高速铁路覆盖 篇1
中国铁路已步入高速时代, 预计2020年, 200km/h速率以上的中国高速铁路将超过1.8万公里。如何在高速移动的环境下为用户提供良好的移动通信网络服务, 是自有高速铁路以来移动通信运营商一直在进行研究解决的问题。
和常规的CDMA网络覆盖规划相比, 高速铁路覆盖规划具备一定的特殊性。找准高铁覆盖的关键问题才能在高铁沿线的深度覆盖、精细优化上做到更精准。如图1所示。
高铁覆盖的4个标志性因素
高铁网络覆盖主要体现在4个标志性因素上:多普勒频移、车体穿透损耗、切换问题和覆盖区域地形多样性。
多普勒频移
多普勒频移问题是指在高速移动的情况下, 接收端的信号频率会发生偏移, 导致基站和接收机的相干解调性能降低。
◆对接收机的影响
CDMA采用相干解调, 要求接收机本地解调载波与接收信号的载波同频, 载波频率的抖动对接收机的解调性能产生影响;同时, 1X采用高通CSM6700芯片, DO RevA采用高通CSM6800芯片, 频移的最大取值为分别为1440Hz和960Hz。根据多普勒频移公式计算得到接收机允许的最大移动速度为972km/h和648km/h。此速度远高于高速铁路最大运行时速, 芯片解调容限满足要求。
◆对基站的影响
由于多普勒频移的存在, 导致基站和手机的相干解调性能降低。可考虑在链路预算时在原有的Eb/Nt取值上增加3dB。
切换问题
切换问题是指高速移动导致切换时更易掉话, 对切换的要求远高于普通场景。
在切换区大小不变的前提下, 速度越快的终端穿过切换区的时间越小。因此, 当终端的移动速度足够快, 以至于穿过切换区的时间小于系统处理的软切换最小时延, 此时会导致掉话产生。在对高速铁路覆盖基站的参数设置时需要考虑设置最小的切换区, 满足高速火车在高速运行时的切换需求。最小切换区的大小可根据列车时速大小与软切换时延计算而得。软切换时延一般取300ms, 因此, 最小切换区大小主要取决于列车移动速度。
目前的高铁设计最高时速为350km/h, 根据公式计算得最小软切换区为29m。
沈大高铁CDMA覆盖案例
我们就沈大高铁的CDMA无线网络覆盖进行研究, 主要用于覆盖高速铁路客运专线的用户, 包括车站候车和高速列车上的乘客。
沈大高铁概况
沈大高铁贯穿辽宁省铁岭、沈阳、辽阳、鞍山、营口、大连6个地市, 全长553km。为双线电气化铁路, 平均时速200km/h以上。2011年竣工通车。沈大高铁内共设有15个车站。
沈大高铁设计采用的高速列车为长春轨道客车公司和法国阿尔斯通公司联手合作制造的CRH5车型, 8辆编组, 全长211.5m, 车体最大宽度3200mm, 车辆高4270mm。
覆盖问题的解决
◆多普勒频移问题的解决
高铁覆盖中对抗多普勒效应的途径主要有两种:一是设备采用频偏纠正法克服多普勒频移的影响, 二是从根本上降低多普勒频移和频移变化率。无线网络规划设计一般从第二种方案出发。多普勒频移变化率和f成正比, 和d成反比。取f=2.1GHz, Fdr=5.8Hz/m, 则不同速度时要使得最大多普勒频移变化率不超过Fdr (多普勒频移变化率门限) 所需的基站到铁轨的最小垂直距离如表1所示。
需要说明的是, 当基站距离铁轨非常近时, 最大多普勒频率变化率虽然非常大, 但持续的时间很短, 系统整体性能受影响也较小, 因此隧道中采用漏缆方式覆盖可以达到很好的效果。
