(论文)grru技术在高铁无线通信中的应用研究

摘要随着社会经济发展的需要，国家大力投入高速铁路事业。近几年，我国高速铁路通信部分的建设发展速度很快。但是高铁移动信号覆盖仍是一个世界性难题，速度快、信号衰落快是高铁最大的挑战。手机需要在不同的基站服务区域间进行切换“接力”；同时新型全封闭的车厢对手机信号衰减很大，信号强度减小为原来的1/256。如果用现有的网络去覆盖高铁，接通率只能达到7080。，而掉话率高达2030。而通过架设GRRU“专网”，中国移动通信掉话率降到053，基本实现30分钟不掉话的理想状态。根据目前高速铁路通信建设现状与发展趋势，人们对高速铁路通信质量的强烈需求的现状，本文选择了对高速铁路无线信号覆盖问题进行分析、研究和实践。并希望可以以此来更深入了解高速铁路通信系统。并希望将来能为高速铁路信号覆盖的建设和推动国家经济发展做些力所能及的贡献。本文首先介绍了数字光纤直放站GRRU原理及在GSMR应用，而后，本文对数字光纤直放站GRRU关键技术软件无线电和射频拉远系统进行讲解之后，本文用我公司GRRU在高铁上的一个应用案例进行了介绍说明。最后，对本文进行了总结关键词数字光纤直放站GRRU；射频拉远技术；高铁；无线信号ABSTRACTALONGWITHTHESOCIALECONOMYDEVELOPMENTNEEDS,NATIONALENERGETICALINTOHIGHSPEEDRAILWAYCAREERINRECENTYEARS,OURCOUNTRYSHIGHSPEEDRAILWAYCOMMUNICATIONPARTOFTHECONSTRUCTIONDEVELOPMENTSPEEDQUICKLYBUTHIGHIRONMOBILESIGNALCOVERAGEISSTILLAWORLDWIDEPROBLEM,SPEED,SIGNALDECLINEFASTERISHIGHIRONSBIGGESTCHALLENGECELLPHONENEEDSATDIFFERENTBASESTATIONSERVICEAREASBETWEENTHESWITCH“RELAY“MEANWHILENEWTOTALLYCLOSEDCARRIAGEOFCELLPHONESIGNALATTENUATION,SIGNALINTENSITYDECREASESGREATLYFORTHEORIGINALWERE256TOONEIFUSEEXISTINGNETWORKTOCOVERHIGHIRON,CONNECTIONCANONLYREACH70TO80AND20OR30OPTIMIZATIONSOMEANDTHROUGHGRRU“PRIVATENETWORK“,ERECTIONOFCHINASMOBILECOMMUNICATION,TOREALIZETHEBASICOPTIMIZATIONSOMEHAD30MINUTESDONTDROPTHEWORDSOFTHEIDEALSITUATIONACCORDINGTOTHECURRENTHIGHSPEEDRAILWAYCOMMUNICATIONCONSTRUCTIONSITUATIONANDDEVELOPMENTTRENDOFHIGHSPEEDRAILWAYCOMMUNICATION,PEOPLEPRESENTSITUATIONOFTHEQUALITYOFSTRONGDEMAND,THISPAPERCHOSETOHIGHSPEEDRAILWAYWIRELESSSIGNALCOVERAGEPROBLEMSAREANALYZED,RESEARCHANDPRACTICEANDIHOPECANINORDERTOFURTHERUNDERSTANDTHEHIGHSPEEDRAILWAYCOMMUNICATIONSYSTEMANDIHOPETHEFUTUREHIGHSPEEDRAILWAYSIGNALCOVERAGEFORTHECONSTRUCTIONANDPROMOTENATIONALECONOMICDEVELOPMENTDOTHECONTRIBUTIONTHISPAPERFIRSTINTRODUCESTHEDEFINITIONANDPUTSTANDINGSTRAIGHT,ANDTHENCOMPAREDWITHBASESTATION,THISPAPERGRRUDIGITALSTRAIGHTPUTSTATIONPLAYFARDIGITALRFAPPLICATIONSYSTEMEXPLAINEDLATER,THISPAPERUSEMYGRRUHIGHINIRONONTHECASEOFANAPPLICATIONOFTHEEXPLANATIONFINALLY,SUMMARIZEDFORTHISARTICLEKEYWORDSDIGITALGRRUFIBEROPTICREPEATERRFPULLFARTECHNOLOGYPUTSTATIONHIGHIRONWIRELESSSIGNALS目录摘要IABSTRACTII绪论11光纤拉远基站系统概述211数字光纤直放站GRRU原理212数字光纤直放站GRRU的基本特点313数字光纤直放站GRRU在GSM一R的应用形式42高铁中的通信问题及GRRU的关键技术521高铁无线信号覆盖提速后存在问题522基于数字光纤直放站GRRU关键技术6221软件无线电技术6222软件无线电的核心思想6223射频拉远技术723高速铁路覆盖意义93GRRU产品在高铁的运用1031昌九城际高铁网络现状1032昌九高铁南昌段方案设计10321设计依据10322总体思路10323总体规划11324站点明细1233昌九城际高铁南昌段专网覆盖分析15331信号覆盖强度分析15332小区容量分析18333小区切换分析19334位置边界区分析2134昌九高铁南昌段专网网络优化建议22341专网与大网的关系22342专网频率规划原则23343专网信道配置原则23结束语24致谢25参考文献26附录一27绪论随着无线通信技术的蓬勃发展，光纤拉远基站系统在整个无线通信系统中扮演着越来越重要的角色。铁路作为我国国民经济的大动脉,在国民经济和社会发展中有极为重要的地位。2007年4月18日,铁道部进行了第六次大提速,时速达200KM/H及以上的动车组CRH列车投入了使用,高速铁路延展里程达到6000KM。到2000年底,全国铁路已有480列CRH列车运行,覆盖全国17个省市。这意味着中国铁路以此为起点,将进入全新的高速列车时代。在移动通信迅猛发展的今天，越来越多的无线通信技术层出不穷，但是无论哪种技术，都不可避免的遇到两个主要的问题一是无线覆盖区域都将存在弱信号区和盲区二是日益增长的客户关于宽带接入和对通信质量更高要求的现状。进入90年代后半期以来，在移动通信手机迅速普及的带动下，直放站市场得到了持续的发展。直放站可以扩大己建模拟和数字移动通信基站的覆盖范围，是解决盲区、边远地区和特殊场景移动通信的最经济有效的手段。现在国内关于直放站的实际工程方案以及理论研究已经较为成熟。但是随着越来越高的要求，原有直放站特别是作为盲区解决方案的光纤直放站采用的模拟传输等技术，逐渐被新近提出并渐渐成熟的数字光纤直放站所取代，但是由于原有直放站系统应用多年，现在数字光纤直放站只是少量应用并没有规模化配置于我国现有网络。不光光是在2G网络中，相对于3G网络中，RRU远端射频单元与BBU基带单元结合的技术也相继被提出，这种对基站设备采用基带部分与中频、射频部分相对分离的设计思路，对3G发展中能用较低的成本建造覆盖效果良好的网络具有重要意义。这种基于光纤拉远技术的分布式基站系统给今后的无线覆盖提供了许多思路。由于实际场景例如高速铁路环境中需要更高的通信质量以及日益增长的业务需求，原有的方案并不能提供十分令人满意的效果，从而将基于GRRU技术的高速铁路覆盖解决方案应运而生，其特点是采用软件无线电技术、解决切换问题，可以有效地避免高速运动下切换频繁而导致掉话或者切换成功率过低的问题，这种新式结构具有许多特点，是现有高速铁路中的无线覆盖架构中比较优秀的一种。本课题针对现状高铁无线信号通话率低，掉话率高的问题，而高铁速度快、信号衰落快是高铁最大的挑战。手机需要在不同的基站服务区域间进行切换“接力”同时新型全封闭的车厢对手机信号衰减很大，容易形成信号弱区和盲区。通过架设GRRU“专网”，中国移动通信掉话率降到053，基本实现30分钟不掉话的理想状态。减少切换次数，减少掉话率，从而达到通信质量高的要求。1光纤拉远基站系统概述近10年来,移动通信高速发展,运营商之间竞争日益激烈,客户对网络服务质量的要求不断提高。面对市场竞争的压力和客户近乎苛刻的网络质量要求,运营商都纷纷加大网络投资的力度,提高网络质量。所谓直放站（中继器）属于同频放大设备，是指在无线通信传输过程中起到信号增强的一种无线电发射中转设备。直放站的基本功能就是一个射频信号功率增强器直放站在下行链路中，由施主天线现有的覆盖区域中拾取信号，通过带通滤覆盖区域。