TN92 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）09（c）-0016-03

Coverage Strategy of WCDMA Network Wireless High Speed Railway Tunnel

Tao Dongsheng1 Sun Guotong2

（1.Beijing Telecom Planning and Designing Institute Co. Ltd.，Guangdong Branch；2.Guangzhou Jiesai Tech Incorporated Company Communication Planning and Designing Institute， Guangzhou Guangdong，510627，China）

Abstract： High-speed railway construction in our country will enter a comprehensive 2015 harvest period. The establishment of the high-speed industriy is a move， but also a new chapter of transportation development in our country， in the process of high-speed trains， involve the high-speed wireless network coverage of the construction， but the difficulty is the problem of high-speed rail tunnel network coverage. Network of universal coverage to enhance passengers aboard a train of happiness， this is also the important aspect of communication in our country and railway combining. Only by comprehensive coverage showed high iron to build， and considering the people travel convenience， high speed rail tunnel as a special network coverage scenario， covering the difficulty is the mobile operators. This article from the traditional loss， minimum distance between overlapping coverage of the body， covering range doppler frequency shift， and policy aspects， WCDMA network is analysed how to cover the high-speed rail tunnel. Hope to be able to give high iron builders more advice， for more breadth of WCDMA network coverage， and then promote people innovative understanding of traffic， the new development in traffic field added a heavy variety.

Key Words： WCDMA； High-speed railway； Tunnel

中国正进入史无前例的高铁建设期，3年内中国将建成42条高速铁路客运专线，总里程1.3万km，隧道里程将超过1 000 km。目前高铁时速250 km以上，部分高铁最高运行时速高达350 km，面对新型的覆盖场景，不仅给移动通信运营商带来新的商业契机，同时也带来网络覆盖挑战。高铁施工建设过程中要引入WCDMA网，不仅仅是交通变革以及创新的表现，也能在很大程度上提升乘客出行的便捷性，是与时俱进的集中化表F，但是在具体的网络覆盖过程中，要考虑到覆盖的全面性，整体性和统一性，因此对于高铁隧道处的WCDMA网覆盖就需要重点研究。基于此，以下对WCDMA网无线高铁隧道覆盖策略进行分析，希望能够促进我国高铁网络覆盖的全面发展，也给高铁商业带来新的发展空间。

1 WCDMA网络高铁覆盖方案分析

1.1 高铁车体穿透损耗分析

CRH列车采用密闭式厢体设计，增大了车体损耗。各种类型的CRH列车具有不同的穿透损耗，表1是对各类型车厢的穿透损耗的测试结果。

在规划中应根据不同未来不同高铁线路最高运行时速和最大车体损耗进行网络设计。

1.2 邻小区的重叠区域计算分析

手机在移动过程中，需要在不同小区间进行切换。当手机在服务小区的信号强度衰落到一定程度，会触发小区重选（idle模式）或者切换（Active模式）过程，必须保证在手机顺利进入新小区之前，当前小区的信号不会进一步衰落到门限值以下，否则手机可能脱网或者掉话。因此需要控制重叠区域的大小，来保证重选或者切换的完成。重叠覆盖区域需要足够大，保证有足够的时间进行小区间的切换，又需要尽量小从而扩大单小区的覆盖范围，减少设备数量，同时也减少小区间的切换数量。

对于WCDMA系统，应考虑在切换带起呼状态，所需时间系统一般不超过2.4 s（具体计算方法参考3GPP下发的WCDMA切换标准协议），建议在规划设计按照3S取定。不同高铁线路规划的最高时速不同，重叠区域大小也有所不同。