根据《中华人民共和国铁路运输安全保护条例》第四十一条:沿铁路两侧新建、扩建建筑工程, 应符合以下规定:高速铁路两侧的建筑工程与轨道中心线的距离不得小于50m;铁路干线两侧的建筑工程与轨道中心线的距离不得小于20m;铁路支线、专用线两侧的建筑工程与轨道中心线的距离不得小于15m;铁路两侧的围墙与轨道中心线的距离不得小于10m, 围墙的高度不得大于3m。对于沈大高铁的覆盖基站, 基站到铁轨的最小垂直距离取84米即可。
沈大高铁覆盖基站间距:
密集城区基站间距为500m左右;一般城区基站间距为1km左右;郊区基站间距为2km左右;农村基站间距在4km左右。
◆车体穿透损耗问题的解决
如图2所示, 基站天线与所覆盖高速火车的掠射角越小, 列车穿透损耗就越大, 当掠射角等于10°的时候, 车厢平均穿透损耗为24dB左右, 当它等于5°时, 车厢平均穿透损耗上升到29dB, 当掠射角接近0°的时候, 车厢平均穿透损耗呈现快速上升的状态。所以合理地控制掠射角, 将能够更好更省地满足高速铁路覆盖目标。对于沈大高铁的基站设计时一般考虑掠射角控制在10°以上为宜。
◆切换问题的解决
CDMA网络三种切换方式:软切换、硬切换和虚拟软切换。具体如表2所示。
多种不同时速下的切换环境:25 0km/h、300km/h、350km/h、400km/h。
双向切换, 覆盖重叠区=切换距离×2。
结论
高速铁路覆盖 篇2
关键词：TD-LTE,高铁,吞吐量,成功率,同异频组网
高铁作为一种高效经济的城际交通方式, 日渐成为人们中长距离出行的首选, 商务旅行较多, 中高端客户较集中, 较多的移动办公和网络娱乐休闲需求, 高铁通信逐步成为各运营商品牌竞争, 获取经济利润的新领域。
高铁运输网络带来了高效交通和舒适体验, 但高铁途径城市、平原、高山、丘陵、隧道等几乎所有无线环境, 这对于移动通信, 特别是处于起步阶段TD-LTE网络技术是非常严峻的挑战。
一、测试环境与内容
1.1测试环境
主测基站系统带宽全部设置为20M, 频段为1800MHz-1900MHz, 上下行时隙配比为3:1, 特殊子帧配置3:9:2。具体站点配置参数如表1:
高铁测试覆盖区域周边地形以平原地形为主, 全长约60km左右, 列车全程行驶时间15分钟左右, 测试小区呈线性分布, 实际测试中正常使用小区数为54个, 站间距平均1km左右, 天线平均挂高34.6米。TD-LTE站点以一个主站 (BBU) 带多个远端 (RRU) , 并通过远端 (RRU) 小区合并方式形成超级小区来实现线性覆盖区。
车体穿透损耗高达12~24d B, 对基站和终端的杂散性能和接收灵敏度等提出了更高的要求。高速移动带来较大的多普勒频偏, 严重影响了基站侧和终端侧的性能。频繁切换导致掉话和脱网的风险增加, 带来极差的用户体验。
测试TD-LTE站点分布及测试路线如图1所示:
1.2测试内容
本次试验测试分为四个部分, 分别为接入成功率测试、切换成功率测试、TM2/TM3模式性能对比以及同频/异频组网性能对比。
(1) 接入成功率测试分为单UE在空载和70%下行模拟加载条件下的接入测试, 四个UE在一趟高铁列车上进行空载和70%下行模拟加载条件下的接入测试; (2) 切换成功率测试为两部终端在同一趟高铁列车上, 其中一个测试终端进行下载业务, 一个测试终端进行上传业务, 考察空载和70%下行模拟加载情况下的小区覆盖、切换成功率和上下行吞吐量; (3) TM2/TM3模式性能对比测试过程与切换成功率测试类似, 网络侧设置成强制TM2模式和强制TM3模式, 对比两种模式下终端的切换性能及上下行吞吐量; (4) 同频/异频组网对比测试过程与切换成功率测试类似, 网络侧设置小区为中心频点在1885MHz上的同频组网和中心频点分别为1885MHz、1895MHz的异频组网, 对比两种组网方式下终端切换性能及上下行吞吐量。
