高速铁路动车组的CDMA无线网络优化

高速铁路动车组的CDMA无线网络优化摘要：随着武广、福厦等时速在350公里以上的客运专线相继落成，人们出行方式的选择、工作环境的变化也将随之改变。乘客不仅希望能体验到高速铁路带来的便利生活，也期待享受到无处不在的通信效劳。中国铁路已步入高速时代，预计2021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效劳，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。通信技术的开展日新月异，移动业务的蓬勃开展已经渗入了人们生活的方方面面，给人们生活带来了极大便利。移动通信的开展迅速，随着移运网络的开展，

CDMA网络建设规模逐渐扩大，CDMA是移动通信领域中开展最快的数字无线技术之一，它提供的各类业务在信号质量、平安性、功耗和可靠性等方面都表现出很强的技术优势。本文介绍了CDMA网络无线传播、原理、信道等。对网络关键指标：呼叫建立成功率、掉话率等问题进行了详细分析，提出解决方法，给出优化过程中的案例。分析目前CDMA网络现状。网络由于原来话务量少基站建设的少，选止高山站较多，用户不断上涨，网络规模不断扩大，随之而来的网络规划、选址不合理引起网络质量的问题就表达出来了，本文结合案例，说明了一个网络只有将规划与优化结合起来才会更好。并给出CDMA网络优化的详细流程，并结合高速动车组的网络优化实施案例，进行优化的整体流程实施。通过流程的实施说明拥有个完整的优化流程，并严格实施，这样网络规划与优化才能够真正的结合起来，优化出一个更好的网络。关键词：高速铁路动车组CDMA无线网络优化1引言2021年春节，武广高速铁路正式投入春运，高达350公里的时速，将武汉与广州之间的铁路旅行时间从11小时拉近到3小时。从年初一开始，每天都有武汉和广州两地的旅客相互拜年，早上人还在武汉，黄昏那么赶回广州。1000多公里的路程，来回也不过六个小时。春运，让更多的中国人感受到了高铁的魅力。武广高铁仅仅只是一个开始，随着郑西、福厦等高铁客运专线投入运营，以及在未来两三年从北京到上海，从上海到武汉、成都、昆明的高速铁路的建成通车，到2021年，以四纵四横为主骨架的高速铁路网将引领我国全面进入高铁时代。这个世界最大的高速铁路网，将把经济最兴旺的长三角、珠三角、环渤海地区，及其他城市密集地区紧紧相连。与此同时，全球也掀起了高速铁路建设热潮，俄罗斯、法国、西班牙等国纷纷投入巨资。欧洲铁路工业联盟称，2021年世界各国在高速列车方面的投入将升至1500亿欧元。美国总统奥巴马在今年的?国情咨文?里也一度放话：“我们没有理由让欧洲和中国拥有最快的铁路。〞在市场竞争日益剧烈的今天，优质的网络是保证市场占有率的前提，是企业核心竞争力的表达。及时准确的优化工作不但可以有效提高网络效益，而且能够提升企业的公众形象力，为进一步的市场扩展打下坚实的根底。CDMA是码分多址的英文缩写(CodeDivisionMultipleAccess)，它是在数字技术的分支--扩频通信技术上开展起来的一种崭新而成熟的无线通信技术。CDMA技术的原理是基于扩频技术，即将需传送的具有一定信号带宽信息数据，用一个带宽远大于信号带宽的高速伪随机码进行调制，使原数据信号的带宽被扩展，再经载波调制并发送出去。接收端使用完全相同的伪随机码，与接收的带宽信号作相关处理，把宽带信号换成原信息数据的窄带信号即解扩，以实现信息通信。CDMA系统是一个自干扰系统，某个用户相对于其他用户来说就是干扰，每个小区也会对其它小区构成干扰，尤其是同载频的邻区。同时，小区具有呼吸功能，网络负载越高，干扰越大，覆盖范围越小;反之网络负载越小，干扰越小，覆盖范围越广，网络的覆盖范围与容量都是随时变化的，每个扇区的容量是一种软容量。因此基于CDMA技术的网规网优相比基于GSM技术的网规网优要复杂的多，不是增加几个基站就可以提高系统性能。因此，功率控制在CDMA网络中显得尤为重要，也是CDMA的核心，通过功控，有效地解决“远近效应〞。因此从另外一个概念来讲，CDMA系统本身就是一个功率控制的系统，链路性能和系统容量取决于干扰功率的控制程度。因此，干扰分析、功率配置和切换规划等工作显得非常必要。但是由于各种因素相互制约，往往牵一发而动全身。比方软切换，它虽然能够降低用户切换过程中的掉话率，但是当某个用户在进行软切换时，同时可以与激活集中的多个基站建立业务信道，这样也就占用了多个基站的资源，即浪费了网络容量。因此在网络规划优化过程中，众多特性需要综合考虑。所谓无线网络，既包括允许用户建立远距离无线连接的全球语音和数据网络，也包括为近距离无线连接进行优化的红外线技术及射频技术，与有线网络的用途十分类似，最大的不同在于传输媒介的不同，利用w/19599.htm"无线电技术取代网线，可以和有线网络互为备份。网络优化是移动通信网络建设中的一个非常重要的过程，其目的就是要改善网络的通信质量。采用快速有效的网络优化方法，改善网络的性能和效劳质量成为移动通信网络运营商所关注的重要问题之一。网络优化即通过对频率设计、基站参数、网络结构等一系列调整措施，建设一个话音清晰、覆盖良好、接通率高的优质通信系统。网络优化是一个复杂的工程，目的是对投入运行的网络进行参数采集、数据分析，找出影响网络质量的原因，通过技术手段或参数调整使网络到达最正确运行状态的方法，使网络资源获得最正确效益，同时了解网络的增长趋势，为扩容提供依据。网络选址、选型等那么是一个良好的网络的保证，如果没有良好的规划，优化即使做得再好也不能将一张大型的网络优化好，只有在规划时将网络中的各种方面的东西全部考虑到，其中包括选址的周边地形、地貌、无线环境、基站高度，设备天馈选型等等，一张大型的网络只有规划时考虑得全面，才能够将网络骨胳打建得好，这样才能够保证网络的优化，用优化的思想来指导网络规划，将规划与优化结合起来才能够真正做好一张完美的网络。无线网络优化分为两个阶段，一是工程优化，即建网时的优化，主要是网络建设初期以及扩容后的初期的优化，它注重全网的整体性能;二是运维优化，是在网络运行的过程中的优化，即日常优化，通过整合OMC、现场测试、投诉等各方面的信息，综合分析定位影响网络质量的各种问题和原因，着重于局部地区的故障排除和单站性能的提高。通信是衡量一个国家或地区经济文化开展水平的重要标志，对推动着社会进步和人类文明的开展有着重大的影响。随着全球移动用户数量的迅猛增长，移动通信网络的建设显得尤为重要。移动通信网络的开展飞速，先进的CDMA技术也将成为第三代移动通信的主流，随着用户的不断增加，网络建设力度的不断加大，网络优化将伴随工程优化的全过程。网络优化是移动通信网络建设中的一个非常重要的过程，其目的就是要改善网络的通信质量。采用快速有效的网络优化方法，改善网络的性能和效劳质量成为移动通信网络运营商所关注的重要问题之一。网络优化即通过对频率设计、基站参数、网络结构等一系列调整措施，建设一个话音清晰、覆盖良好、接通率高的优质通信系统。网络优化是一个复杂的工程，目的是对投入运行的网络进行参数采集、数据分析，找出影响网络质量的原因，通过技术手段或参数调整使网络到达最正确运行状态的方法，使网络资源获得最正确效益，同时了解网络的增长趋势，为扩容提供依据。网络选址、选型等那么是一个良好的网络的保证，如果没有良好的规划，优化即使做得再好也不能将一张大型的网络优化好，只有在规划时将网络中的各种方面的东西全部考虑到，其中包括选址的周边地形、地貌、无线环境、基站高度，设备天馈选型等等，一张大型的网络只有规划时考虑得全面，才能够将网络骨胳打建得好，这样才能够保证网络的优化，用优化的思想来指导网络规划，将规划与优化结合起来才能够真正做好一张完美的网络。网络优化是指对正式投入运行的网络进行数据采集、数据分析，找出影响网络运行质量的原因，并且通过对系统参数的调整和对系统设备配置的调整等技术手段，使网络到达最正确运行状态，使现有网络资源获得最正确效益，同时也对网络今后的维护及规划建设提出合理建议。网络优化是运行维护工作的一个重要组成局部，是以日常维护位根底的更高层次的工作，它不同于规划和工程，又和规划、工程密不可分。网络优化是一项长期的、周而复始、螺旋上升性质的工作。网络优化，是一个需要系统优化工作，目的是为了使现网设备性能最大化的群体行为；是提升网络性能，提高客户满意度的一项必要且非常重要的工程行为。第一代移动通信技术：主要采用模拟技术和频分多址〔FDMA〕技术。受传输带宽限制，不能进行移动通信长途漫游，只是一种区域性移动通信系统。1G有多种制式，中国主要采用TACS。