直放站与基站相比结构简单、投资较少、安装方便,可广泛用于难于覆盖的盲区和弱区,是提高通信质量,解决掉话问题,快速提高网络质量的有效手段。按照调制技术方式来分，直放站可分为模拟光纤直放站和数字光纤直放站。架设数字光纤直放站GRRU“专网”是解决高铁盲区、边远地区和特殊场景移动通信的最经济有效的手段。11数字光纤直放站GRRU原理GRRU（GSMDIGITALREMOTERFUNITSGSM数字射频拉远系统）是采用软件无线电技术，将GSMUM口信号数字化，通过光纤传送到远端，利用远端射频单元再生、放大，实现基站信号拉远覆盖的无线网络覆盖设备。原理图如图11。所谓软件无线点技术就是通过软件编程来实现无线电台的各种功能，减少模拟环节，把数字化处理（A/D和D/A变换）尽量靠近天线。图11GRRU原理图数字光纤直放站GRRU通过在近端把施主信号通过电光转换模块把电信号转换成光信号，然后把光信号放大通过光纤传拉远到远端，在远端机通过逆变换把光信号转换回电信号，从而达到室内分布式系统覆盖目标区域的目的。近端中继机通过耦合器将来自基站主天线的移动通信下行信号馈送入双工器，经RF模块，由下变频器将其下变频到基带FQ或中频信号，然后经刀D变换器变换为数字基带或数字中频信号，由基带处理单元将其经过数字信号处理后，按一定帧格式打包成串行数据，再经光收发器由光纤传输到远端机。在远端机，经光收发器，由基带处理单元解帧后，由D/A变换器将其恢复为I/Q或中频信号，再经上变频器将其上变频到射频，最后经发射机、双工器以及天线发射至覆盖区域。来自移动终端的上行信号经远端机，通过上述远端机的下行逆过程，将上行串行数据信号通过光纤回送至近端中继机，然后通过上述近端中继机的下行逆过程，将上行射频信号馈送给基站。这样就完成了直放站的覆盖功能。数字光纤直放站的组网方式也是与原有光纤直放站的一大不同，首先由于采用数字传输，基站可以绑定的数字光纤直放站数量比传统的数量要有一定增长，其次在其组网结构上可以引入新型的菊花链格式和混合格式，可以适用于不同的场景。12数字光纤直放站GRRU的基本特点1可靠的监控功能采用E1传输方式，通过底层传输网实现监控，可靠性高，与现有基站网管方式相同。告警参量翔实，不仅能明确故障站点，还可以明确故障类型乃至故障模块缩短故障排查时间，同时还可以与基站OMCR兼容，方便运营商维护操作。2利用软件无线电的方法把RF信号数字化，在数字域对信号进行处理，极大增强了设备对信号的处理和控制能力以NS级速率跟踪处理每个载频、每个时隙的信号，彻底消除上行噪声干扰。3覆盖功能单载波功率可达到60W（48DBM），与基站覆盖能力相当。GRRU具有上行分集接收功能，结合噪声抑制功能，保证大功率广域覆盖上下行链路平衡。4RRU具备上行噪声抑制功能RRU单独对各射频拉远单元的上行噪声进行控制；极大减少各射频拉远单元之间上行噪声的相互干扰；彻底消除上行噪声对基站的影响。拉远系统多远端覆盖时不干扰基站。上行噪声抑制功能是迄今为止所有模拟直放站包括光纤、无线和干放等所不能做到的，正因为如此基站接多个GRRU也不会有噪声叠加。5菊花链组网功能GRRU可以采用菊花链组网，仅1条光纤，可以实现18公里光路以内6个覆盖端的建设，单台近端可带24台远端。6自动时延调整功能能自动或手动调整各个DRU与接入控制设备DAU之间的时延,消除同扇区DRU之间重叠信号覆盖区域的时延色散干扰。13数字光纤直放站GRRU在GSMR的应用形式GSMRGSMFORRAILWAYS，面向铁路的GSM是铁路数字移动通信系统的简称，是基于目前世界上最通用的、最成熟的GSM平台上专门为满足铁路应用而开发的数字式无线通信系统，是针对铁路通信列车调度、控制、支持高速等特点，为铁路运营提供定制附加功能的一种经济高效的综合无线通信系统。GSMR现存的问题是由于传统模拟的直放站挂接方式，其链路通信稳定性不足，而且由于传输模式不能采用菊花链的组网方式。所以应用数字光纤直放站GRRU解决方案后，数字传输的GSMR实现了HDLC通信，满足CPRI标准，通信的可靠性有较大提升。在模拟解决方案时如果需要覆盖某一长度段的铁路，需用较多数量的基站配备一定数量的模拟光纤直放站进行覆盖，并且要对其中参数做繁复的调整。在引用数字光纤直放站后，由于同一基站可以挂接的数字光纤直放站数量大大增强，则可以扩展同一基站的覆盖面积，起到良好效果。