二、测试方法及步骤
2.1接入成功率测试
(1) 高铁车厢内, 1部TD-LTE终端开机并处于IDLE态。 (2) 系统侧和终端同时监测信令; (3) 终端发起Attach流程, 接入后ping PDN服务器, 保持15秒后挂断。间隔5秒后, 终端再次发起Attach流程; (4) 重复以上过程100次。记录每次测试的连接建立成功/失败/掉线情况, 接入后能ping通PDN服务器则判为接入成功; (5) 下行模拟加载70%, 重复步骤3~4; (6) 使用4部终端, 重复步骤3~5。
2.2切换成功率测试
(1) 高铁车厢内, 2部TD-LTE终端开机并处于IDLE态。 (2) 系统侧和终端同时监测信令。 (3) 3部终端发起Attach流程, 第1部终端接入后发起下行FTP业务, 下载足够大的文件, 并保持数据传输。第2部终端接入后发起上行FTP业务, 上传足够大的文件, 并保持数据传输。 (4) 测试过程中如发生掉线, 应及时重新接入并继续测试。 (5) 终端侧或系统侧及时监测切换情况及次数, 发起切换尝试次数不少于50次。 (6) 下行模拟加载70%, 重复步骤3~5。
2.3 TM2/TM3模式性能对比测试
(1) 小区配置10MHz同频组网, 中心频点1885MHz。 (2) 高铁车厢内, 2部TD-LTE终端开机并处于IDLE态。 (3) 系统侧和终端同时监测信令。 (4) 下行模拟加载70%; (5) 终端发起Attach流程, 一部终端接入后发起下行FTP业务, 下载足够大的文件, 并保持数据传输。另一部终端接入后发起上行FTP业务, 上传足够大的文件, 并保持数据传输。 (6) 测试过程中如发生掉线, 应及时重新接入并继续测试。 (7) 在高铁信号连续覆盖区域, 一直保持业务, 记录全程平均吞吐量, 切换次数和切换成功率。 (8) 小区配置10MHz异频组网, 中心频点1885MHz、1895MHz;重复步骤2~7。
2.4同频/异频组网对比测试
(1) 小区传输配置TM2。 (2) 高铁车厢内, 2部TD-LTE终端开机并处于IDLE态。 (3) 系统侧和终端同时监测信令。 (4) 下行模拟加载70%; (5) 终端发起Attach流程, 一部终端接入后发起下行FTP业务, 下载足够大的文件, 并保持数据传输。另一部终端接入后发起上行FTP业务, 上传足够大的文件, 并保持数据传输。 (6) 测试过程中如发生掉线, 应及时重新接入并继续测试。 (7) 在高铁信号连续覆盖区域, 一直保持业务, 记录全程平均吞吐量, 切换次数和切换成功率。 (8) 小区传输模式配置TM3;重复步骤2~7。
三、测试结果及分析
3.1接入成功率测试 (如表2)
高铁测试路线上, RSRP小于-105d Bm的概率为0.86%, 整体覆盖优秀 (如表3) 。
与密集城区相比, 高铁场景小区呈线性分布, 拓扑结构简单, 在单小区覆盖控制好的情况下, 整体SINR水平较好, 其中, 空载条件下SINR小于-3d B的概率为1%, 即使在下行模拟加载情况下, 由于邻小区数量有限, 因此与密集城区相比SINR恶化幅度小。
3.2切换成功率测试 (如表4)
3.3TM2/TM3模式性能对比测试 (如表5)
3.4同频/异频组网对比测试 (如表6)
四、总结与建议