第二代移动通信技术：主要采用数字的时分多址〔TDMA〕技术和码分多址〔CDMA〕技术。主要业务是语音，主特性是提供数字化话音业务及低速数据业务。克服模拟移动通信系统弱点，话音质量、保密性能得到提高，并可进行省内、省际自动漫游，但用户只能在同一制式覆盖的范围内进行漫游，因而无法进行全球漫游。

第三代移动通信技术：与第一代、第二代相比，第三代将有更宽的带宽，其传输速度最低为384K，最高为2M，带宽可达5MHz以上。不仅能传输话音，还能传输数据，从而提供快捷、方便的无线应用，如无线接入Internet.能够实现高速数据传输和宽带多媒体效劳是第三代移动通信的另个主要特点。第三代移动通信网络能将高速移动接入和基于互联网协议的效劳结合起来，提高无线频率利用效率。

第三代移动通信技术：4G是集3G与WLAN于一体并能传输高质量视频图像的信息技术.4G系统能够以100Mbps的速度下载，比拨号上网快2千倍。4G有着不可比较的优越性。国际上第三代移动通信的商用化逐步在全球范围内进入实施阶段。一方面，第三代移动通信技术除了能够支持更高速率的移动多媒体业务外，还提供更高的频谱效率和效劳质量，对于新兴的移动运营商具有较大的吸引力。另一方面，欧洲国家的各大运营商已经消耗了巨额资金获得了第三代移动通信运营执照，为了应对来自资本市场的压力，纷纷采取合作与重组的方式，逐步推进3G网络的建设，其中欧洲的大局部运营商方案于2003年开始对WCDMA技术进行试商用。而北美Spring

PCS，Bell

Mobility,

Verizon

Wireless，日本的KDDI及韩国的KT已于2001年年底实现cdma2000-1x的商用化。与此同时，日本DoCoMo于2001年10月初步实现了WCDMA的商用化。根据对有关电信运营商的调查，与位置有关的信息点播业务、多媒体短信业务、移动上网浏览业务、移动电子商务、交互式娱乐业务将是未来最具开展前景的移动通信业务。CDMA网络优化技术，优化面临了新的挑战.CDMA开展历程中数据业务的速度变化情况。

CDMA主要网络特点及优化存在的困难:

无线网络规划简单，频率复用系数1/1，工程设计简单，但网络是一种自干扰系统。随着用户的增加网络网络的不断扩容，网络的自干现象越来越严重。

覆盖优点是范围大，覆盖半径是标准GSM的2倍左右，因为用户的增涨,因CDMA会存在呼吸效应，网络覆盖会受用户的分布影响,覆盖范围不固定。这也是优化的难点。

采用独特的软切换技术，降低了掉话率。但却影响网络容量，随着基站的增加用户量的增加，基站的站距越来越近，软切换比例越来越大，设备的利用率越来越低，这也将成为网络优化的难点。4个标志性因素高铁网络覆盖主要表达在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。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，DORevA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。由于多普勒频移的存在，导致基站和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。车体穿透损耗目前国内高速铁路采用了CRH1、CRH3、CRH5等多种型号高速列车作为运输工具。上述列车的车体穿透损耗比传统列车车体垂直穿透损耗大10dB左右,其中以CRH1(庞巴迪型列车)的车体垂直穿透损耗为最大,到达24dB。高速列车车体的高损耗对网络覆盖质量有很大影响,特别是在软卧车厢损耗更加严重。如果简单按传统区域特点进行网络覆盖距离规划,往往造成基站站间距过大、功率配置缺乏等问题,导致列车车厢内无线信号较差。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。虽然切换是一个老话题，切换的算法随着移动网的开展应用也逐渐成熟，但是任何算法都无法解决一些具体问题，如切换边界信号不稳定，切换需要判决时间或判决失误等。因此要严格控制切换带，降低切换带过大带给整网业务传输特性的影响。覆盖区域地形多样性除了高速移动带来的多普勒效应问题,高铁沿线地域环境的多样性也给网络覆盖带来难题。我国地域幅员广阔,已建及再建的高速铁路经过的地形复杂多样,有平原、丘陵、山区等具有鲜明地貌特点的区域,也有车站、隧道、高架铁路桥等各类差异很大的特殊地形。以福温高铁与京津高铁为例,福温铁路福建段全长228公里,桥隧占线路总长的79%,是国内目前隧道比重最大的高速铁路。而京津高铁沿线主要为平原地形,途经区域以郊区与兴旺乡镇为主。此外不同高铁线路的移动用户规模、业务特点差异也十清楚显,如京津高铁连接北京、天津两大直辖市,铁路周边区域用户密度大,乘客多使用语音业务。而福温线福建段多为隧道,周边区域用户较少,且途经福温线的上海至福州列车运行时间较长,用户上网收发邮件、观看视频等数据业务需求较大。高铁CDMA网络规划与建设要点现网CDMA2000基站多采用高通CSM6700/6800芯片,该型芯片可支持最大频移值约为1440Hz。从目前设备应用效果来看,采用上述芯片的基站设备能够很好地克服多普勒效应影响,满足高速状态网络覆盖的使用要求。某高铁沿线GSM与CDMA均未采取专网覆盖时网络质量比较可以看出在采用传统宏蜂窝大网覆盖方式时,虽然该区域CDMA网络覆盖率不如GSM网络,但CDMA接通率、掉话率等关键指标均优于GSM网络。因此在高铁覆盖时可以考虑采取以CDMA现网宏蜂窝基站兼顾覆盖为主的策略。现网宏蜂窝基站兼顾覆盖高铁主要依靠优化手段,如调整天线下倾角和方位角等工程参数,以及优化切换参数、接入参数等网络参数等。对于现网基站难以通过优化手段实现对高铁沿线兼顾覆盖的情况,可以考虑通过小区分裂、增加功分与天馈等方式来实现,但是要注意小区分裂后特别是采取功分方式后小区覆盖信号强度要满足覆盖门限的要求。密集城区由于基站分布密集还要特别注意尽量防止过多小区同时对高铁沿线覆盖,以减少导频污染。对于郊区农村、狭长地带、隧道、桥梁等区域,因基站站间距过大或基站与铁路垂直距离过远而导致的沿线覆盖弱区和盲区,也可采用新建基站,或者采用RRU和光纤直放站等设备拉远方式实现覆盖。

