摘 要：“無線引擎”數(shù)字射頻覆蓋系統(tǒng)，是新一代全數(shù)字化，射頻信號覆蓋系統(tǒng)，開創(chuàng)性地將軟件無線電技術引入射頻信號放大、轉發(fā)等移動通信網(wǎng)絡優(yōu)化產(chǎn)品中。克服了傳統(tǒng)模擬射頻放大技術帶來的噪聲及信號失真等一系列問題，將無線射頻處理技術推向新的技術高度。本文通過在京廣線X段高鐵應用“無線引擎”技術說明可行性和推廣前景。

關鍵詞：無線引擎；高鐵；軟件無線電；噪聲；信號失真

1 概況

XX高鐵位于京廣鐵路線，由于該鐵路段距離覆蓋基站較遠，到達鐵路的電平值較低，鐵路沿線經(jīng)常是切換頻繁、易發(fā)生掉話。

經(jīng)實地測試，覆蓋區(qū)內(nèi)基站密集，不存在弱覆蓋問題，重點是列車中的手機用戶進行通信時，由于受動車組列車高速移動過程中產(chǎn)生的多普勒效應以及列車材質對無線信號快衰減的影響，往往會發(fā)生切換混亂，無法接通，掉話等現(xiàn)象。

2 設計思路及專題分析

根據(jù)運營商要求，結合現(xiàn)場勘測，決定采用G網(wǎng)XX村基站第三扇區(qū)作為信號源。選用高性能數(shù)字直放站覆蓋系統(tǒng)方式來加強鐵路沿線的信號覆蓋。天線采用的是增益為17dBi、波瓣寬度為25°短背射天線4副。

2.1 下行覆蓋預測分析

在現(xiàn)今的無線網(wǎng)絡下行覆蓋預測分析中采用ALCATEL A9155 V6的標準傳播模型（SPM模型）以COST231-Hata經(jīng)驗模型為基礎，可用于150-2000MHz的無線電波傳播損耗預測。

2.2 SPM傳播模型

SPM模型的數(shù)學表達形式是：

2.3 SPM模型各系統(tǒng)含義

SPM模型默認值參見表1

根據(jù)相關測試發(fā)現(xiàn)，高速列車車體損耗約為20dBm左右，因此為了保證移動用戶的正常使用，在列車窗外信號應大于-60dBm。

通過以上計算，有效覆蓋區(qū)邊緣場強不低于-80dBm，我們的設計設想是合理的，能夠滿足設計指標的要求。

2.4 下行增益的確定

系統(tǒng)近端機輸出功率5dBm，2.5公里的光纖傳輸損耗為4dB（相當于電損耗8dB），器件損耗6.4dB，相關饋線接頭損耗為2dB，則：

遠端機接收信號電平=近端機輸出信號電平-光纖傳輸損耗-器件損耗-饋線接頭損耗

=5-8-6.4-2

=-11.4dBm

遠端機理想工作增益=遠端機額定輸出電平–遠端機接收信號電平

=43-（-11.4）

=54.4dB

初設增益=MIN（理想工作增益-（1～3）dB）

=51dB

2.5 系統(tǒng)上行噪聲電平分析

遠端機到施主基站的傳輸損耗=基站輸出功率–遠端機接收信號電平

=43dBm -（-11.4dBm）

=54.4dB

技術指標要求施主基站端口的噪聲電平≤-120dBm

所以遠端機上行輸出噪聲電平≤-120dBm+54.4dB=- 65.6dBm

由：遠端機上行噪聲電平=-120dBm+遠端機上行噪聲系數(shù)+遠端機上行增益

得出：遠端機上行增益=遠端機上行噪聲電平+120dBm–遠端機上行噪聲系數(shù)

=-65.6dBm+120dBm-5dB

=49.4dB

2.6 系統(tǒng)與周邊基站的切換分析

在該段專網(wǎng)覆蓋區(qū)信號采用的是不同小區(qū)的信號，故高速列車在通過該段區(qū)域時就會存在相關切換，為了保證切換的正常完成，在系統(tǒng)設計時就要考慮足夠的切換區(qū)域。

2.7 遠近分析

直放站發(fā)射功率為40W，本工程覆蓋區(qū)域內(nèi)手機最強接收電平為-45dBm，則此時鏈路損耗為46-（-45）=91dB，達到基站理想上行電平為-123dBm，此時需要手機發(fā)射功率為-123+91=-32dBm。

2.8 時延分析

本方案中從施主基站到最遠的光纖直放站距離假定為5Km（實際更?。?，光纖的時延為5μS/Km，高性能數(shù)字直放站時延為5μS。為消除手機MS到BTS的傳播時延，GSM系統(tǒng)采用MS提前一定時間來補償時延，時間提前量的取值范圍是0～233μS，即GSM系統(tǒng)中最大允許時延為TMAX=233μS。由于信號一來一回是雙向的，所以單向最大時延為233μS/2=116.5μS。

2.9 信源選取

根據(jù)本次鐵路覆蓋的地形、地勢及周邊基站分布圖，擬采用XX基站第二扇區(qū)為信源。

3 話務統(tǒng)計與分析

3.1 話務量估計

CRH的標準配置為8節(jié)車廂，額定載客人數(shù)為600人次，但目前也有加長型CRH配置，即由2列CRH合并組成16節(jié)車廂，這樣用戶人數(shù)就達到1200人。按照目前移動客戶滲透率65%計算，則這樣一班CRH的移動用戶為780人。以每用戶0.02ERL計算，則將帶來15.6ERL話務，查ERL B表（1%呼損）可得需要25個TCH，考慮到GPRS業(yè)務，專網(wǎng)小區(qū)至少配置4TRX。

設系統(tǒng)在呼損率B=0.02；

系統(tǒng)建設成功后，原有網(wǎng)絡如何調(diào)整

系統(tǒng)建設成功后建議對信源基站的信源小區(qū)TA進行設置，同時做好引入該小區(qū)的相鄰切換關系、兩基站扇區(qū)之間的優(yōu)先級等設置，充分利用資源。

4 結論

從路測回放和分析結果看，手機接收電平大致在-40dBm～-60dBm之間，動車組內(nèi)CQT手機測試切換正常，并且手機接收電平、手機發(fā)射功率和話音質量都正常。數(shù)據(jù)業(yè)務測試為鄭州至漯河整段數(shù)據(jù)統(tǒng)計：LLC下行數(shù)據(jù)吞吐率最高時達170kbit/s，RLC下行數(shù)據(jù)吞吐率最高時達190kbit/s，平均下行數(shù)據(jù)吞吐率50kbit/s，與下載文件包大小及開啟時隙有很大的關系。

XX高鐵開通后覆蓋的信號完全達到了預期的覆蓋目的（從覆蓋場強、通話質量、手機發(fā)射功率、時延等指標），遠遠超出傳統(tǒng)光纖直放站設備的覆蓋效果，同時系統(tǒng)開通后信源小區(qū)沒有出現(xiàn)指標惡化、下降等問題。這將對我們今后在諸如風景區(qū)的覆蓋、長途隧道群、高鐵專網(wǎng)、高速公路或省道的鏈式覆蓋、農(nóng)村的深度覆蓋等網(wǎng)絡規(guī)劃、網(wǎng)絡優(yōu)化等提供了新的思路和解決方案。

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