如果需要覆盖90KM长的铁路沿线，用模拟解决方案的原理框图12图12模拟原理图如果需要覆盖90KM长的铁路沿线，用数字解决方案的原理框图13图13数字原理图2高铁中的通信问题及GRRU的关键技术高铁移动信号覆盖仍是一个世界性难题，速度快、信号衰落快是高铁最大的挑战。手机需要在不同的基站服务区域间进行切换“接力”；同时新型全封闭的车厢对手机信号衰减很大，容易形成信号弱区和盲区；同时突发性业务大（有列车经过时，话务量高，无列车经过时，基本无话务）；此外用户基本为中高端用户，对业务要求高。所以优化高铁的无线覆盖是不可阻挡的潮流。21高铁无线信号覆盖提速后存在问题1位置更新频繁，信令开销大，成功率低列车提速后，火车穿越GSM每个位置区的时间大大缩短，在两个位置区的重叠处，小区在很短的时间内要完成列车上所有手机的位置更新请求，发生碰撞的几率就会增加，从而容易造成位置更新失败。2切换频繁，易导致切换成功率低高速列车运动速度快，基本都在每小时200公里以上，现网覆盖铁路的小区多为覆盖周边村庄的小区，根据现场勘查和基站分布，大部分小区覆盖铁路的距离在0513公里左右，平均在924秒就有一次切换，切换非常频繁。此外高铁多为高架桥和平地，移动用户可接收到较远的小区信号，而切换小区又没有被加入的该小区的邻区列表当中，导致用户切到远处小区后就无法切回到邻近铁路的小区，因此会造成切换失败。同时两邻区的切换重叠区的信号强度不满足切换要求时，也会造成切换失败。3部分区域出现弱信号覆盖昌九城际高铁时速高达每小时250公里，车速快，多径损耗大，车体损耗比普通车体损耗也大很多，所以在动车组内易出现有弱信号区域。另外列车提速后，切换不及时造成手机拖尾，也是导致接收信号弱的原因之一。4易出现TCH、SDCCH等信道的溢出因突发性业务大（有列车经过时，话务量高，无列车经过时，基本无话务），当有列车通过时，TCH、SDCCH等信道溢出，特别在LAC交界处，需要位置更新，信令溢出概率会增大。5数据业务几乎无法使用由于小区间切换频繁，GPRS及EDGE数据业务下载及上传速率非常低，上网速度不稳定，经常出现掉线，上线困难等现象，以上这些因素导致数据业务几乎无法正常使用。22基于数字直放站GRRU关键技术221软件无线电技术软件无线点技术就是通过软件编程来实现无线电台的各种功能，减少模拟环节，把数字化处理（A/D和D/A变换）尽量靠近天线。软件无线电概念最早起源于军事通信领域。当时为了解决当时多国多兵种部队配合作战的需要和彼此间通信互不兼容的矛盾。理想软件无线电的结构图，这种简洁、模块化的结构虽然由于器件的限制还无法大规模商业化，但是这却能作为未来无线电台的发展方向和设计指导思想。窄带A/DD/A转换器实时,准实时处理软件DSP宽带A/DD/A转换器射频前端模块图21理想软件无线电结构图软件无线电要求基于通用、模块化的硬件平台，用软件来实现多种多样的无线电台功能，并且在系统内部尽可能多的用数字信号来取代模拟信号传递信息，本设计中RRU前端接收和发射部分的设计在很大程度上是以软件无线电的思想为指导的。因此RRU在实现分布式信号覆盖的同时，也能提供更高的通信质量。在软件无线电通用、模块化指导思想下设计的GSM系统中射频拉远系统，基站、近端机及远端机（BSAURU）的组网方式系统结构图。在该结构中多个模块均采用了软件无线电里的核心技术1模拟射频模块数字中频单元主要实现将RF信号转换成宽带中频信号。为之后采用带通采样定理进行模数转换打下基础。2数字中频模块数字中频模块实现了宽带中频信号到数字基带信号的转换。采用了软件无线电的抽取、内插以及数字正交变换理论。基带处理模块数字传输单元完成交织、映射、成帧等功能。用了等效数字谱理论。收发模块完成光电转换，实现数字基带信号的光传输。222软件无线电的核心思想软件无线电的核心思想是将宽带A/D、D/A尽可能地靠近射频天线，尽可能早地对信号进行数模、模数转换。并且在一个通用、开放、模块化的硬件平台上，用软电话图像数据传真件实现尽可能多的无线电功能。尽早对射频信号进行数字化处理，这样做能够最大限度地减少模拟器件给系统带来干扰，数字信号抗噪能力强，易控制等特点也更符合未来数字通信的基本理念，而且这样做能使系统结构更为简单，降低制造成本，扩展性也更强，是未来无线电台的发展方向。用软件实现尽可能多的无线电功能主要是指用外部控制单元通过软件来灵活配置各芯片的工作参数，和基带信号处理方法，甚至可以达到自动检测并选择相应工作模式的智能化无需人工介入的软线电台。