高铁网络规划、优化原则

因此，从一般原则来看，高铁网络的最大站间距不宜超过 2.2 公里，而实际测试和现场 优化的经验表明，高铁网络的平均站间距在 1.8 公里左右比较理想，这样一方面可有效保证 高铁网络的覆盖强度，另外一方面也为后期通过优化调整以提高网络性能创造了有利条件。
需要说明的是，无线传播环境的不同对基站实际覆盖距离的影响较大，在不同的地形地 貌等环境下，可以结合多次实际测试的数据，对理论分析的结果做适当调整。
含义： 该参数是指以多少复帧数作为寻呼子信道的一个循环，实际上该参数确定了将一个小区 中的寻呼信道分配成多少寻呼子信道。 设置原则： 手机在空闲状态使用不连续接收（DRX）来降低手机耗电，但如果 DRX 周期过长，则 手机监测网络的时间就越短，测量的准确性和及时时就会下降，因此在铁路线上应尽量缩短 DRX 周期。 MFRMS 是 MS 处在 IDLE 模式时判断下行链路失败的标杆。当 MS 驻留到某小区时， 下行信令计数器 DSC 被赋予初始值 INT（90/MFRMS），每次 MS 解码寻呼消息成功则 DSC 加 1，解码寻呼消息失败则 DSC 减 4。当 DSC 为 0 时，下行链路失败发生。下行链路失败 是触发手机做小区重选的一个因素。
2.4 LAC 设置原则
列车在通过 LAC 交界处时，会因为大量手机进行位置更新而造成未接通的情况，影响 客户感知，我们在设计高速铁路 LAC 区的时候需要注意。
一般，可以考虑在 LAC 边界设计一个信令吸收区，使 2 至 3 个小区覆盖同一个覆盖范 围，来分担信令话务量。
2.5 双频网调整要求
1、铁路沿线尽量不采用 1800M 频段实现全局覆盖 1）GSM1800 信号由于频率高，其路径衰耗要大于 GSM900，按照 COS231 模型，GSM1800
2.3 天线选型建议
由于铁路属于狭长地形场景覆盖，并且基站与铁路沿线有一定距离，因此需根据实际情 况对天线进行调整。
1、 天线型号的选择
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1）如果基站与铁路沿线的垂直距离较小（100 米以内），可选择使用 30 度窄波束的高 增益天线（增益为 21dBi），通过高增益天线可以获得额外 6dB 增益，延长覆盖约 1.4 倍（奥 村模型）；
在设计时速为 300KM/H 的情况下，高铁网络的最小重叠覆盖距离为 833 米，同时，以 Bypass 低损耗模式下对庞巴迪列车的实际有效覆盖距离为 1.5km 来考虑，我们可以对高铁 网络的平均站间距做如下计算：
Site A
Site B
-85dBm
-85dBm
833m
1 5k
d
平均站距离 d = 1500+(1500-833) = 2167 m
切换频繁导致寻呼成功率下降，语音质量降低。
表 1-3 不同车速穿越1km覆盖区所需时间列表
列车行驶速度（km/h） 穿越单个小区所用时间（s）
150
24
200
18
250
14.4
300
12
350
10.3
400
9
2.铁路沿线宏蜂窝基站的网络规划原则
高速铁路解决方案基本上可以分为封闭式（专网）和半封闭（抑制向外围小区的切换） 两种方式。仅从无线覆盖的角度而言，目标都是尽量规划出沿铁路线连续覆盖的带状网络。
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铁路沿线及高速公路宏蜂窝基站的网络规划优 化指导手册
1.高速铁路覆盖的背景分析
1.1 车厢穿透损耗的问题
影响车内覆盖的因素主要有两个：一是列车车体的屏蔽作用，另外一个影响将来自电磁 波入射角度。
1．列车车体的屏蔽作用
目前运行的主要车型有 T 型列车、K 型列车、庞巴迪列车和动车 CRH2。测试显示，静 态条件下各种列车穿透损耗如下：
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2.7BCCH 频率规划
1）手机在专用模式下测量邻区时根据 BCCH 与 BSIC 来识别邻区，由于高速列车运行 速度非常快，可能会造成手机无法及时更新 BSIC，错误的将与新小区 BCCH 相同的旧小区 的 BSIC 上报给 BSC，造成误切，因此需对高铁小区的 BCCH 进行优化，增加 BCCH 的隔 离度。
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Site A
Site B
-90dBm
-90dBm
5s
5s
d 重叠覆盖距离 d = 列车速度(m/s) × 5 (s) × 2
由此我们可列出不同车速时，小区重叠覆盖距离的要求。一般来说，列车在郊区范围内 的运行速度大大高于市区，因此在郊区对重叠覆盖距离的要求更大。在当前网络中，市区的 站间距通常都已经足够近，对重叠覆盖距离的考量主要是对郊区路段。