站址选点

上述覆盖链路预算只是对覆盖能力的简单估计,在选点时,除了需要考虑单站的覆盖能力,还需要兼顾铁路地形和设备能力具体分析。目前高速铁路一般采用复线铁轨方式,为了能够很好地兼顾复线铁轨“来往〞列车的覆盖要求,建议基站原那么上采用“之〞字形的分布方式。在站址选点时还需要考虑掠射角对CDMA无线信号的影响。掠射角是指基站天线主瓣方向和铁轨之间的夹角。掠射角越小,列车穿透损耗就越大。当掠射角等于10度的时候,车厢平均穿透损耗为24dB左右;当它等于5度的时候,车厢平均穿透损耗上升至29dB;当掠射角接近0度的时候,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的目标。根据实际测试经验值,考虑将掠射角控制在10度以上,充分利用目前大网宏基站为高速铁路做到良好覆盖。高速环境下网络切换区的设计也十分重要。一般情况下,CDMA语音软切换时长要求为300ms,以列车时速350公里考虑,切换距离要到达至少30m,即小区间重叠覆盖距离不少于60m。如果是网络边界区域,那么还需要考虑硬切换的影响,CDMA硬切换时长要求为5s左右,以列车时速350公里考虑,切换距离要到达至少480m,即小区间重叠覆盖距离不少于960m。高铁通信高要求高铁时代的来临，改变的不仅是城市间的空间距离，它所带来的还包括不同地域民众旧有的生活节奏和观念的巨变，主要是人们对出行方式的选择——乘飞机不再是速度的唯一表达。更为重要的是，乘坐高铁还能享受到乘坐飞机所不具备的通信效劳。在奔驰的列车上，人们依旧可以打、发短信、浏览网页、收发邮件。与平地上的通信不同，打造稳定的高铁通信网络，提供可靠的通信质量，运营商必须克服下面两个问题：首先是列车提速带来通信区域的频繁重选与切换。坐过“和谐号〞列车的旅客都遇到过短信发不出去，经常掉线或者不通的情况，这是因为会在高铁的运行过程中频繁重选和切换。其次是多普勒频移。列车运行速度越快，多普勒频移越大。当列车时速为350km/h、电磁波频率800MHz时，多普勒频移的范围是±260Hz。发生频移后，系统测算的信号接收点，不是实际信号的最强接收点，这样会降低通信的质量。延伸切换重叠区域CRH3型高速列车时速可达350km/h，每秒约到达100米，传统方式假设CDMA网络每小区覆盖铁路范围1.5km，平均每次通话时长60s，那么平均每次通话要发生4次切换。任何一次切换失败都将导致用户短信发送失败、通话断续。假设想保证切换成功率，最有效的方法就是延伸切换重叠区域。CDMA网络规划时应根据列车移动速度预留一定的切换重叠区域，防止用户刚进入切换带，源侧信号突然变弱，此时新分支还没有来得及加进来，或者用户刚通过切换带，删除了源侧分支，但目标侧信号突然波动变弱，导致掉话。考虑到C网切换从触发到交互完成，整个软切换过程大约需要1秒。在时速为350km/h的高速列车中，单边切换区长度要求大于97.2m，假设双向运行切换，重叠区域要大于194m。鉴于硬切换过程通常为软切换的5倍，因此高铁对于跨厂家硬切换重叠距离要求为软切换重叠距离的5倍。另外，运营商还可根据实际情况采用扇区功分或同PN〔Pseudo-Noise，伪/随机噪声〕RRU级联技术，延伸切换重叠区，减少切换频率，提高终端用户感知。调整距离移动通信领域，将因波源或观察者相对于传播介质的运动而使观察者接收到的波的频率发生变化的现象称为多普勒效应。在每小时超300km/h的高速移动场景下，这种效应尤其明显。多普勒效应所引起的频移称为多普勒频移。CDMA反向信号接收采用搜索窗原理，相比GSM的反向接收时隙设置范围更大，但由于高速移动导致接收机不能在最高功率点的相位与接收信号作扩频解调，信号能量存在局部丧失，这样就对有用信号能量强度造成了影响，这就是为何列车在高速行驶时所产生的多普勒效应，会影响下载速率和用户感知。因此，降低多普勒频移效应可通过加大站址和轨道之间的距离，减缓列车相对基站移动速度，减少高速移动对频率解调的影响。优化测试发现，基站距铁路垂直距离大于50m、小于150m时效果最正确。优化高铁网络覆盖高速铁路的移动通信覆盖是一个世界性难题。京津高铁作为国内首条时速达380km/h的铁路极具代表性，其全长113.54km，采用CRH3型列车，年客流量到达2555万人次。北京电信在2021年4月摸底测试时发现，该高铁局部区域存在覆盖空洞、切换掉话、PDSN〔PacketDataServingNode〕间无法切换等网络问题，影响了用户的业务体验。北京电信现场技术人员通过延伸相邻基站或同一基站不同扇区的重叠区域，如对“永乐开发区〞等必掉点进行PN改造、功分器共用扇区信号等方式，成功解决了该类场景的切换问题。在北京电信网优中心、电信研究院以及华为公司为期数月的联合攻关下，京津高铁网络质量得到了有效优化，在2021年11月的三方测评中，话音质量(FER<3)从优化前的91.67%提升至98.14%，里程掉话比从之前的17026m/次提升至113540m/次，网络整体指标得到了显著改善。在运营的网络中，实际的环境不断变化，导致网络局部区域覆盖变差，语音和数据用户不断增长，导致现有网络性能下降。从网络的覆盖、网络容量等都会影响收入。因此网络的优化也就显得尤为重要。因此网络优化将成为一项重要的工作，工作能够顺利的进行必须要有一套完整的流程，才能保证在优化顺利进行。下面将介绍CDMA20001X的优化流程。CDMA20001X网络的优化流程

一个良好的优化展开，就要制定出严格的流程。因此CDMA的网络优化流程重要。CDMA优化的具体流程详见下列图。

.1需求分析

了解覆盖、容量需求信息；获取现有网络站点信息；了解系统参数设置

；了解现有网络中存在的问题；确认优化提升指标标准；确认测试参数设置；确认各个职能部门的分工界面；

.2规程裁减

根据需求分析报告及获得的其他信息，确定本优化工程的适用流程。

.3制定方案：

根据裁减后适合本工程的流程制定下一步的工作方案。

.4频谱扫描

对优化区域进行当前网络使用频率的扫描确认,确保频率干净可用。

.5无线参数检查

确保后台参数配置正确，防止出现参数配置不合理影响网络性能的情况

。包括BSC参数和参数的检查，主要是参数检查；

包括数据业务和话音业务相关参数；

重点检查PN设置、搜索窗口、半径、接入信道搜索窗、接入信道前缀等参数是否合理；该工作可以和单站抽检同时进行。.6单站抽检

确保单站工作正常，防止单站问题影响整体网络性能

，是后续网络优化的根底。

天馈局部是否接错，天线朝向是否与所提供一致；呼叫流程的测试，包括起呼、被呼、挂机、切换〔含更软切换〕等流程，观察起呼、通话和挂机过程中信号发射信号、接收信号是否正常

系统运行检查，检查确认后台无异常告警。如：天馈驻波比告警，低功率告警等。

.7校准测试

车载天线校准测试，测试外接天线校准测试，车体平均穿透损耗测试

，建筑物损耗测试。

.8优化前网络评估

对优化前的网络进行评估，得到网络的实际运行状况

，便于进行网络优化前后进行比照。评估主要用于发现网络中存在的问题，为下一阶段的网络优化提供指导。

.9基站簇优化

分区域定位解决网络中存在的问题。首先需要对网络进行分簇，一般每簇不超过19个BTS，相邻簇之间需要有重叠；分簇原那么根据实际情况调整，一般根据地形地貌确定，对数据或话音业务有特别需求的成片区域最好划分到同一个簇，以方便优化调试，也可以根据前期网络评估发现的问题进行分簇；不同簇的优化根据资源情况和时间要求可以并行或串行执行。