从而克服传统无线电台基于硬件，不同体制间无法相互兼容的矛盾。223射频拉远技术随着无线技术，特别是移动通信技术的发展，传统的信号覆盖设备无论是在资源利用还是在覆盖信号质量等各方面都已经无法满足现代通信的要求。射频拉远技术RRU,RADIOREMOTEUNIT正是在这样的背景下产生的。射频拉远是一种新型的分布式网络覆盖模式。其基本思想是将基带部分集中处理，而射频模块则采用光纤拉到远端射频单元，从而节省了大量机房，缩短了组网的时间和成本，也便于管理，维护，达到了拓展网络覆盖面积的目的同时，由于基带池资源的集中管理，使得数字信号处理资源能够被合理地最大化地分配利用。通过统计调查，在不同的时间段，将不同比例的基带池资源提供给不同的区域，从而使各覆盖区域用户都能享受到更优质服务，图22是用射频拉远单元做分布式网络覆盖的示意图。图22射频拉远单元的分布式网络方式射频拉远单元不同于传统意义上的直放站。上行链路中，RRU需要将接收的射频信号进行滤波，选频，去噪，采样，下变频等一系列处理，最后再把I/Q基带信号根据公共无线接口规范（CPRI，COMMONPUBLICRADIOINTERFACE）打包成CPRI帧通过光纤送至基站进行集中处理；下行链路中，则恰恰相反，通过光纤从基站传送到RRU的数字基带信号，通过纠错，解帧，上变频，数模转换，功率放大等一系列过程达到基站信号在远端RRU发射覆盖的目的，从而提高了基站的覆盖范围。RRU的组成结构框图如图23所示，RRU无线设备主要由MUMAINUNIT，也称为BBU，BASEBANDUNIT和RRU两部分组成。MU包含基站基带，控制以及传输接口RRU实现基带信号到无线UU口的射频信号的转换，它由RRU控制接口单元、数字中频处理单元、射频处理单元和天馈单元等构基带处理控制传输接口射频处理单元中频处理单元接口控制单元MU光纤传输RRU图23RRU结构图MU与RRU之间通过光纤进行连接。RRU主要负责无线信号的射频与中频处理，其内部原理框图如24所示。RRU采用软件无线电的设计思想，但是受现有器件的限制，数字化是从中频部分开始。接收端从天线接收到的射频信号，经低噪放放大后变换到中频，经中频抗混迭滤波，放大到合适的电平送入ADC。由ADC直接对中频信号进行采样，采样后由数字下变频器进行FQ解调、抽取和滤波后然后送往基带处理，基带处理部分将信号处理成支持CPRI或OBSAI规范中的任何一种，经光模块变换为光信号与基站对通。发送端从基站接收到的光信号，经光模块变换为基带数字信号，基带信号经过内插、滤波、FQ调制后，进行D/A变换，变成中频模拟信号。最后变换为射频模拟信号放大到一定功率经天线发射出去。图24RRU内部原理框23高速铁路覆盖意义高铁的发展对于提高中国的科技实力具有不可估量的作用，无论是机车制作高新技术研发，还是高速铁路的建设技术都对中国的发展带来新的战略机遇。成为推动中国经济快速发展的新的引擎，因为高铁是个巨大的产业对于上下游产业的带动将会是巨大的。高铁让出行更快捷，更方便，更舒适。高速铁路的覆盖是整个网络优化覆盖工作中不可或缺的部分。高速铁路的乘客中除了有普通老百姓，还存在大量的潜在用户和高端客户。高速铁路上的乘客一般都会有语音业务方面的需求，而高端用户除了语音需求还会有高速数据业务的需求。如果通信运营商能提供更好更高质量的语音和数据业务，对保住普通用户，稳定高端客户，发展潜在用户还有对品牌的提升都具有极为重要的意义。3GRRU产品在高铁的运用31昌九城际高铁网络现状昌九城际高铁作为继京津城际铁路交通建设后的全国第二条城际铁路，线路全长13127公里，其中新建线路正线长度915公里，昌九高铁起点位于九江庐山站，出庐山站后沿京九铁路东侧而行，终点为南昌北站，并与现有的京九铁路相连，引入南昌站。全线共设九江、庐山、德安、共青城、永修、乐化、南昌等7个车站。昌九城际铁路设计时速为200公里/小时，最高时速为250公里/小时，该铁路建成后，南昌到九江坐火车将只需要40分钟。本次方案覆盖范围仅为南昌段，该路段一共设有乐化、南昌两个停靠站，全长约32公里。昌九城际高铁为新建的高速铁路，其网络状况同样存在上面提到的五个问题；此外在沿路勘查过程中，信号杂乱，小区切换频繁，主小区不明显等也是当前网络存在的一个现状。32昌九高铁南昌段方案设计321设计依据1覆盖率列车内95区域场强高于94DBM。2掉话率覆盖CRH列车的基站平均掉话率应小于8。3接通率DT测试接通率高于85。