本项测试用例有效的评估了TD-LTE的覆盖能力, 获得如下结论: (1) 20MHz同频组网条件下, 高铁上各项KPI指标均能满足目前用户使用需求; (2) TM2与TM3相比, 高铁场景下使用双流下行数据调度可以带来下行流量增益; (3) 10MHz与20MHz组网相比, 单用户吞吐量偏低, 用户感知相对差; (4) 异频组网与同频组网相比, 切换成功率有所提高, 从实测结果看上下行吞吐量并未获得增益。
本项测试还存在一些问题, 建议如下: (1) 高铁组网下, 需要做好单小区覆盖控制, 过覆盖会导致切换关系复杂, 引发切换失败、掉话等异常;注意规划设计好各小区的方位角和下倾角, 防止过覆盖、主覆盖不明显、主服务小区覆盖交替出现时, 终端容易发生乒乓切换等问题。 (2) TD-L采用2个RRU的方案进行小区合并, 可以通过测试获取RSRP的分布比例, 确认整体覆盖是否符合集团规范要求; (3) 若存在弱覆盖的情形, 可以通过调整RS功率、工程参数等方法进行弥补; (4) 目前PCCPCH功率配置为33d Bm, RS功率配置为9或12d Bm; (5) 切换性能可以通过LTE协议中的相关参数调整进行保证, 如切换参数, 包括触发门限、Time to Trigger、小区个体偏移、T304等; (6) 调整随机接入类相关参数, 包括Preamble的期望接收功率、Preamble最大发送次数等解决小区数量增多、切换次数增多等问题; (7) 现阶段高铁不建议与周边大网同频组网, 在宏蜂窝同频组网条件下吞吐量有一定程度下降的, 高铁与公网同频组网时性能可能也会有所下降; (8) TD-L和TD-S都工作在F频段, 但其中心频点不同, 且保留一定频带隔离度, 并通过上下行时隙及特殊子帧配比规避交叉时隙干扰; (9) 建议高铁专网与周边公网同频组网研究后续专项开展, 可以结合e ICIC等算法进行研究。
参考文献
[1]王映民, 孙韶辉TD-LTE技术原理与系统设计.人民邮电出版社.2011.3
高速铁路覆盖 篇3
1、高铁运行环境对无线移动通信的影响分析
1.1 高铁运行环境与无线移动通信特征概述
上。如下表1所示，为国内外不同类型高铁列车的无线信号车体损耗情况表。
此外，在高速铁路无线移动通信中，移动通信信号与列车车厢入射面形成的夹角，对于无线信号的车体损耗值也具有一定的影响作用，通常情况下，高铁列车车体的入射角越小，那么造成的无线移动信号车体损耗值就越大，如下图1所示，为高铁列车入射角与信号车体损耗的关系图。根据下图所示变化情况可知，在高铁入射角低于10度时，无线信号的车体损耗呈现急剧增大变化，因此，在进行高铁无线移动网络规划建设中，应注意结合这种变化规律进行规划应用（见图1）。
1.2.3 越区切换对于无线移动通信的影响分析
除上述因素外，在高铁运行过程中，列车运行造成的无线移动通信越区切换，也对于高铁无线移动通信具有一定的影响作用。高速铁路列车运行过程中，对于较小的信号切换区域，列车可以快速的进行穿越，因此在小区域停留的时间就会比较短，并且列车运行速度越快，进行无线信号越区切换的时间就越短。当高铁列车的运行速度达到一定的速度值时，也就是信号越区切换的停留时间比无线移动通信网络系统的切换处理最小时延还小时，就会在无线移动通信过程中出现手机通话掉话现象。此外，高铁列车运行过程中，会经过各个不同的信号服务行政区域，不同行政区域之间的无线信号设备、传输等可能会存在不同，这对于无线移动通信也会产生一定的不利影响。