随着中国3G网络的全面商用，以及社会经济的快速开展，人们在高速移动环境下使用通信工具进行语音和数据业务的需求越来越多，因此对高速环境下通信网络建设方案进行研究有着极其重要的意义。对高铁沿线无线网络覆盖进行专项规划和优化，能提高整体网络覆盖水平，改善网络通信质量，提升用户满意度。高速铁路无线环境与传统网络环境的差异,要求CDMA无线网络规划建设中需要对网络覆盖能力、站址选择、切换区设计、容量规划等一系列环节进行针对性的分析与设计,以确保网络覆盖质量。本文通过对CDMA网络的原理进行了介绍，对CDMA现状进行了分析，提出原来基基站建设中存在的问题，并给出合理建站的选址意见。能过对CDMA的网络优化的各项指标的提升方法进行介绍，并给出相应的解决方案。CDMA网络的关键技术为扩频技术,所有的用户共用同一频点,频率的复用为1:1，CDMA为自干扰系统，而它的关键技术主要是功率控制和软切换，面对这种自干扰的系统，网络优化不但要考虑到网络外的其它干扰，还要考虑到自身的干扰问题，而软切换本来是一个优点，可在大量的用户情况，基站越密集，网络资源越浪费，CDMA的网络优化越显得重要。只有将网络进行完美的规划，结合结构的变化，话务量的变化，进行良好的调整与优化，网络运行才能够更稳定。熟知网络的关键指标的提升指标的方法，及时发现问题，分析问题，提出解决方案，对网络进行相关的调整。让网络性能发挥到最正确状态。因此在优化过程中需要有一个完整的优化流程，在文中给出了一个系统优化的流程，并组织在高速动车CDMA网络实施优化。通过对各种流程组织实施后得到指标的比照情况，各项指标无论从路测或后台分析都有了明显的提升。目前的CDMA网络研究需要延展到新投入设备上，在的EVDO网络建设飞速，而EVDO与1X网络均为共天馈的网络。因此解决EVDO网络的优化将是我们工作的下一步重点。我们将会以EVDO的优化做为我们的研究对象，继续进行我们的优化工作。2高速铁路动车组CDMA无线网络规划及优化高铁时代的来临，改变的不仅是城市间的空间距离，它所带来的还包括不同地域民众旧有的生活节奏和观念的巨变，主要是人们对出行方式的选择——乘飞机不再是速度的唯一表达。更为重要的是，乘坐高铁还能享受到乘坐飞机所不具备的通信效劳。在奔驰的列车上，人们依旧可以打、发短信、浏览网页、收发邮件。自2007年4月18日起，中国铁道部进行第6次列车提速。铁路列车时速提升至200公里，CRH动车组“和谐号〞列车正式开通。由于CRH车体密封性好、损耗高、列车速度快等原因，对车厢内通信质量影响较大。如何在高速移动情况下提供良好的网络效劳质量成为运营商当前的一个关注点。本文从多个方面来讨论高速铁路对现有CDMA网络的影响，并提出相应的解决方案。

2.2高速铁路对现网质量的影响分析

高速运动中的主要衰耗

.1多径效应

多径效应〔multipatheffect〕：电波传播信道中的多径传输现象所引起的干预延时效应。在实际的无线电波传播信道中〔包括所有波段〕，常有许多时延不同的传输路径。各条传播路径会随时间变化，参与干预的各分量场之间的相互关系也就随时间而变化，由此引起合成波场的随机变化，从而形成总的接收场的衰落。因此，多径效应是衰落的重要成因。多径效应对于数字通信、雷达最正确检测等都有着十分严重的影响。高速运动时，在很短的时间内，移动台的位置已经移动了一段距离，无线环境可能已经发生了很大的变化。由于多径的相位重叠，信号在移动台处呈现快衰落的特性，可能会导致场强信号急速衰落，最大可达10db以上，信号的衰落呈瑞利分布，对信号质量的影响较大。对抗多径衰落的方法是链路预算时预留局部余量。多径效应移动体(如汽车)往来于建筑群与障碍物之间，其接收信号的强度，将由各直射波和反射波叠加合成。多径效应会引起信号衰落。各条路径的电长度会随时间而变化，故到达接收点的各分量场之间的相位关系也是随时间而变化的。这些分量场的随机干预，形成总的接收场的衰落。各分量之间的相位关系对不同的频率是不同的。因此，它们的aidu/view/95547.htm"干预效果也因频率而异，这种特性称为频率选择性。在宽带信号传输中，频率选择性可能表现明显，形成交调。与此相应，由于不同路径有不同时延，同一时刻发出的信号因分别沿着不同路径而在接收点前后散开，而窄脉冲信号那么前后重叠。多径效应

.2多普勒效应

图1展示了多普勒频移对移动通信系统的影响，其中fo是中心频率，fd为多普勒频。图1为多普勒频移量下表1展示了典型情况下的最大多普勒频移〔即假设用户移动方向和电磁波传播的方向相同，即θ=0〕：速度〔公里/小时〕F0〔Hz〕Fd(Hz)2fd(Hz)160878.49M〔283频点〕130260200878.49M〔283频点〕163326300878.49M〔283频点〕244488400878.49M〔283频点〕325650由于多普勒频移对系统的最大影响为2fd，可以看到，当中心频率为283频点，列车速度到达200公里／小时，最大频移为326Hz。

cDMA系统是一个宽带系统，如果信息传输速率较高，相对于由多径时延引起的码间串扰〔ISI〕对误码率的影响，可忽略多普勒频移的影响〔因为单位比特内多普勒频移引入的相位变化很小〕。目前广深高速铁路的速度只有200公里／小时，326HZ的频偏对系统的影响较小。目前给现网带来的影响中，多普勒频移不是主要因素。多普勒效应对移动通信的影响：多普勒效应它是由于接收的移动信号高速运动而引起传播频率扩散，而其扩散程度与用户运动速度成正比。

多普勒效应由于传输过程中,移动台和发射台(基站)之间存在相对运动,每一个多径波都经历了明显的频移过程,移动引起的接收机信号频移称为多普勒频移。多普勒效应的一些规律：多普勒效应是指随着移动物体与基站距离的远近，合成频率会在中心频率上下偏移的现象：当移动物体和基站越来越近时，频率增加，波长变短，频偏减小，频偏的变化增大；当移动物体和基站越来越远时，频率降低，波长变长，频偏增大，频偏的变化减小；

高速移动的用户频繁改变与基站之间的距离，频移现象非常严重，运动速度越快影响越大。

多普勒效应在移动通信中的影响：多普勒效应显著，进而影响无线通信质量〔载干比〕主要是与频偏的变化程度呈非线性关系，也就是说频偏的变化越大对无线质量的影响越大，所以当列车高速通过基站的过程中，经过与基站垂直距离最近的点时多普勒效应最显著。多普勒效应广泛存在，普通低速度情况下效应不明显，但当列车速度超过200Km/s的临界速度时，多普勒效应愈显突出。高速运行状态下用户通话时会产生一定的频移，使相同信号强度情况下用户通话质量恶化〔Rxquality下降〕从而引发话音断续、掉话等。