2）周边小区对铁路主覆盖小区的 BCCH 干扰现象需要注意，同邻频的 BCCH 均有可能 影响小区的重选与切换正常进行。
3 铁路沿线及高速公路宏蜂窝小区参数设置原则
由于高速铁路和高速公路车辆的运行速度相差较大，因此参数设置应该区别对待。
3.1 通用参数的设置原则
3.1.1 空闲模式参数
1、空闲 BA 表 含义： 用于空闲状态下小区重选的 BCCH 列表。 设置原则： 简化空闲 BA 表，减少需要监听的邻区 BCCH 数量，表越长，则手机对单个邻区的测
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取值建议： 建议将该参数设置为 2。 3、MS 的最小接入电平（ACCMIN） 含义： 为了避免移动台在妆收信号电平很低的情况下接入系统，在 GSM 系统中规定，移动台 需接入网络时，其接收电平必须大于一个限电平，即：移动台允许接入的最小接收电平 设置原则： ACCMIN 直接影响 C1 值的计算，如果铁路线上相邻小区的 ACCMIN 不相等，则必然造 成列车一个运行方向上的重选滞后。 取值建议： 建议铁路线上的主覆盖小区的 ACCMIN 取相同值（-102dBm）。周边小区的 ACCMIN 值 应小于等于主覆盖小区的值。 4、CRO、 PT 与 TO 含义： 这三个参数用于 C2 的计算，CRO 是小区重选偏置、TO 是临时偏置，PT 是惩罚时间。 CRO 为一量值，它表示对 C2 的人为修正值，TO 表示对 C2 的临时修正值，所谓临时是 指它在一段时间内对 C2 发生作用，而这段时间则由参数 PT 确定。 设置原则： 这三个参数配合可以实现对邻区 C2 值计算的临时惩罚，在普通环境下可以减少小区重 选，但对于高速列车的环境，延迟小区重选只能造成起呼无法占用主覆盖信号，加大起呼失 败的机会。 取值建议： 因此建议不启用 C2 算法，即 CRO、PT 与 TO 设置为 0。 5、小区重选迟滞（CRH） 含义： 该参数要求邻区（位置区与本区不同）信号电平必须比本区信号电平大，且其差值必 须大于小区重选滞后规定的值，移动台才启动小区重选。 设置原则： 在处于铁路等快速移动的地区，高速铁路主覆盖小区：建议将小区重选滞后参数取较 小的值，以保证起呼成功，建议设置在 2～6dB2～4dB 之间。 高速公路主覆盖小区：建议设置在 4～6dB 之间 但当某区域经常出现信令流量过载现象，且属于不同位置区的相邻小区其重叠覆盖范 围较大时，建议增大小区重选滞后参数，设置为 6~10dB。 6、最大重发次数（MAXRET） 含义： 为了防止系统未能正确的接收 RACH 的接入请求，提高移动台接入的成功率，网络允 许移动台在收到立即指配消息前发送多个信道请求消息。 设置原则： 为了提高移动台的试呼成功率，建议铁路沿线的小区将该参数取值为 4（即重发 4 次）， 但在有拥塞的小区可以取为 2（即重发 2 次）。
2.1 站址选择要求
尽量利用距离铁路线 200 米～1.5Km 基站，基站间距在 2Km 以上。新建基站应采用 单小区（O 站结构）在塔顶通过功分器接背对背天线实现线性覆盖。
2.2 站间距要求
根据手机接收电平规划、列车时速、切换时长及小区重选时长的要求，在计算小区重叠 覆盖距离时，按 5 秒钟经验值计算较合理。具体计算方法如下所示：
具体的清理方法包括： 1）通过天线调整，将 1800 信号移离铁路线覆盖； 2）通过参数调整，删除铁路线主覆盖 900 小区的 1800 邻区，避免进入 1800 小区 （注 意保留 1800 小区的 900 邻区关系，避免 1800 小区的掉话率上升）。
2.6 增强带状覆盖小区的方式
1、功分扇区 铁路沿线的现网小区中有一部分已经专门用于覆盖铁路，无须承担本地网客户覆盖任务 的小区，将这些小区功分扇区，在无线覆盖效果上与新分裂一个第四小区是完全一致，而且 小区功分扇区不需要额外增加基站主设备，可以有效节省设备资源。 2、新增宏基站建设方案 当铁路沿线覆盖存在较大空洞时，需要建设宏基站来解决覆盖深度问题。沿线新增的宏 站应尽量靠近铁路，天线方位角尽量与铁路平行，可采用两小区或四小区配置，而垂直距离 务应控制在 500 米之内，建设宏基站时需要进行详细的技术勘察，必要时可进行覆盖仿真。
机接收频率， fT 是发信机发射频率，v 是移动台移动速度，c 为电波传播速度。值得注意的
是，多普勒频移引起上行信道的偏移量是下行信道偏移量的两倍。 以 GSM900MHz 和 GSM1800MHz 为例，在不同车速下的最大频移如下： 表 1-1 不同车速下频偏列表
列车行驶速度（km/h）
900MHz最大频移（Hz）
下行信道
上行信道
150
125
250
200
167
333
250
208
417
300
250
500
350
292
583
400
333
667