4覆盖质量CRH列车上应达到95区域通话质量优于3级。5数据业务DTFTP下载平均速率高于100KBPS。322总体思路1本方案采用沿铁路专门组网的覆盖思路，将铁路列车考虑为一个话务流动用户群，为其提供一条服务质量良好的专用覆盖通道，用户群从车站出发，直至抵达目的站，用户都附着在专用覆盖内，发生的话务/数据流也都为专用通道吸纳，到达火车站后，重选/切换至车站或周边小区，实现为用户提供优质铁路覆盖服务。2减少高速运行列车上的小区切换，采用基站射频拉远单元的组网方式，尽可能延长单小区的覆盖距离。专网BTS尽量集中挂靠BSC，加快用户切换速度，提高切换成功率。如图31。图31专网覆盖3减少位置更新的次数，沿铁路线设置线性位置区，尽量使九江境内的铁路处在同一个位置区的覆盖之下。原则上最少每70公里高铁里程分为一个LAC区，每个LAC内高铁信源BTS挂靠同一BSC。323总体规划昌九城际高速铁路南昌段覆盖距离为32KM,采用5个中心机房，出于成本的考虑，4个机房为利旧机房，1个为新建机房。分5个小区，沿铁路沿线建设数字射频拉远单元（GRRU）设备进行射频拉远覆盖，扩充每小区的覆盖范围，以减少铁路沿线的切换次数。5个小区设计为同一个LAC，此LAC内的BTS挂靠同一个BSC。本次设计综合考虑覆盖场强和专网信号外泄,郊区天线距铁轨高度控制在20米左右市区天线距铁轨高度控制在15米左右，高架桥天线距铁轨高度控制在35米之间。图32小区分布图BSS规划图图33BSS规划图本方案建议5个小区设计为同一个LAC，此LAC内的BTS挂靠同一个BSC。324站点明细站点信息示意图BCA铁轨杆塔高度天线挂高基建高度名词解释基建高度A塔建基础到铁轨的高度天线挂高B天线底部到塔建基础的高度杆塔高度C天线挂高一定余量。天线图34站点示意图注黄色标注表格表示小区边界，有两个小区的远端共杆，一共有四副天线。原理图见附录一。表31各站点详细信息经纬度杆塔逻辑小区站址编号站间距经度纬度基建高度杆塔高度挂高扇区1挂高扇区2站址名词解释基站高度A塔建基础到铁轨的高度天线挂高B天线底部到塔建基础的高度杆塔高度C天线挂高一定余量天线天线高度基建高度铁轨杆塔高度10M11586559288177630302020乐化火车站旁铁塔290011586172288100515666水泥厂旁居楼楼顶390011586004288030320333荷坊村居民楼顶（基站）490011585143287977612121212山坡11荷坊村基站（新建）590011584911287869520333理工大学旁楼顶690011584787287815925666领秀公馆楼顶790011585083287730318333居民楼顶89001158536228765000202020正大饲料后空地990011585649287590018333艺术职业学院楼顶109001158581628753140202020空地1190011585921287476510151010鑫磊园林基站129001158598028741326151515交通职业学院后山坡上139001158607328735863151515昌北货场山坡2鑫磊园林基站149001158631628728321202020山坡159001158691028726340202020凤凰花园三期北山坡上167001158752928726033202020凤凰花园三期北田地中1770011588527287256310303030赣江大桥西1870011589645287258210303030赣江大桥东3三联邓家基站1970011589645287256791288三联邓家基站207001159015228723670151515居民楼顶217001159045928719890151515居民楼顶2270011590987287138510666白金会酒店楼顶237001159125528710203151212七里村基站4七里村基站247001159154928706630151515李家庄巡养场257001159162428703253121212垃圾中转站旁楼顶2660011591638286983310555奇瑞4S店后楼房顶2760011591492286924812333居民楼顶2860011591477286862981288福州路基站296001159155128682845101010永光修理厂房顶306001159150528677236101010阿米果旁房顶316001159143828672085101010旺南刨冰旁房顶5福州路基站326001159139782866680712333火车站33昌九城际高铁南昌段专网覆盖分析331信号覆盖强度分析1设备输出功率设计设备输出功率通常特指设备输出总功率（为整个频段内所有功率的积分）。