.3穿透损耗

高速铁路专网设计中，首先要对各列车类型做相关的穿透损耗测试，以穿透损耗最大的车种作为设计根底，来确保用户在各种车型中都可以获得正常的通话电平值。表2是各类型车厢的穿透损耗的测试结果：表2各种车型CDMA频段穿透损耗车型普通车厢〔dB〕卧铺车厢〔dB〕播音室中间过道〔dB〕综合考虑的衰减值T型列车11-1511K型列车12131513庞巴迪列车-23-23CRH2列车9--9CRH1列车13--13高速铁路目前行驶的CRH为CRHI型列车，采用欧洲庞巴迪动车组技术，全车无卧铺车厢，测试结果显示穿透损耗为13dB，比普通列车高7dB。自CDMA网络开工建设以来，各厂家和运营商一起面临着如何在高速移动区域〔如高速公路、铁路〕内进行CDMA网络的建设和优化的问题。随着中国铁路正式实施大面积提速，列车时速将到达200Km/h以上350Km/h，极大程度影响了TD-SCDMA网络的性能，优化工作显得十分必要和迫切。因此充分进行高速移动方面的研究和方案验证，从而找到适当有效的优化方案，成为打造CDMA精品网络建的重要前提和必要条件。CRH1型“和谐号〞动车组通常包括两侧各一个车头在内共的8个车厢。列车为全封闭车厢列车，车身由铝合金和不锈钢材料组成，车窗采用特殊材质制成,密封性能很好，因此相对于普通列车，列车车厢电波的穿透损耗要高出很多。而车厢的穿透损耗直接会影响车厢内的终端的接受信号强度，从而影响到铁路沿线小区的覆盖范围。采用典型的电波传播模型〔如Ericsson9999模型〕，可以计算出小区半径与穿透损耗的关系。如下图。我们可以看到，随着车厢穿透损耗的增加，小区覆盖半径将会明显的缩小。从中我们可以得到结论，车厢穿透损耗是影响TD-SCDMA信号在火车车厢内覆盖的重要因素，在进行无线网络设计和优化时，必须仔细考虑穿透损耗的取值以及对网络性能带来的影响。车厢穿透损耗对小区覆盖距离的影响高速火车车厢的穿透损耗：根据以往的经验和测试数据说明,普通公路上汽车的穿透损耗大致在5~8dB,普通火车列车车厢的穿透损耗大致在10~15dB左右.本文将给出我们测试得到的CRH1火车车厢穿透损耗数值。在北京到石家庄的高速铁路的一段,紧邻铁路边上有一条公路,这为我们测试创造了良好的条件。首先，我们运用CDMn/tech/AS"AScanner测试动车组内的PCH信号强度。然后，又在和铁路线平行并紧靠铁路的公路上测量相同小区的PCH信号强度。运用GPS记录下测试信号点对应的位置，从而记录下测试的轨迹。通过比照车厢内外得到的信号的比照，我们便能得到火车的穿透损耗。典型的信号测试比照方图2所示。

图2车厢内外的信号强度(RSCP)比照由图二可以看出，车厢内的信号强度(RSCP-in)明显低于车厢外的信号强度(RSCP-out)。由于火车运动速度远大于测试汽车的速度，火车内信号的测量数据点数远远少于车厢外的汽车所得到的测量数据点数。通过对数据的插值等数学处理，我们可以找到车厢内的测试点对应的车厢外的数据点，从而得到穿透损耗的测量值。另外，我们还在火车车厢内的不同位置，进行了测量，以模拟在车厢内靠近基站和远离基站的使用场景，从而反映列车穿透损耗与不同位置的依赖关系。根据基站所处的位置和测试点的位置，我们可以计算得到电波与火车形成的掠射角，掠射角的定义如图3所示：

图3基站与车厢掠射角示意图

测试结果：经过对多组数据的平均处理，我们得到了高速火车CRH1车厢的穿透损耗与掠射角的关系，测试结果如图4所示：

图4CRH1动车组列车车厢穿透损耗曲线其中，掠射角(Grazingangle)指的是基站信号与列车车体的夹角。通过对于公路沿线CDMA网络信号的测试和分析,我们可以得到关于新型动车组车厢的穿透损耗如下结论：1)随着掠射角的减小，列车车厢穿透损耗增加幅度增大。从图4中可以看出，当掠射角小于10度时，列车车厢穿透损耗比30度时将额外增加10dB以上，当掠射角小于5度时，列车车厢穿透损耗比30度时将额外增加15dB以上。2)当掠射角在10度以内，列车穿透损耗增加幅度明显加快，所以在网络规划设计的时候，我们建议实际的掠射角应该控制在10度以上。3)列车车厢内不同位置的穿透损耗相差较大。在掠射角大于10度的情况下，在车厢两侧(近基站侧和远离基站侧)得到的车厢穿透损耗差异5dB以上。当掠射角较小时，车厢两侧的穿透损耗略为接近。4)根据测试数据，CRH1动车车厢整体穿透损耗平均值在20dB以上。普通列车车厢穿透损耗的测量：我们将普通慢车的测试数据和“和谐号〞动车组数据进行比较，根据扫频仪信号强度比照，我们可以计算得到普通列车的车厢穿透损耗和动车组车厢的差异。图5为普通列车和CRH1车厢内信号的比照。

图5普通列车和动车组车内接收信号的比照由图5可见，普通列车车厢内信号强度比动车组内的信号高约15dB左右。通过多组数据的平滑处理，我们也得到动车组穿透损耗与普通列车穿透损耗的差值与掠射角的关系(如图6所示),明确了动车组与普通列车的穿透损耗差随掠射角的增大而缓慢减小，并再次印证动车组的穿透损耗比普通列车的穿透损耗平均大约15dB。图6动车组与普通列车车厢穿透损耗差值与掠射角关系通过对高速铁路上动车组CRH1车厢以及普通列车穿透损耗的测试，得到了穿透损耗的测试结果。测量揭示了动车组穿透损耗与电波入射列车的角度相关，随着射线与火车的掠射角的减小穿透损耗增大而增大的规律。动车组列车的穿透损耗因其良好的密封特性，比普通列车的穿透损耗大约15dB。爱立信借助GSM和WCDMA网络建设和优化方面的积累的丰富经验，抓住CDMA网络设计和优化中的关键问题，深入分析研究，特别是对于一些具有挑战性的特殊无线环境，如高速铁路的网络建设和优化，开展了大量卓有成效的研究，并积极利用这些研究结果指导高速铁路的CDMA网络的设计和优化。

2.3高速运动对切换性能的影响

搜索时间

目前广深铁路沿线基站搜索窗参数一般都设置为40、80、130，假设激活集、侯选集、相邻集中导频分别为3、1、20,PILOT_INC为3时，由于搜索器的搜索速度最大为4800chips／秒，计算搜索时间，从图2可以粗略得出：搜索一遍激活集时间约为0.101秒，搜索一遍相邻集时间约为2.03秒，搜索一遍剩余集时间约为4.95分钟。图2搜索时间计算

软切换时间

2.3.2.1测量时间

在软切换过程中，如果某个小区的信号增强，可以参加导频集时，至少需要检测完第一个邻区〔需要AAACN时间〕后才能发送PSMM消息〔此时该小区是邻区列表中的排列顺序为第一个小区〕，由图2可以得到，至少需要100ms时间才能检测上报。在邻区列表中，通常与本小区直接相邻的小区优先级较高，因此设平均测量时间为2OOms。

2.3.2.2切换信令交互时间

通过对大量的测试数据进行统计，从发送PSMM消息开始，到切换完成以后的确认消息，切换信令交互时间都在400mS与600mS之间，取平均值5OOmS时间。图3信令时间切换总时间=测量上报时间+信令交互时间=200+500=700ms。考虑到软件的执行延迟，估计切换时间约为1S左右。.3相邻小区的重叠区域在切换过程中，我们必须保证在顺利进入新小区之前，当前小区的信号不会进一步衰落到门限值以下，否那么可能因为切换失败而掉话。因此需要控制重叠区域的大小来保证切换的完成。图4相邻小区软切换过程图4是典型的小区切换过程。在从CellA往CellB移动的过程中，一直在测量二者的信号强度，当CellB的信号强度超过T-ADD门限时，将会上报PSMM消息，经过和基站的信令交互之后，将CellB参加自己的激活集，完成切换。根据前面第二节的结果，切换时间为1S左右，假设车速为200km/h，那么可以计算出对应的最小切换区的长度OA=56m，图3展示了不同移动速度下的最小切换区的长度。考虑到从CellB到CellA也需要重叠区域，因此重叠区域Ro=2OA=112米。表3不同移动速度下最小切换去终端移动速度〔公里/小时〕120140160180200250所需最小切换区〔米〕343945505670所需最小覆盖重叠区〔米〕687890100112140在CDMA中，对于导频信号的相干解调是由RAKE接收机来完成的。RAKE接收机的结构如图5所示，由一个Searcher和假设干个finger组成。图5RAKE接收机工作原理Searcher按照AAACN的顺序检测导频集，通过匹配滤波器获取不同时间延迟位置上的信号能量分布，识别具有较大能量的多径位置，之后将相位报告给RAKE接收机的不同的finger，finger按照searcher报告的相位进行解调。由于在2次相位报告之间存在着时间差，时长如2.2节所示，约为100ms。如果移动台运动速度非常快，那么在短时间内的相位偏差会对信号的解调造成影响。当列车的速度到达200公里／小时，在这段时间内移动台的位置已经偏移了56X0.1=5.6米，因此finger不能在最高功率点的相位与接收信号作扩频解调，信号能量存在局部丧失，大约5％左右，这样就对EC有影响，而对Io没有影响。随着速度的不断增大，相位偏移也不断增加，Ec/Io以及Eb/No也将逐步恶化，影响通信效果和用户感受度。

