高速铁路客运专线CDMA语音切换的优化探讨
【摘 要】高铁上,手机要在高速移动的情况下保持通话,需在高铁沿线站点间发生大量切换,因此做好针对高铁网络之间的切换优化将十分重要。通过对高速铁路的CDMA网络特点进行理论分析,结合实际优化经验以及具体案例分析,探讨了高铁CDMA网络几种切换的优化方法。
【关键词】CDMA 高速铁路 重叠覆盖区 BSC间软切换
[Abstract] When a mobile phone keeps talking in the condition of high-speed movement, it undergoes a large number of switches along high-speed railway lines. Therefore, switches between high-speed railway networks are very important. Firstly, characteristics of high-speed railway CDMA network were analyzed. Then, combined with specific cases, several switch optimization methods of high-speed railway CDMA network were discussed.
[Key words]CDMA high-speed railway overlapping coverage area BSC soft switching 1 引言
高铁车厢穿透损耗大：车厢密闭,车体穿透损耗大,最高穿透损耗达24dB；车速较快：通常高铁时速达200km/h以上；列车运行地形复杂：高速铁路连接不同地市,通常会穿过不同的地形、地貌,需要针对不同的情况进行相应覆盖及切换优化。基于以上特点,本文接下来将对高铁CDMA网络切换的优化进行探讨。 2 高铁CDMA网络的切换优化 2.1 合理的站址选择
铁路沿线信号覆盖通常是使用专网和大网相结合的方法,专网只覆盖铁路,对高铁覆盖质量有保证,其投资成本较高,需控制好覆盖范围,避免对铁路外站点造成干扰；而大网覆盖需要兼顾大网用户,投资成本低,但调整的灵活性较低,因此规划时需要对专网和大网的优劣进行比较,选择合适的规划方案。
鉴于高铁专网网络的基础建设通常是在该专线开通运营前规划建设完毕,当高速铁路开始投入运营后,铁路上红线内的站点将基本无法再做变更,很难实施
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工程优化。因此只有在建设初期做好高铁网络的规划工作,进行站点开通时细致的工程优化,才能保证后期不会因为规划方案上的不足导致优化工作遇到瓶颈而无法调整。
对于高铁沿线大网站点,对站点站址的选择需要考虑以下几个因素： （1）掠射角
基站与铁路的合理距离与掠射角和基站站间距有关,掠射角即基站天线主瓣方向和铁路铁轨之间形成的夹角,如图1所示： 掠射角和车厢穿透损耗的关系如图2所示：
由上可知,高铁基站“掠射角”设计的大小对信号覆盖影响较大。 （2）站轨距 1）最小垂直距离
在保证掠射角大于10°的条件下,根据“临界掠射角”与基站的站间距即可确定基站距铁轨的最小垂直距离范围,其具体计算方式如下：
其中,S为基站站间距；H为基站距铁轨最小垂直距离。基站距铁轨垂直距离最小应大于该H值,如当S=2km,则H=176m,即此时基站应距离铁路176m以上。 2）最大垂直距离
由于CDMA网络的覆盖受限为上行,根据CDMA网络上行链路预算,宏站扇区覆盖半径约为1.5km,若该扇区与衔接扇区站间距为S,则最大垂直距离约为： （3）根据掠射角不宜太小的要求,针对高铁弯道线路,如需建设基站,基站站址宜选择在弯道内侧。 （4）足够的重叠覆盖区 2.2 更软切换
高速铁路沿线常有这样的站点：站点位置位于铁路边上,使用该站的两个扇区分别覆盖铁路沿线的两个方向,当列车通过该路段时需要在这两个扇区间进行更软切换。但是由于两个扇区间的重叠覆盖区不足,而高铁列车车速较快,导致两个扇区间的更软切换失败而掉话。造成该类掉话的主要原因是站点与铁路的垂直距离过小,或是两个扇区间的夹角较大。
以衔接站点站间距为2km、基站离铁路垂直距离最小为176m为例,同站址两扇区两个方向均以掠射角临界值10°覆盖铁路,两个扇区的水平波瓣角均为
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65°,如图3所示：
这两扇区之间大约有350m距离的铁路是依靠两扇区的旁瓣覆盖,而各自正面方向在铁路上重叠区的区域仅有62m左右,需要足够强的后瓣才能满足此处高速列车在250km/h下约138m左右重叠覆盖区的需求。但在实际网络中,旁瓣和后瓣的信号强度往往较弱且不稳定,导致该处两扇区切换成功率较低。
为避免出现该情况,需在站点初期规划中就要考虑到两扇区的重叠覆盖区问题,保证该站距离铁路足够远（如上文所述,建议距离铁路250m以上）,同时避免两个更软切换扇区间的夹角过大而使得这两个扇区在铁路上的重叠覆盖区过小,高速列车经过时信号快衰落,导致更软切换失败而掉话。 对于该类更软切换失败,除了进行站点位置的搬迁外,可以考虑如下的优化方案：
（1）同PN配置：将两个更软切换小区配置为同PN组扇区,避免了两个扇区间的切换。
优点：只需后台参数修改,简单易实施,能彻底解决问题； 缺点：修改为同PN组后两个扇区的容量减小,易拥塞。 （2）更改为单扇区双功分的站型。
优点：工程量小,优化效果明显,彻底解决该问题； 缺点：容量变小,易拥塞,无法单独调整单个方向的功率。
（3）一个扇区的信号通过功分覆盖两扇区之间切换区域,保证两个扇区足够的重叠覆盖区。
优点：两扇区容量不变,问题解决效果良好；
缺点：增加一面天线,需增加投资,若站点位置距离铁路非常近,无法保证问题彻底解决。
（4）天馈调整：调整两扇区间夹角,或者更换前后比较小的天线,配合调整切换参数进行优化。
优点：实施简单,容量不变；
缺点：覆盖范围变化,需做好覆盖控制,优化效果不明显。 2.3 BSC内软切换
在高速铁路上通话时,终端需要进行大量的软切换,高速铁路上软切换成功率的优化与大网相比,需要注意的是较高的车速对切换小区之间重叠覆盖区的要求。
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