BCCH功率指广播控制信道信号发射功率，通常标称覆盖范围，因而在通信工程设计时采用BCCH信道功率为设计功率。移动通信设备通常为多载频，因此同一设备对于不同载频配置其输出的BCCH功率不同，60W设备配置不同载波数时其BCCH信道功率与载频数关系如下表。表32载频数和功率关系60W/48DBM设备载频数总功率BCCH功率1TX/RX60W/48DBM60W/48DBM2TX/RX60W/48DBM30W/45DBM4TX/RX60W/48DBM15W/42DBM6TX/RX60W/48DBM10W/40DBM8TX/RX60W/48DBM75W/39DBM本方案设计采用60W设备，信源小区按8载频配置，60W设备输出功率为75W/39DBM，工程中留2DB余量，故输出为37DBM。2链路损耗下行链路预算如下式LPDOWNPOUTDRULDUPLDRULFGDRUGADRUCORIGAMSLSLANTDRUMSSENSLOSS式中MSSENS为移动台接收灵敏度；POUTDRU为DRU（GRRU远端）的输出功率；LDUPLDRU为合路器、双工器等的损耗；LFGDRU为DRU的天线的馈缆、跳线、接头等损耗；GADRU为发射天线的增益；CORI为天线的方向系数；GAMS为移动台接收天线的增益；LSLANTDRU为双极化天线的极化损耗；LPDOWN为下行路径损耗；LOSS为各种损耗。链路预算表表33链路预算表项目单位取值备注1DRU（GRRU远端）发信功率POUTDRUDBM37数值的填写参见下表说明2馈线与接头损耗LFGDB4FEEDERJUMPERS3DRU天线增益GANTDBI214双极化天线极化损耗LSLANTDB1如果是双极化天线，该值取1；否则，取0。DRU参数5DRU发信EIRPDBM53EIRPPOUTDRULFGGANTLSLANT1移动台接收灵敏度MSSENSDBM1022瑞利衰落预量RFMARGDB53干扰恶化量IFMARGDB44人体损耗和其他损耗BLOSSDB8SSREQISINDEPENDENTOFTHEENVIRONMENT移动台参数5移动台接收机要求的输入电平SSREQDBM85SSREQMSSENSRFMARGIFMARGBLOSS；1慢衰落储备LNFMARGDB3与覆盖区域可通率及室、内外位置有关系2穿透损耗LPLDB23环境参数3实现相关覆盖所需要的设计电平SSDESIGNDBM59SSDESIGNSSREQLNFMARGLPL下行链路最大传输损耗LPATHMAXDB112LPATHMAXEIRPSSDESIGN下行发射功率为37DBM，链路损耗为112DB；上行发射功率为33DBM，系统有35DB分集增益，链路损耗为107109DB，上下行链路平衡。3市区覆盖模型L69552616LGF1382LGHBHM（449655LGHB）LGD考虑到城市发展，都以大城市为基准HM32（LG1175HM2497F信号频率，取900MHZHB基站天线高度，取10MHM手机天线高度，取3M有112DB69552616LGF1382LGHB32（LG1175HM2497（449655LGHB）LGD11269554972616LG9001382LG1032（LG117532（449655LG10）LGD3748772813827663835LGD18323835LGD033D即覆盖距离为330米，站间距可达660米。建议市区覆盖站间距不超过660米，天线挂高10米。4郊区覆盖模型L69552616LGF1382LGHBHM（449655LGHB）LGD取HM32（LG1175HM2497F信号频率，取900MHZHB基站天线高度，取15MHM手机天线高度，取3M郊区LPLP（市区）2LG（F/28）254有112DB69552616LGF1382LGHB32（LG1175HM2497（449655LGHB）LGD2LG（F/28）25411269554972616LG9001382LG1532（LG117532（449655LG15）LGD2LG（900/28）254374877281625766372LGD45454595372LGD069D即覆盖距离为690米，最大站间距可达138公里。