覆盖信号强度需求

在单小区内的最低信号强度需求根据理论计算，为了让能发起和建立呼叫，需要的最低信号强度为：

SSreq=MSsens+IFmarg＋BL+Fmarg＋LNFmargin〔o＋i〕其中：

MSsenS：接收机灵敏度、为注-105dBmIFmarg：干扰余量3dB

BL：人体损耗3dB

Fmarg：快衰落余量，取3dBLNFmargin(o+i):阴影效应正态衰落余量，设小区边缘至少75%的区域〔小区内90%〕能够可靠接受到-97.5dBm的电平，标准偏差取值为8dB。图6是对数正态分布图，可查得0.675处的概率可以到达75%。考虑切换的最低信号强度随着列车的运行、逐渐远离基站、效劳小区的信号强度也在衰落。为了保证呼叫建立或者持续通话，要在接受的信号强度低于SSreq前切换到新的小区。也就是说，车内的覆盖目标为：SSdesire=SSreq+HOVmargin其中：HOVmargin:切换时间内的信号衰减余量，远离基站而产生的慢衰落。在离基站300米到1000米的距离内〔目前现网铁路沿线站间距一般都小于2Km〕,用户向远基站的方向移动55米，信号衰减约在1-2.5dB左右，即最大HOVmargin=2.5dB:因此，列车内SSdesire=-90.6+2.5=-88.1dBm。而车外的信号强度设计目标SSdesign为：SSdesign=SSdesign+TPL其中TPL=TrainPenetrationLos火车厢穿透损耗，13dB综合以上分析，目前高速铁路对网络质量的影响主

要有以下因素：(1〕高速运动中的多径衰落可能会导致场强信号急速衰

落；(2〕车体密闭造成的额外的穿透损耗增加，高速运行造成小区切换边缘信号强度提高，根据典型传播模型计算，切换边缘信号强度要求到达一5.ldBm〔车体外〕；(3〕高速运行要求小区的重叠覆盖区要到达112米；(4〕由于相位检测上报的时间差导致相位偏移，高速运动中中的RAKE接收机不能在最高功率点的相位与接收信号作扩频解调。

2.5解决方案

现网的铁路覆盖大多采用城乡基站兼顾铁路覆盖的形式，在低速情况下可以满足覆盖要求，但提速后往往不能满足要求，主要表现为：

覆盖深度达不到要求，无法到达切换边缘信号强度一5.ldBm〔车体外〕的要求，没有足够的快衰落余量；份〕小区重选切换混乱。由于重叠覆盖区不够，小区切换滞后于信号衰减速度，造成无法占用最强信号，进一步恶化了覆盖。

覆盖优化

按照以上分析，解决时可以从扩大小区的覆盖范围，延长小区的驻留时间，增大相邻小区的重叠覆盖范围入手，对沿线的覆盖进行较大的调整，包括：〔1〕对于较大范围的覆盖空洞需要建设新基站进行补充覆盖；〔2〕对于局部的信号混乱或特殊覆盖路段〔如隧道等〕需要建设直放站进行补充覆盖；〔3〕对于现网铁路覆盖小区需要进行天线、发射功率方面的调整，增加铁路的覆盖深度；〔4〕在满足深度覆盖要求的条件下，减少铁路覆盖小区数量，形成长距离的主覆盖信号，通过损失局部容量增加小区覆盖半径来减少切换次数；〔5〕采用分裂第四小区或功分扇区的方式，躲避软切换区过小的问题，减少高速列车的小区切换和重选数目；(6〕将覆盖距离短、覆盖衰落快的信号清理出铁路覆盖，防止频繁重选和切换；(7〕在基站站址确定，且满足深度覆盖要求的条件下，扩大软切换区，以满足最小软切换时延的要求。切换算法优化

切换算法的各项参数要保证重选与切换的顺畅和快速完成，以配合高速列车的信号快速衰减的特点，尽量使能及时地占用到最强的覆盖信号。通过改良快速切换算法，确保快速越区切换成功。主要涉及的优化方法包括：(1)T一DD、T_DROP、T一COM等软切换参数优化；份〕其它硬切换参数的优化；

(3〕配置局部异频小区，通过异频切换对抗多普勒频移；以〕合理规划沿线基站BSC和MSC的划分，尽量将沿线基站放在同一个BSC或MSC中，以减少MSC间、BSC间的切换。CDMA话音在通话过程中经过不同小区时，要进行话音切换。切换过程前后的信号检测时间、测量值平均时间、切换执行时间等都必须考虑。根据现网测试数据，在覆盖良好、邻小区关系明确、相关切换参数优化的情况下，CDMA通话状态下在一个小区内从启动切换测量到切换完成所需的时间为2.5s～3.5s左右。如果希望在自由空间传播条件下重叠区域的设置能够确保切换成功，系统应该允许第一次切换失败后，有充足的时间尝试第二次切换，因此可以考虑1倍的余量因素，切换所需时间可以考虑7～8秒左右。

高速移动时，在相同的切换时延情况下，由于速度的提高，必然会导致切换带的增大。按照目前最大250km/h的车速，其切换带所需大小为：

EVDO数据业务在通过不同小区时，是经过小区重选机制进行的。假设在覆盖良好、邻小区关系明确、相关参数优化的情况下，GPRS在数据传送状态下要进行重选必须满足重选质量门限5s以上，加上本身重选时间2s～3s，总共需要时间在8s以上。高速移动时，按照目前最大车速250km/h，GPRS小区重选重叠覆盖范围应该为：

针对目前动车组列车用户通话过程中遇到的上述难点，从网络规划设计、覆盖优化、高速状态下切换、干扰及容量的角度入手实施优化。并且制定了“增强总体覆盖效果、密集城区鼓励合理切换、郊区旷野限制不必要切换〞的总体优化策略。高速铁路沿线网络规划设计在单小区内的最低信号强度需求根据GSM标准定义，能发起和建立呼叫，需要的最低信号强度为

SL=PM+MR+MI+Lr

式中：

SL——最低信号强度

PM——接收机灵敏度，取-104dBm

MR——瑞利衰落〔快衰落〕余量〔可忽略不计〕

MI——干扰余量，取2dB

Lr——人体损耗，取5dB

因此，SL=-97dBm。考虑切换的最低信号强度随着列车的运行，逐渐远离基站，效劳小区的信号强度也在衰落。为了保证呼叫建立或者持续通话，要在接收的信号强度低于SL前切换到新的小区。也就是说动车组列车内用户侧的覆盖目标为

SN=SL+MH

式中：

SN——用户侧信号强度

MH——切换时间内的信号衰减余量，远离基站而产生的慢衰落根据GSM标准定义，一次切换从测量报告开始需约2～3s，结合动车组列车的时速〔260km，折合72.2m/s〕列车前进了216.7m，用户向远离基站的方向移动216.7m，信号衰减约在4~8dB，取上限MH＝8dB。那么列车内用户侧信号强度为

