GSM 高铁两种不同场景下的覆盖规划方案方法.doc

文档介绍：GSM高铁覆盖规划
目录
1 概述 3
2 铁路无线网路设计原则 3
站址规划原则 3
基站高度设计原则 3
基站与铁轨垂直距离设计原则 3
重叠覆盖区规划原则 6
社区重选对重叠覆盖区规定 6
切换对重叠覆盖区规定 7
3 高铁分场景覆盖规划 7
地面行车场景 7
覆盖方略 7
覆盖规划 8
隧道场景 11
覆盖方略 11
覆盖规划 11
链路预算 14
4 附录 16
高铁列车规格 16
天线选取建议 20
概述
高速铁路系统覆盖和老式室外和微蜂窝系统覆盖有着明显差别，重要体当前独特传播环境、多普勒频移、链路预算、容量规划、切换考虑、移动性管理等各种方面，本文将针对上面提到覆盖有关因素进行讨论，给出高铁覆盖解决方案。
铁路无线网路设计原则
铁路系统大某些是链状构造，只有在铁路交汇处才会形成网状构造，因此高速铁路特殊移动环境和高铁特殊业务需求都应在无线规划中考虑到。
站址规划原则
通过新增站址和基站在现网基本上建设一层高铁专网，针对高铁铁路运营特性采用相应规划，通过网路构造设立和参数调节，使车内顾客由专网覆盖，这样在满足通话需求同步可以提供可靠通话质量、系统指标，减少和其他基站之间切换、重选、位置区/路由区更新。
基站高度设计原则
为了提高基站覆盖效率，建议新建基站天线高度高于轨道30m。
基站与铁轨垂直距离设计原则
老式GSM网络所支持移动速度普通为200Kmh，随着铁路运营速度大幅提高，对GSM网络性能带来了较大影响，最直接就是高速导致频偏效应，即多普勒频移。
多普勒频移简而言之就是接受机接近信号发射源时，接受到信号频率变高；远离信号发射源时，接受到信号频率变低。
设发射机发出信号频率为（f发），接受机接受到信号频率为（f收），发射机与接受机之间相对运动速度为V。
公式：f收＝（c±v)/λ＝f发±fd。其中c为电磁波在自由空间传播速度：3×10^8米／秒。fd即为多普勒频移，fd大小取决于信号波长λ及相对运动速度V。
由fd＝v/λ得出：当接受机与发射机之间以每秒一种波长速度作相对运动时，所产生多普勒频移即为1Hz。接受基接近基站，f收变大；接受机远离基站，f收变小。
图2-1 多普勒频移
下图是在不同车速下900M/1800M频偏测试成果：
车速（km/h）
频偏（Hz）
200
250
300
350
400
450
500
550
600
900M频段
167
208
250
292
333
375
417
458
500
1800M频段
333
417
500
583
667
750
833
916
1000
考虑入射因子（900M）
118
147
177
206
235
265
295
324
354
考虑入射因子（1800M）
235
295
354
412
472
530
589
648
707
表2-1 不同频段在同速度下频偏测试成果
入射因子为假设入射信号与车体呈45度角，实际高铁运营中，移动台和发射机之间必然存在角度，因而需要考虑入射角对频偏影响。依照下图可以看出，由于，中存在，运营在社区边沿火车频偏最大，变化较慢；而在通过基站近段0点时频偏最小，但频偏变化最大。
下面为一组典型参数：=1000m ，=900MHz，=600km/h。以及分别给出了在100m、80m、60m、40m、20m时仿真曲线。
图表 22 高铁模型频偏曲线（900MHz，600km/h）
为了减少多普勒频移对网络性能影响，在没有AFC（自动频率校正）算法保证前提下，应远离铁路建站，且尽量避免天线覆盖方向和铁路平行。
在移动台和发射机存在直射径场景，需要分析值和残留频偏影响。仿真成果如下：
图表 23 不同高铁速度下1阶环AFC残留频偏图（900MHz，Fcut=2Hz)
依照以上理论推算成果得出，如果城区目的时速为300km/h，。如果目的时速为450km/h，。在现实中，由于AFC频偏残留会减少信道解调性能。但是，频偏时变区都停留在基站尽端，电平信号强度较好，完全可以对抗一定频偏影响。
时速（k