1.3 多普勒频移分析

列车高速运行时由于多普勒频移效应，对于射频信号的中心频点产生频率偏差，多普勒公式如下：

f=F×V×（cosθ）/C

F为中心频率，单位：Hz；

V为列车运行速度，单位：m/s；

C为光速=3×108 m/s；

θ为列车动行方向与电磁波传播方向的夹角。

当列车动行方向与电磁波传播方向一致时，多谱勒频移最为明显，由此可得出对于WCDMA系统，不同的运行速度，产生最大的频率偏差见下表。

达到350 km/h；WCDMA产生的最大频偏±681 Hz，WCDMA制式标准允许的中心频率偏差为±800 Hz。因此在时速为350 km以下，不会影响WCDMA网络的正常运行。

1.4 覆盖范围分析

地面环境的链路预算已经比较成熟，应用于高铁场景时主要需考虑到前文所提及的更高的车体损耗。依据以下传播模型：

L（dB）=23.8+33.9lgf-13.82lgH+（44.9-6.55lgh）lgd

取定：f=1 950 MHz；H=35 m；h=1.5 m.

可以知道单扇区可以覆盖1.4 km左右。

对于隧道内场景链路预算有所不同，主要采用泄露电缆方式

泄露电缆方式模型讨论：

L总耦合损耗=65 dB+20lg（6 m/2 m）+L车屏蔽=65+ 9.5 dB+15 dB=89.5 dB。要求车内WCDMA的Ec场强不小于 -90 dB，漏缆馈电点EIRP=30 dBm。L漏缆长=（EIRP+0.5 dBm）÷5.84 dB/100 m=522 m。

2 隧道覆盖方案策略

隧道的覆盖采用泄漏电缆单边布放（资源充足的地方，也可以使用双边布放，成本将多一倍），考虑多运营商共建，通过POI合路后统一馈入。泄漏电缆布设于隧道侧壁上，高度与列车窗口等高，距离轨面2.5 m。

需根据隧道的类型以及洞室分布情况，同时泄漏电缆的覆盖能力及重叠覆盖区的需求，确定信号源的数量及位置。

根据高铁隧道的建设，一般隧道两边每隔250 m就建设1个避风洞，相对单边来看每隔500 m就有1个避风洞。通信设备可以考虑放置避风洞中，沿线采用漏缆。从隧道链路预算分析得到WCDMA网1个单RRU通过工分器工分后，1个RRU工分后介入泄露电缆单边可以覆盖400 m以上，如果500 m设置1个信源通过工分后两边覆盖，可以满足300 m的切换带需求。下面介绍1个某市大岭山高铁图1某市大岭山隧道覆盖方案。

如图1所示，隧道内利用500 m设1个避风洞的条件设置1个RRU信源，连续通过泄露电缆进行隧道覆盖。如果考虑进一步减小切换次数的话，可以把其中的几个RRU使用光纤直放站进行代替。

隧道口：不同的场景需要不同的设置。左边的隧道口，使用1个外置洞口天线，连接隧道内的RRU进行较短的隧道外覆盖，仅提供隧道内的信号进行隧道外信号的延伸保证300 m的切换距离。同理右边的隧道口也架设1个室外天线，保证和隧道外山坡上的另外1个光纤直放站信号进行300 m信号的重叠覆盖。

3 结语

综上所述，该文对WCDMA网无线高铁隧道覆盖策略进行了分析和研究。高铁隧道覆盖作为一个特殊的移动网络覆盖场景，该文主要针对单一的WCDMA网进行覆盖浅析，实际建设过程中，在国内各个运营商为了减小成本将进行联合共建，需要同时考虑GSM、CDMA、WCDMA、LTE多网协同覆盖，提升网络使用的效率。多种覆盖形式能够极大地促进高铁网络覆盖的全面性和安全性，并且让我国的高铁网络有更多的建设形式，这样不仅仅是通信行业和交通行业的整合，更代表着我国科学技术的不断进步，希望该文的研究能够给相关单位和工作人员一定的启示，并且在以后的工作中不断改进和探索，创新出更多更好的网络覆盖建设办法，促进高铁网络覆盖广泛度的提升，解决工程中的重点和难点问题。

参考文献

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