铁路信号覆盖的一些网优基础知识

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【导读】本文根据铁路信号覆盖的特点，对信号屏蔽、多普勒频移、快慢衰落对铁路覆盖的影响进行了简要描述，并分析了铁路覆盖场景下的切换、重选、利用率的优化策略。

1 铁路覆盖特点

2 不同车型对信号屏蔽的影响

注：

普通铁路主要运行T/K/Z普通列车；
动车线路主要运行CRH1/2/5车型；
高速铁路主要运行CRH3车型。
■不同车型穿透损耗差异较大
■CRH1/3/5型车穿透损耗最大，CRH2最小。
规划时：
■针对不同车型覆盖，站点规划存在差异
■针对一条铁路规划应考虑满足最高衰减车型覆盖需求
3 多普勒频移对覆盖的影响

多普勒频移：接收到的信号波长因为信号源和接收机的相对运动而产生的附加频移，称为多普勒频移。

●频移大小和运动速度成正比，运动速度越快频偏越大；频偏越大，数据误码率越高
●MS靠近和远离基站，合成频率会在中心频率上下偏移
◇当MS驶向基站方向时，频率增加，波长变短，频偏减小
◇当MS远离基站方向时，频率降低，波长变长，频偏增大
●高速载体上的MS频繁改变与基站之间的距离，频移现象非常严重
■多普勒频移的存在，导致基站和手机相干解调性能降低：350km/h运动速度下900M频段终端等效衰落约1dB，2000M频段等效衰落约4dB

■因为对于手机是一倍的多普勒频移，而对基站是二倍的频移。故多普勒频移对手机的影响小于对基站的影响。

■无线链路若要有效抵抗多普勒频移，‘无线链路数据速率’远超过由多普勒引起‘信道衰落速率’，使无线信道呈现慢衰落特性。
4 快、慢衰落对覆盖的影响

快衰落

移动通信中信号随接受机与发射机之间的距离快速、不断变化，曲线的瞬时值呈快速变化，称快衰落。

根据理论推导，无线信号快衰落最大衰落次数： Ln=2v/ λ（次/秒）（v为移动速度， λ为信号波长），严重衰落时深度达20~40dB，这将严重影响信号传播质量。

移动速度越快、信号频率越高，无线信号快衰落的次数越多，经历衰落谷底的时间越长，信号质量越差。
如下表为900M频率和1800M频率下，不同车速对应的快衰落的平均速率。

快衰落对高铁的影响最严重。

快衰落与功控
无线通信通常采取快速功控（功控频率应高于快衰落频率）、RAKE、扩频和加大衰落储备等技术对抗快衰落。。

慢衰落

由于障碍物阻挡造成阴影效应，接收信号强度下降，但场强中值随地理改变变化缓慢，称慢衰落，又称为阴影衰落。

信号强度随时间的变化服从对数正态分布。

■实际铁路网络规划建设中，应尽量避免基站覆盖方向被障碍物遮挡，保证可视传播。

■在链路预算过程中,应考虑一定的阴影衰落余量，其取值与扇区边缘通信概率、阴影衰落标准差相关。
5 高速场景切换重选分析
重选、切换不及时：
高速场景下，重选、切换对重叠覆盖距离要求高。

重选、切换所需时间一定要小于列车经过重叠覆盖区所需要的时间。重叠覆盖距离固定的情况下，速度越快越容易产生切换不及时掉话，重选不及时脱网的问题。

重选、切换频繁
假设单小区有效覆盖距离为1公里，不同列车时速，穿越单个小区所需要时间如下表。

速度越快，穿越单个小区所需时间越短。当时速达到300Km，每10秒即发生一次服务小区变更。

为有效减少重选、切换频次，需增大单小区覆盖率距离，即采用多小区合并技术。

6 铁路资源利用率分析
高铁小区瞬间高容量需求与资源利用率低矛盾突出。
铁路专网小区容量配置必须满足列车经过时的峰值业务需求，瞬间容量需求较大。
列车经过后，专网小区资源处于相对空闲状态。
■单小区覆盖距离越大，无线资源利用率越高，光纤拉远组网方式的无线资源利用率明显高于宏基站组网方式。
■发车间隔越小，即单位时间通过的列车数量越多，无线资源利用率越高。

■列车平均车速越快，经过单小区时间越短，无线资源利用率越低。