SN=SL+MH=-97+8=-89〔dBm〕而动车组列车车体外的设计信号强度SW为

SW=SN+MLN+LC

式中：

MLN——正态衰落余量，在市区、室内环境下取12dB

LC——动车组列车穿透损耗，现场采样实测约为14～16dB因此，设计的动车组列车车体外线路旁的无线信号目标覆盖强度约为-64dBm。不同覆盖条件下的频偏〔多普勒效应〕比照针对动车组列车高速状态下的多普勒效应，从网络规划设计的角度出发，应一定程度地从物理上减小多普勒效应的影响。高速运行环境下的网络规划设计的要求与列车本身运行的速度一定时的要求不同，如基站距铁路线较近，列车与基站的相对位移速度变化较大〔经过基站最近段角速度最大，频偏变化最大〕，如基站距铁路线合理且视距无阻挡，列车运行与基站相对位移速度变化较小〔角速度变化的波动较小，频偏变化较小〕，因此为了减少多普勒频移对网络性能的影响，选择动车组专项覆盖网基站位置时尽量离铁路线一段距离〔800～1000m〕建站，且视距范围内无阻挡，从网络设计规划方面尽可能地减少速度引起的多普勒效应。高速运行环境下特殊手段的覆盖优化目前上海分公司对于沪宁线动车组的专项优化是基于现网运行基站站址条件下的，在现网局部路段已有基站分布位置不合理〔不能到达前文提及理想的高速铁路覆盖条件〕，也针对这种情况对现网基站作了局部改造以适应高速铁路覆盖要求。站距间隔较大造成的边缘覆盖盲区的优化沪宁线南翔线路段原先由于先农基站的主覆盖范围有限且周边站距较大造成基站覆盖边缘局部区域弱覆盖以及无主控小区。优化措施：针对该情况对先农基站面向铁路的第一扇区实施了天线分裂，将天线一分为二后扩大了其沿铁路方向上的覆盖能力。形成沿铁路线方向的椭圆形覆盖范围。优化手段实施后，显著增强了先农基站沿铁路线方向的覆盖能力、扩大了原覆盖边缘的主控效果、延长主控时间以及切换的可靠性。周边基站受阻挡造成的局部覆盖空洞的优化该案例情况下，原先主覆盖铁路线的长征基站主瓣方向被3栋高层建筑阻挡造成阴影路段无主控信号〔无法满足前文提及的－64dBm的设计要求，优化前动车组列车经过此路段必掉话〕。优化措施：针对该情况仔细勘查了周边基站的覆盖条件，最后针对铁路线北侧的富平基站以及南侧的礼泉基站调整天线方向并改装高增益天线，从两侧建立相互交织的覆盖区以弥补原基站阻挡的影响，辅之切换参数的优化，形成了稳定的切换关系。高速运行环境下切换优化切换是高速运行环境下优化的重中之重，铁路提速后的大量掉话可能是以覆盖、频率干扰以及快衰落的形式表现出来的，当然背后深层次的原因，90％的掉话应该是由切换造成的。针对切换问题，根据大量的动车组列车测试数据，结合不同地貌区域、不同列车速度以及不同环境下的基站分布情况，制定了“密集城区鼓励合理切换、郊区旷野限制不必要切换〞的总体优化策略。.1密集城区的优化列车主要以中低速行驶，且城区基站分布相对密集，主要网络问题集中在同邻频干扰、越区覆盖等方面，故在该区域采取加强各基站主覆盖范围的强度和质量、严格控制覆盖范围、减少网内干扰。.2郊区旷野的优化由于列车车速较高，基站分布相对稀疏，主要网络问题集中在扇区边缘弱覆盖、局部区域无主控信号等方面，故在该区域采取扩大周边基站沿铁路线方向的主控范围，增加重叠覆盖区域，加强切换的可靠性。.3900M/1800M双频网切换策略的优化在沪宁动车组切换优化过程中，有一段区域内只有铁路线北侧的方泰、方伟基站为1800M频段，其余均基站为900M频段。由于联通900M、1800M频段的频点宽度不同、无线传输特性也有差异，故以往对900M基站和1800M基站采取不同的占用优先级和不同的切换策略。在动车组特殊的使用环境下，时常发生用户长期滞留或者错误的回切至优先级更高1800M基站上，最终造成用户的频繁掉话。优化措施：通过优先级的设置禁止动车组线路周边900M基站向1800M基站的切换，优化后动车组用户将只占用信号更好的900M网络〔普通本地用户仍可占用1800M网络〕，从而实现不同用户的按需分配。针对干扰以及快衰落的优化.1“高速干扰〞的优化由于动车组车速高，加之切换过程中一定的滞后性，出现沿线基站顺列车前进方向的覆盖范围明显扁平化。此外为提高切换的可靠性、扩大主控范围，可对局部郊区线路段基站实施扇区分裂的优化措施。然而扩大覆盖范围后基站的覆盖边缘易受到周边复用频点基站的网内干扰〔称之为“高速干扰〞〕。优化措施：针对该种情况对动车组沿线采用了更为宽松的频率复用方案，特殊情况下优先动车组的频率使用，最大限度地保障高端用户的使用感受。.2其他针对干扰以及快衰落的优化措施针对动车组环境特性，开启局部系统增强性的优化功能性参数。

a〕开启电平快衰落切换功能。

b〕关闭功率控制功能。

c〕关闭半速率功能。

d〕使用跳频频点优先功能。动车组沿线容量的优化为保障快速行进列车前进方向的切换路径有足够的容量冗余、降低意外因素，对动车组沿线占用基站组成的列表单独维护、重点监控，动态地对其话务负荷较高的基站迅速扩容并保证较大的冗余，提高整个系统的可复制性和可靠性。2.7结束语