1800MHz最大频移（Hz）
下行信道
上行信道
250
500
333
667
417
833
500
1000
583
1167
667
1333
随着车速的不断提高，多普勒频移的影响也越来越明显，在高铁覆盖中需要重点考虑：
¾ 即使信号电平达到足够强度，仍然无法提高 BER 水平；速度越高 BER 恶化程度
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1.2.2 切换频繁
郊区场景下，单个小区的典型覆盖范围为 1km，假定列车运行速度为 250km/h，则列车 穿越小区覆盖范围所用时间为 14.4s，也就是说列车上的移动用户每 14.4s 就要发生一次切换 或者重选。同样的，下面列举几种常见速度下穿越单个小区所用时间，可见高速场景下切换 十分频繁。
量时间越短，越少时间去监听邻区的 BSIC，造成小区重选的滞后，因此必须减少 BA 表。 取值建议： 高速铁路：建议降低到 12 个以下，对城区和县城等基站密集、话务量较大的基站邻小
区的数量可以多一些。 高速公路：建议降低到 20 个以下，对城区和县城等基站密集、话务量较大的基站邻小
区的数量可以多一些。 2、寻呼信道复帧数（MFRMS）
2）基站与铁轨的最小距离不小于 100 米； 3）当天线先远离铁轨时，将得到较大的入射角度和较小的衰耗，但同时天线到铁轨的 路径损耗将随之增加； 4）基站与铁轨的最大距离不大于 900 米。
图 1-2 不同入射角度产生的穿透损耗 图 1-2 显示不同入射角度产生的穿透损耗，根据欧洲铁路网络实例，当入射角度小于 20 度时，将出现很大的损耗。根据实践和推算，要达到最佳的列车内覆盖效果，基站与铁 路线的距离 400 米，如图 1-3 所示。
基站与铁路线不同距离覆盖效果对比
-40
-50
-60
-70
-80
-90
1.9Km
0.4Km
0.1Km
图 1-3 基站和铁路先不同距离覆盖效果的对比
3.其它传播环境对高铁覆盖的影响 1）铁路隧道影响 空间宏基站基本不能对隧道进行有效覆盖，根据实测数据信号在隧道内 60 米处将达到 40dB 的衰耗。 2）铁路路堑影响 路堑地形对来自两侧的信号将产生很大的损耗，其现象类似与城市楼宇产生的阴影效 应。根据实测结果，不同高度的路堑其链路损耗可能增加 10～25dB。 3）铁路桥梁影响 铁路桥梁不会带来额外的传播损耗，由于避免了地面物体（房屋、树）的遮挡，终端与 天线的传播环境更为理想，类似与自由空间传播。需要注意的主要是来自周围基站的干扰可
表 1-1 不同车型综合损耗列表
车型 T型车 K型车 庞巴迪 CRH2
综合损耗（dB） 12 14 24 10
图 1-1 不同车型综合损耗
2．无线电波入射角的影响 1）当天线过分靠近铁路线时，电磁波入射角度将变得很小，穿透损耗将变得很大；
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¾ 多普勒效应的存在，导致基站和手机的相干解调性能降低，直接影响到小区选择、 小区重选、切换等性能。
¾ 多Fra Baidu bibliotek勒效应对于手机（下行信道）是一倍的频移，而对基站（上行信道）是二倍的 频移，因此多普勒频移对基站的影响更大。
¾ 根据理论分析和仿真测试，当列车时速达到 300 公里以上时，系统性能有比较明显 的恶化，而当列车时速达到 600 公里以上时，900MHz 手机就无法解出相邻小区的 信息了。
衰耗比 900 大 5dB 以上，实测效果与地形相关。 2）GSM900M 系统允许的自身频偏为 45Hz。当列车行驶速度超过 300 公里/小时，就可
能会对语音信号（300~3100Hz）产生干扰。根据多普勒频移公式得出，频率越高，多普勒 频移影响就越大，所以我们建议在高速铁路网络中不要使用 1800M 频率。 2、应将现网的 GSM1800 信号尽量清退出铁路的覆盖信号序列
能加强。
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1.2 列车速度对性能的影响
1.2.1 多普勒频移带来的影响和解决方案
GSM 规范对各项应用的定义都是在 250Km/h 的速度下定义的。高速移动下将产生明显 的多普勒效应（ Doppler effect）。
高铁覆盖中的多普勒频移可以用以下公式来表示： f R = fT (1 ± v / c) ，其中 f R 是收信
2）站轨距离在 200 米以外的站点，可选用半功率角度为 90 度的 17dBi 的天线作为站点 主覆盖天线，
3）站轨距离在 60 米与 200 米之间的站点，可运用不同的天线结合方式。如运用 21dB 天线覆盖铁路，辅以 15dB 65 度半功率角的天线通过机械下倾来覆盖塔下。
2、天线倾角的设置 天线倾角调整应该视天线挂高与覆盖距离需求而定。