GSM通信研究论文：GSM通信铁道沿线覆盖探究

本文作者：林竹轩蔡玮作者单位：中国移动通信集团浙江有限公司

各车型穿透损耗

高速铁路的列车一般为CRH车型，该列车分为CRH1、CRH2、CRH3和CRH5，如表3所示。浙江境内的高铁多为CRH1和CRH2型列车。

EIRP的计算

（1）载频发射功率：单载频发射功率为20W。（2）合路器：2载波通过一级合路发射（约3.3dB）。（3）馈线损耗：机柜内的跳线损耗约为0.6dB；7/8英寸标准的馈线损耗为3.8dB/100m。假设某小区的天线挂高为35m，则馈线总损耗为：（35+5）×0.038+0.6=2.12dB。（4）接头损耗：所有接头损耗约为0.5dB。（5）天线分路损耗：高速铁路沿线覆盖一般采用两面天线背向发射，设功分器损耗为3dB。（6）小区的EIRP值＝载频输出功率－馈线损耗－接头损耗－合路损耗－天线分路损耗＋天线增益＝43-2.12-0.5-3.3-3+21=55dBm。

传播模型

本文为了分析铁路信号覆盖需求，采用较常用的奥村-哈塔模型：Lp=69.55+26.16logf-13.82log（hb）+(44.9-6.55lghb)×lg(d）-a(hm)（1）其中，Lp为路径损耗、f为工作频率（MHz）、hb为基站高度（m）、hm为手机高度（m）、d为手机到基站的距离（km）、a(hm)为移动台高度修正因子，与地形环境相关。在f≥400MHz的时候，a(hm)=3.2×[log(11.75hm)]2-4.97。假定：基站高度30米、手机高度2米，则Lp=125+35log(d)。

分场景的覆盖距离

室外场景：在开阔地、市郊、密集城区，载波输出功率40dBm、天线增益21dBi情况下，覆盖距离如表5所示。隧道场景：采用泄漏电缆的方式。假设泄漏电缆的损耗为每百米3.2dB，耦合损耗为72dB，高铁车体损耗为24dB，采用功分器，如果漏缆总长度为500米，那么在漏缆末端收到的下行信号为-83.45dBm，而基站收到的上行信号为-95.45dBm，可见隧道是一个上行受限场景，在使用功分器的情况下单边覆盖500米，不使用功分器单边覆盖可达600米。

室外铁路覆盖解决方案

室外依据农村开阔地、市郊、密集城区、丘陵、U形、桥梁等不同场景可参考以下原则分析进行组网：（1）站点距铁路线垂直距离建议在100±50m范围内，不宜超过300m,为利于控制覆盖，郊区铁路沿线地貌空旷时，站点距铁路线垂直距离可大些，城区民宅或厂房等较多，距离则应小些。(2)对于平原开阔地形，高铁覆盖GSM网基站覆盖半径宜控制在1.2km～1.5km；对于山区、丘陵地带，以满足覆盖要求为准，站间距在1.0km～1.2km，适宜选择地势高、能够直视铁路的位置；对于城区站间距建议为0.6km～1.0km，尽量利用现有网络基站覆盖城区段铁路。(3)对于直线轨道，相邻站点宜交错分布于铁路的两侧，形成“之”字形布局，有助于改善切换区域，有利于车厢内两侧信号质量的均衡。(4)对于铁路弯道，站址宜设置在弯道的内侧，这样可增加入射角，从而保证覆盖的均衡性。(5)天线挂高设置应考虑铁轨高度，天线挂高需高出轨面10m～15m。(6)如果专网基站与铁路沿线的垂直距离小于100米，宜采用窄波束高增益天线，如33度21dBi天线；当专网基站与铁路沿线的垂直距离较大时可采用较宽波束如65度18dBi增益天线。（说明：专网即指专用于覆盖铁路沿线的网络。）(7)单点可设置两小区或单小区+功分器，实现单站点两方向覆盖；利旧站点可分裂出独立小区专门用于高铁的覆盖。(8)必要时可采用各种覆盖增强技术改善覆盖效果，例如高功率载频、塔放、四天线分集接收等。(9)对于丘陵、U形、郊区铁路边房子阻挡等路段，手机容易发生掉话和未接通的情况。可利用GRRU拉远系统连续覆盖并将切换和重选引出复杂地形，以减少切换和重选操作。(10)对于密集城区，为了减少专网对大网的影响，在这些场景区域可以考虑引入微专网覆盖，微专网天线高度一般不超过6m～7m，站间距500m左右，采用窄波束高增益天线。