在高速铁路的现网调整优化方法的研究中，我们主要考虑了覆盖标准、覆盖调整方法、参数优化方法三个方面的优化思路，重点解决铁路提速后出现的接通率低和掉话等现象，对于铁路提速后的CDMA网优化工作具有指导作用。在高速铁路的现网调整优化方法的研究中，我们主要考虑了覆盖标准、覆盖调整方法、参数优化方法三个方面的优化思路。研究中主要依靠在广深铁路的优化工程中总结经验，因此相关的经验在地理环境、无线网络结构、设备等各方面都带有一定的局限性，例如参数优化就只适用于爱立信设备。我们认为这次研究的成果不在于研究所获得的具体方法，而在于总结了一些研究的方法和思路。我们将继续在已有根底上继续开展工作，将广深高速铁路的优化方法推广应用到省内的其它铁路线和高速道路上去。3需求功能需求高速连续覆盖对于时速超过200公里的快速移开工具-如高速铁路，实现良好的CDMA通信一直是全球通信业界的一大挑战。为了吸引客户，表达技术领先优势，对高速铁路覆盖提出了连续覆盖需求。性能需求业务连续性保证高速下的接入、切换成功率，确保用户业务连续。业务质量和普通场景相比，高速下的网络KPI〔例如接通率、掉话率、切换成功率、用户下行吞吐量〕没有明显下降。场景分析场景划分高速铁路覆盖场景单一，可归纳为线状覆盖场景。高速覆盖的挑战铁路网络特征列车穿透损耗大列车车身由金属包裹，屏蔽效应明显。一般情况下高速列车的穿透损耗约20～25dB。和普通郊区环境相比较，为保证相同的覆盖质量，铁路网络的基站数量随着列车穿透损耗的增加而急剧增长。话务量存在突发铁路沿线一般情况下话务量需求接近零，列车经过时话务量剧增。导致忙时话务量和闲时话务量差距明显，呈现明显的波动趋势。线状覆盖铁路线一般呈线状分布，因此铁路沿线的基站也呈线状分布，多普勒效应明显。多普勒效应的影响多普勒效应简介当终端在运动中通信，特别是高速情况下，终端和基站都有直视信号，接收端的信号频率会发生变化，称为多普勒效应。多普勒效应所引起的频移称为多普勒频移〔Dopplershift〕，可用下式表示：多普勒频移计算公式为：。其中：θ为终端移动方向和信号传播方向的角度；v是终端运动速度；C为电磁波传播速度；f为载波频率。上式中，(f/c*v)与入射角无关。以下为系统通信时的频移产生示意图：多普勒频移示意图这里假设系统工作的下行频率为,上行频率为从上图可知，终端远离基站时候会产生一个的频偏，即的工作频率为，因此终端上行发射频率为。在上行接收端，由于终端远离基站带来的频偏，可知此时基站接收到的频率为。同理，终端接近基站时候会产生一个的频偏，基站接收到频率为。注：1)上图为一个示意图，由于多普勒频移和频率相关，严格来说上下行也是不一样的。CDMAFDD制式上下行频率差45MHz，300kmh时候上下行相差约13Hz。2)本文所有的多普勒频移计算均以800MHz计算。对系统的影响CDMA基站采用相干解调的检测方式，接收端的本地解调载波必须与接收信号的载波同频同相，载波频率的抖动对接收机的解调性能无疑会产生影响。CDMA载波频段约为800MHz。对CDMA20001X系统的影响CDMA20001X系统共采用高通CSM5000和CSM6700两种芯片。1、CDMA20001X采用高通CSM5000芯片时，工作频率为800MHz，对于CSM5000而言，频移的最大取值为960Hz，CSM5000芯片能容许的最大移动速度为：由于此速度已高于目前所有地面移开工具的速度，可以知道芯片的解调容限完全满足要求。2、CDMA20001X采用高通CSM6700芯片，工作频率为800MHz，对于CSM6700而言，频移的最大取值为1440Hz，CSM6700芯片能容许的最大移动速度为：由于此速度已高于目前所有地面移开工具的速度，可以知道芯片的解调容限完全满足要求。对CDMA20001XEVDORevA系统的影响CDMA20001XEVDORevA采用高通CSM6800芯片，工作频率为800MHz，对于CDMA20001XEVDORevA的CSM6800而言，频移的最大取值为960Hz。CSM6800芯片能容许的最大移动速度为：由于此速度已高于目前所有地面移开工具的速度，可以知道芯片的解调容限完全满足要求。对链路预算的影响车厢穿透损耗的影响高速列车为了适应高速运行的要求，在密封性和车厢材质方面都有了新的变化，对穿透损耗有很大的影响，目前几种常见的高速列车车厢的穿透损耗如下表：14dB14dBT型列车16dBK型列车20dBCRH列车从上图可以看出：新型高速列车的车体穿透损耗为20dB左右；对于高速列车内的用户，增加了20dB左右的穿透损耗，由此降低了车内的覆盖概率在实际覆盖场景，由于的入射角度和列车有一定的夹角，实际的穿透损耗会比测试值大。由于铁路线一般呈狭长分布，因此天线一般也近似与铁路线平行，同时高速列车屏蔽效果比较好，所以穿透损耗比较大。对解调门限的影响根据仿真结果，假设AWGN信道，多普勒频移小于1440Hz时上行业务信道的解调性能损失小于等于1dB，因此建议上行链路预算时各业务的Eb/No取值要比基线高1dB。同时，由于高速情况下的典型传播环境为直视信号，链路预算几乎不用考虑快衰落余量和慢衰落余量。高速对切换的影响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软切换的最小时延，此时会导致掉话的产生。一般情况下软切换时延取值为300ms，本案的高速铁路时速设计为km/h，因此切换区应当设置为大于根据速度和距离的关系，我们可以大致获得终端运动速度与所需最小切换区大小的对应关系。终端不同移动速度下最小切换区大小终端速度(km/h)100200300350400所需最小切换区大小(m)817252933建网策略分析及案例子策略点1：同频软切换策略根据前面的分析，高速情况下一是对软切换的影响是对切换区大小提出了要求，过小的切换区会导致软切换流程无法完成；二是多普勒效应影响终端的同频邻区测量性能，随着频移的增加终端测量性能也随之下降；当频移大于一定门限的时候，软切换流程无法触发。切换参数优化优化原那么为：扩大切换区、减小切换失败掉话优化参数主要有T_ADDT_DROPT_TDROPSCH_WIN_A/NSCH_WIN_C适用场景Cell1Cell1Cell2软切换场景一Cell1Cell1Cell2软切换场景二场景一为BTS之间的切换，场景二为BTS内的切换。通常情况下，场景二的软切换区远小于场景一，故场景二的软切换区规划、软切换参数优化的需求就更迫切。优缺点优点：可以兼顾铁路周围用户的覆盖，对铁路外围用户无影响；调整工程量较小，难度相对较低，周期较短，本钱较低；稳定性好，单站故障时可由邻近大网作后备覆盖。 缺点：在基站密集区的调整优化难度较大，覆盖性能受影响与周围大网的切换关系多与周围基站的配合规划难度较大子策略点2：华为专利HTC硬切换解决方案传统异厂商边界硬切换是现阶段各运营商无法解决的难题硬切换带乒乓切换效应目前现网厂商设备在硬切换时普遍存在同频干扰和乒乓效应，导致网络掉话率高，极大影响用户话音质量。同时，乒乓效应导致每穿越一次切换带至少3～5次同频硬切换，掉话概率更高。实际情况，在商用环境下要求厂商间进行良好的切换配合和细致优化才能保证85％左右切换成功率(该成功率包括乒乓切换的次数)。因此该难题一直困扰着众多C网运营商。硬切换带乒乓切换效应AA厂商BTSB厂商BTS华为专利HTC(HuaweiTransitionCarrier)硬切换方案原理华为针对异厂商硬切换这一难题，结合设备特点，提出了华为专利的HTC解决方案。该方案是利用华为基站多载波特性，在边界基站上增加过渡载波F2来实现。由于F2没有同频干扰，可以在边界区域覆盖一个足够宽的过渡带。同时由于F2负荷很低，在硬切换边界有足够高的强度，F2和根本载波之间只存在1次异频硬切换，彻底消除了乒乓切换。因此很好的解决了之前业界硬切换成功率低这一难题，满足了用户的不间断通话需求。异厂商异厂商BTS华为BTSF2华为－>异厂商覆盖区域业务态切换F2异厂商F2异厂商BTS华为BTS异厂商－>华为覆盖区域业务态切换华为HTC有效解决天津C网异厂家边界硬切换难题天津硬切换带天津硬切换带南部：独流减河硬切换带长达85公里，共8基站、22载扇开通HTC北部：永定新河硬切换带长达95公里，共13基站、39载扇开通HTC注：天津边界，根本载波为283频点，过渡载波〔HTC〕为160频点在天津C网搬迁过程中，华为大规模应用HTC解决方案。目前从天津现网的HTC应用情况来看，华为HTC完全满足了天津现网规模商用，有效解决异厂家边界硬切换问题。搬迁完成后，通过话统得到硬切换成功率到达95%以上，有效改善通话质量，提升用户感知。子策略点3：小区分裂对于同一个BTS的两个小区，其天线位置比较靠近，或者在同一个铁塔或抱杆上。当两个小区覆盖分别覆盖铁路的两个相反的方向时，两个小区天线夹角近似180度。显而易见，这两个小区之间的交迭区处于两个天线的后瓣或旁瓣。由于天线方向图的前后比比较大，天线后瓣或旁瓣方向信号衰减很快。因此这两个小区之间的软切换区会很小，如前面的软切换场景二。对于极小的软切换区，即使采用扩大软切换区的方法，也不一定解决该问题。解决措施BTS仅配置一个小区，通过功分器将将其引入两幅天线，分别覆盖铁路两个相反的方向，即将一个小区分裂为两个扇区，称之为小区分裂。由于只有一个小区，这样基站天线下面将不存在软切换，躲避了软切换区过小的问题。适用场景CellCell1Cell1小区分裂场景小区分裂适用于基站距离铁路近，两个扇区交迭区域小，且位于基站下方的场景。下列图为一个应用的示意图。RRU4RRU4RRU5RRU64~6km4~6kmRailway24~36Km24~36Km24~36Km24~36Km24~36Km24~36Km24~36KmRRU1RRU2RR