总之，根据上述高速铁路环境对于无线移动通信的影响分析可知，高速铁路无线移动通信中，最为关键的技术问题就是无线网络的无缝覆盖以及快速切换问题，针对这些技术问题，在进行高速铁路无线移动通信网络的构建设计中，应注意既要满足车厢信号接收质量，又要避免切换影响，因此，在进行高速铁路移动通信网络建设中，就需要建设适合高速铁路移动通信的专用网络系统，提高高铁移动通信网络服务质量与水平。
2、高铁无线移动通信网络的无缝覆盖技术
高速铁路的无线移动通信网络的分布，尤其是高速铁路沿线的移动通信网络分布多是呈现链状结构，只有在高铁路线交汇处才会呈现比较明显的网状结构分布，因此，在进行高速铁路无线移动通信网络的规划构建中，要实现高铁无线移动通信网络的无缝覆盖，就需要对于移动通信基站的设置以及通信设备配置进行认真的分析研究，也就是要在高速铁路无线移动网络规划构建中，制定合理的建网策略，并且注意选择合适的无线网络覆盖技术进行建设应用，选择最优的移动通信基站位置，以保证高铁无线移动网络的合理与无缝覆盖实现。
2.1 高铁移动通信网络的构建策略
在进行高速铁路无线移动通信网络的构建过程中，我国的三大移动通信网络运营商主要使用大网架构的组网方式，将高铁移动通信网络基站设置在大网架构范围内，利用原有的通信网络结构进行有效的优化补充，以实现新网络架构的构建形成。结合现有的建网实际，主要有高铁沿线无线网络覆盖补盲建网策略以及地面高铁专网构建方案策略、车地结合高铁专网构建策略等。
2.2 高铁移动通信无线网络覆盖技术
在根据高铁移动通信网络构建策略，进行无线网络的无缝覆盖技术方案选择过程中，比较常用的高铁无线网络无缝覆盖技术方案主要有，无线通信基站与普通直放站相互结合的覆盖方案、无线网络数字直放站扩展小区的覆盖方案、列车中继转发覆盖方案以及高铁列车综合接入方案等。（如图2）的高铁无线移动通信基带处理单元与射频拉远模块相结合的扩展小区网络覆盖方案，也是高铁无线通信网络建设中比较常用的网络覆盖技术方案，在我国的京津城际以及沪宁高铁、武广高铁的移动通信网络中都有应用。
高速铁路覆盖 篇4
GSM公众网高速铁路覆盖方案的研究
对高速铁路区间内GSM公网覆盖方案的`规划技术要点进行深入研究,并对实际案例进行分析.
作 者：张磊 杨琪 Zhang Lei Yang Qi 作者单位：张磊,Zhang Lei(中兴通讯股份有限公司,天津,300024)杨琪,Yang Qi(铁道第三勘察设计院集团有限公司,天津,300251)
刊 名：铁路通信信号工程技术 英文刊名：RAILWAY SIGNALLING & COMMUNICATION ENGINEERING 年，卷(期)： 6(3) 分类号：U2 关键词：高速铁路覆盖 GSM 数字射频拉远系统高速铁路覆盖 篇5
GSM-R(GSM forRailway)系统的中文全称为铁路综合数字移动通信系统,是一种在GSM平台上专门为满足铁路应用而开发的数字式的无线通信系统。目前,我国的首批试点铁路青藏、大秦、胶济铁路线已开通使用。GSM-R系统在全国各条铁路干线和新建城际客运专线上逐步推广使用。我国GSM-R在上行885MHz～889MHz,下行930MHz～934MHz的频段内,除了具备GSM原有的功能特性,还有无线列调等功能,可提供中国铁路的特殊应用业务。目前已经实现的铁路应用业务有列车运行控制信息传送、旅客服务、货运跟踪服务以及通用无线分组业务等。
1 GSM-R网络覆盖
1.1 GSM-R网络组成