建议郊区覆盖站间距为1公里，天线挂高15米。5高架覆盖模型COST231HATA模型和OKUMURAHATA模型是主要用于的宏小区传播模型，但对于覆盖半径不足1KM的传播不是特别合适，我们根据实测高铁覆盖，针对高铁高架等无遮挡情况给出入射角损耗参考模型RXL（POUTGANT）LKLCRXL列车内接收场强，要求大于85DBMPOUT天线口注入功率，计37DBMGANT天线增益，计21DBILK高铁覆盖自由空间损耗LKLT自由空间损耗CD附加损耗值L（0）20D/D0CD入射角损耗，取10LC列车屏蔽损耗，取20DBL（0）1米自由空间损耗，314DBD覆盖距离，取D0取1米CD实测的衰落余量（含人体，快衰落等），约2025DB，取23DBD覆盖站点距铁路垂直距离，取100米L覆盖铁路纵向距离，求取的值DDL图35铁路模型有RXL（POUTGANT）LKLC853721314201/223101/2/D20250L250L853721314102351720285372131415231720285615257250L250L21057L2500937L707M即天线高出列车窗口、能直视的情况下（天线杆距铁路垂直距离50M，比铁路高架高出56米，天线与铁路之间没有树木、建筑物遮挡），按37DBM天线口功率，天线增益21DBI，每个站点两边覆盖，可以14KM站间距。DL2332小区容量分析专网小区的话务主要来源于列车上的手机用户，另外还有少部分从公网渗透到专网的用户，主要包括与铁路平行的公路用户以及在专网覆盖区域内重新开机的列车下用户，但由于这类用户相对列车的集中话务，所占比例较少，这里主要计算列车用户话务。本方案考虑20公里范围内，最多同时有2列客车通行，以此来进行话务量的预测1）最大客流量分析根据目前国内的CRH情况，编组方式是全列8节车厢定员最多670人，两编组连挂定员最多1340人。考虑到昌九城际高铁与京九线有颇长一段相邻，普通列车按16节车厢，每节108人计，且昌九城际高铁周边用户可能接入专网，按100人算，则总客流量约1340108161003168人，按3200人计算。2）移动手机持有率分析根据目前移动通信的发展状况，参照各地经验，我们按移动手机持有率90计算，其中移动用户占有率按70。3）人均忙时话务量分析人均忙时话务量按002ERL计算。4）最大话务量计算计算公式最大话务量（ERL）总人数手机持有率移动用户占有率人均忙时话务量预测最大话务量320090700024032ERL。对应爱尔兰表，按2呼损率，4032ERL的话务量需要7个载频基站配置；但是考虑到九江段铁路沿线还有很多村庄，离京九铁路也比较近，专网建成后离铁路非常近的移动手机用户必然会进入到铁路专网，从而要占用一部分信道资源，此外列车上部分用户有GPRS数据业务需求，因此建议专网小区按8载波配置进行设计。333小区切换分析本次铁路专网覆盖系统中涉及到以下两个切换点专网内部小区间的切换；在火车站站台专网与公网之间的切换。1）专网内部小区间的切换切换情况分析如图所示非切换区切换区非切换区本小区相邻小区场强）AB250KM/H1S83850DBM甲小区乙小区甲小区乙小区图36小区切换图高速列车运动速度快，时速为250公里，所以对网络的切换重叠区域要求高，其切换重叠区域长度计算如下列车在两小区覆盖区域运行时，比如从甲小区到乙小区，随着列车的移动甲小区的信号越来越弱，乙小区的信号越来越强，为了保证通信的不间断，用户业务支持需要从甲小区切换到乙小区。根据大量的工程应用值，重叠覆盖区域场强高于85DBM的列车运行时间需大于12秒，列车运行设计时速为250KM/H，则场强重叠区长度为SVT250000/360012833M。图36中A点移动台启动越区切换测量计算，B点移动台进行越区切换，切换在AB段进行。如上图所示，需要两个小区信号重叠覆盖区域为833米，场强大于85DBM，即可保证小区间的顺利切换。沿线小区边界布站方式图37小区边界布站方式切换区域中间安装两台远端并4副双极化天线，保证在一定区域内同时存在两个小区的信号，但主导小区比邻区高出6DB，保证平滑切换。1000M1000M举例当列车由A向B行驶时，首先占用的是A小区信号，当两小