GSM-R系统包括网络子系统、基站子系统、运行与支持子系统和终端设备4部分,其中网络子系统包括移动交换子系统、移动智能网子系统和通用分组无线业务子系统。本文侧重于无线子系统的设计。
1.2 GSM-R网络覆盖要求
用来衡量GSM-R网络提供各种业务质量水平要求的就是服务质量。GSM-R网无线场强覆盖的服务质量应满足一定的要求,具体如表1所示。
1.3 GSM-R无线覆盖方式
GSM-R无线覆盖主要有普通单网、交织单网、同址双网和交织双网4种网络结构。
交织单网无线覆盖方案可以避免无线子系统单点故障,同时具有抗电力故障、自然灾害等优点,具有很高的可靠性。
1.4 GSM-R弱场覆盖
(1)弱场强区
场强覆盖受地形及建筑物影响最为明显。铁路是一个狭长的带状区域,其沿途经过的地方一般地形复杂、自然条件差,在实际网络规划中通常的难点是对一些典型弱场区域的覆盖,比如隧道、山丘、地下铁路、矿道等环境。
(2)弱场覆盖方式
常用的弱场覆盖方式有3种,分别是射频直放站+天线或漏缆方式、光纤直放站+天线或漏缆方式和室外型基站+天线或漏缆方式。
本文着重于隧道区段的覆盖,由于隧道的特殊地形,覆盖时常用光纤直放站+天线或漏缆来保证系统稳定性,如图1所示。
2 隧道弱场区覆盖方案
采用光纤直放站+漏泄同轴电缆的方案解决弱场区的场强覆盖,在距离弱场最近的基站机房设置光纤直放近端站,在弱场区设置光纤直放远端站。由于隧道长度不尽相同,也就有提供隧道覆盖的多种解决方案,实际过程中需在施工、效率和费用之间找到一个折中方案。
2.1 孤立短隧道覆盖方案
在隧道一端洞口外设基站或光纤直放站,隧道内敷设漏泄同轴电缆进行覆盖。
2.2 中长隧道覆盖方案
宜采用基站加光纤直放站加泄漏电缆进行覆盖。基站尽量安装在隧道进、出口,通过两端的直放站在中间形成叠加区,也可以增加一个洞外天线在洞外形成叠加区,隧道内安装光纤直放站,漏泄同轴电缆贯穿全隧道。
2.3 超长隧道覆盖方案
应该在洞内设置直放站保证洞内的叠加区切换。这些直放站分别引隧道两侧的基站信号源,切换区域在隧道内。
2.4 隧道群覆盖方案
在隧道内安放基站,保证叠加区切换。其他同前3种隧道覆盖方案。
3 铁路隧道覆盖方案及验证
3.1 无线设计覆盖指标及技术要求
(1)无线场强覆盖指标
按照铁道部无线设计覆盖指标规定,铁路场强覆盖指标按95%的时间和地点概率下,机车顶部接收天线处的最小接收电平不小于-95dBm考虑,余量14dB,95%概率阴影衰落储备取20dB,适合泄漏电缆和隧道天线辐射的场合。
(2)技术要求
越区切换重叠区长度为560米(例如铁路车速为200km/h,则重叠区长度为200000/3600×10=556m);时间色散15μs;时间提前TA值最大233μs,变化量15μs(在0.5s内)。
如图2所示可以计算出当ΔT=5μs时,L=1.706km,即直放站的漏缆覆盖距离最大应小于1700m。
结论:在区间,第一台光纤直放站(非定向天线)与基站的距离应小于2km;在隧道,直放站的漏缆覆盖距离最大应小于1700m。
直放站间的距离在满足传播损耗的前提下需根据时间色散情况合理地设置漏缆截断点的位置,一般两直放站间的总长以不超过2.6km为宜。基站距直放站及直放站间的距离主要受时间色散的限制。
3.2 铁路隧道覆盖方案及验证
采用光纤直放站结合漏泄电缆(LCX)的方案进行覆盖。光纤直放站单套设置,近端机和基站一起,远端机在隧道口,由单根光纤连接。隧道壁上挂设LCX。直放站发射功率:Po=30dBm;洞外天线(增益15dB)保证两小区的重叠区大于560米;合路器引入的插耗为3dB。
在验证方案可行性时,首先对直放站上行噪声进行估计,由直放站级联噪声确定一台基站可带的直放站数目,再分析直放站上行噪声。最后对LCX(下行)覆盖、上行链路覆盖及空间场强进行计算。若计算出上下行链路达到平衡且满足最小接受电平的要求,则说明漏缆的覆盖满足需求;此外如果空间场强计算出的值符合最小电平值的话,就保证了隧道外的覆盖。涉及的公式包括如下。
(1)直放站级联噪声:NFt=Nf+10log(M)(设M台直放站的噪声系数Nf相等),由此可知一台基站可以带3台直放站。
(2)直放站上行噪声:基站带一台直放站时,可以取G1=Lc-4这时直放站对基站底噪声没有影响(Lc耦合衰减)。基站带3台直放站时,只能取G1=Lc,这时直放站对基站底噪声抬高5.5dB。Nf使C/I比增加,按照C/I>6dB+6(保护门限),实际C/I>9+6+Nft+Nb=23～27dB(基站),因此直放站的上行最小输入电平=基站底噪-C/I=-98dBm～-94dBm。
(3)隧道链路计算—漏缆覆盖(下行链路覆盖计算公式):式(1)中,Pr为隧道内接收到的覆盖场强;Po为Lt直放站下行输出到漏缆的功率dBm;Lt为漏缆的线路衰减(Attenuation)dB/100m;Lc为漏缆的耦合损耗(CouplingLoss)dB;Lp为附加损耗,等于连接电缆加电缆接头的损耗(6dB);La为保护电平储备,考虑老化、天气等因素(6dB);D为漏缆长度(m)。
(4)链路计算——上行链路覆盖计算公式:
式(2)中,Pur为直放站接收到的上行功率;Pmo为移动台发射的功率dBm;Lt、Lc、Lp、La、D同式(1);Lu为合路器的插入损耗(约3dB)。
(5)空间场强计算:
移动台接收到的最小场强
式(3)中,Gtx为直放站发射天线增益(采用60度平板天线时为15dB);Grx为移动台天线增益(设为2dB);Ls为空间损耗,Ls=32.45+20lgf(MHz)+20lgD(km);Lb为衰落储备(平原地区0.1%的中断率时为18dB)。
(6)以典型隧道(292米)为例,如图3所示,计算上述参数,验证方案可行性。
下行链路计算。由式(1)可知隧道远端350米处,最小接收场强:
洞外天线的输入功率为:
由式(3)可知距离1000米处,最小接收场强:
上行链路计算。由式(2)可知直放站最小接收功率:
空间MS距离1000米处,根据空间传播公式洞外天线的接收场强:
传输到直放站输入口的最小功率:
由上述计算可得,上下行链路达到平衡,空间场强也符合标准且满足无线场强的覆盖要求,即可说明隧道覆盖方案的可行性。
4 结束语
本文进行了基于GSM-R数字移动通信系统铁路隧道区段的无线覆盖设计。通过对GSM-R系统组网方式及无线网络覆盖的分析,提出隧道弱场区覆盖的解决方案。根据铁路隧道的分布特点,分析铁路GSM-R弱场覆盖的典型类型,选择相应的设计方案,实现铁路隧道GSM-R无线覆盖的模拟算法及链路计算,并进行相应的系统参数设置,结果表明铁路隧道区段覆盖设计满足铁路运行的通信需求和无线覆盖要求。
参考文献
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高速铁路信号系统 篇6
近年来,我国高速铁路建设取得了迅猛发展,截至2011年底,高速铁路营业里程达7 531 km(不包括台湾地区),在建高速铁路1万多千米,已成为世界高速铁路运营速度最高,运营里程最长、在建规模最大的国家.铁路信号系统是为了保证铁路运输安全而诞生和发展的,它的第一使命是保证行车安全,没有铁路信号,就没有铁路运输的安全.随着列车运行速度的提高,完全靠人工望、人工驾驶列车已经不能保证行车安全了,当列车提速到200km/h时,紧急制动距离将达到2 km(常用制动距离超过3 km),因此,国际上普遍认为当列车速度大于时速160 km时,必须装备列车运行控制系统(简称列控系统),以实现对列车间隔和速度的自动控制,提高运输效率,保证行车安全.要实现列车自动控制,需要解决许多关键技术问题,例如:车-地之间大容量、实时和可靠信息传输,列车定位,列车精确、安全控制等,需要车载设备、轨旁设备、车站控制、调度指挥、通信传输等系统良好的配合才能实现,以现代列车运行控制技术为核心的信号系统可以称为现代铁路信号系统.高速铁路装备了列控系统后,提高了列车运行速度和行车密度,同时对中国铁路信号技术还具有积极的促进作用,但由于发展速度太快,设备、标准、管理与养护都免不了存在一些缺陷和不足.本文作者简要阐述了中国列车运行控制系统为我国铁路发展所产生的促进作用,也对现有系统存在的若干问题进行了分析,在分析的基础上,针对今后中国列车运行控制系统的建设提出了改进建议.中国列车控制系统（CTCS）
2003年,铁道部参照欧洲列车运行控制系统(ETCS)相关技术[3],根据中国高速铁路建设需求制定了5中国列车运行控制系统(CTCS)技术规范总则(暂行)6,以分级的形式满足不同线路运输需求.CTCS系统由车载子系统和地面子系统组成.地面子系统包括:应答器、轨道电路、无线通信网络(GSM-R)、列控中心(TCC)/无线闭塞中心(RBC).车载子系统包括:CTCS车载设备、无线系统车载模块等.CTCS依次分CTCS-0~CTCS-4共5个等级, 以满足不同线路速度需求.CTCS0级为既有线的现状;CTCS1级为面向160 km/h以下的区段;CTCS2级为面向干线提速区段和200~250 km/h高速铁路;CTCS3级为面向300~350 km/h及以上客运专线和高速铁路;CTCS4级为面向未来的列控系统.TCS-2级列控系统[5]是基于轨道电路和点式应答器传输列车运行许可信息,并采用目标-距离模式监控列车安全运行的控制系统.地面一般设置通过信号机,是一种点-连式列车运行控制系统.在CTCS-2级列控系统中,用轨道电路实现列车占用及完整性检查,并连续向车载设备传送空闲闭塞分区数量等信息.用应答器向车载设备传输定位、线路参数、进路参数、临时限速等信息.列控中心具有轨道电路编码、应答器报文储存和调用、区间信号机点灯控制、站间安全信息传输等功能.同时,列控中心根据轨道电路、进路状态及临时限速等信息,产生行车许可,并通过轨道电路及有源应答器将行车许可传递给列控车载设备.列控车载设备根据地面设备提供的信号动态信息、线路参数、临时限速等信息,结合动车组参数,按照目标-距离模式生成控制速度,监控列车安全运行.CTCS-3级的列控系统[6]是基于无线通信网GSM-R传输列控信息并采用轨道电路检查列车占用的连续式控制系统.CTCS-3级列控系统采取目标距离控制模式和准移动闭塞方式,地面可不设通过信号机,司机凭车载信号行车,同时具有CTCS-2级功能.CTCS-3级列控系统地面设备包括:无线闭塞中心、列控中心、轨道电路、点式应答器、GSM-R通信接口设备等.车载设备包括:车载安全计算机、GSM-R无线通信单元、轨道电路信息接收单元、应答器信息接收模块、列车接口单元等.在CTCS-3级列控系统中,无线闭塞中心根据轨道电路、联锁进路等信息生成行车许可,并通过