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摘 要：“无线引擎”数字射频覆盖系统，是新一代全数字化，射频信号覆盖系统，开创性地将软件无线电技术引入射频信号放大、转发等移动通信网络优化产品中。克服了传统模拟射频放大技术带来的噪声及信号失真等一系列问题，将无线射频处理技术推向新的技术高度。本文通过在京广线X段高铁应用“无线引擎”技术说明可行性和推广前景。
关键词：无线引擎；高铁；软件无线电；噪声；信号失真
1 概况
XX高铁位于京广铁路线，由于该铁路段距离覆盖基站较远，到达铁路的电平值较低，铁路沿线经常是切换频繁、易发生掉话。
经实地测试，覆盖区内基站密集，不存在弱覆盖问题，重点是列车中的手机用户进行通信时，由于受动车组列车高速移动过程中产生的多普勒效应以及列车材质对无线信号快衰减的影响，往往会发生切换混乱，无法接通，掉话等现象。
2 设计思路及专题分析
根据运营商要求，结合现场勘测，决定采用G网XX村基站第三扇区作为信号源。选用高性能数字直放站覆盖系统方式来加强铁路沿线的信号覆盖。天线采用的是增益为17dBi、波瓣宽度为25°短背射天线4副。
2.1 下行覆盖预测分析
在现今的无线网络下行覆盖预测分析中采用ALCATEL A9155 V6的标准传播模型（SPM模型）以COST231-Hata经验模型为基础，可用于150-2000MHz的无线电波传播损耗预测。
2.2 SPM传播模型
SPM模型的数学表达形式是：
2.3 SPM模型各系统含义
SPM模型默认值参见表1
根据相关测试发现，高速列车车体损耗约为20dBm左右，因此为了保证移动用户的正常使用，在列车窗外信号应大于-60dBm。
通过以上计算，有效覆盖区边缘场强不低于-80dBm，我们的设计设想是合理的，能够满足设计指标的要求。
2.4 下行增益的确定
系统近端机输出功率5dBm，2.5公里的光纤传输损耗为4dB（相当于电损耗8dB），器件损耗6.4dB，相关馈线接头损耗为2dB，则：
远端机接收信号电平=近端机输出信号电平-光纤传输损耗-器件损耗-馈线接头损耗
=5-8-6.4-2
=-11.4dBm
远端机理想工作增益=远端机额定输出电平–远端机接收信号电平
=43-（-11.4）
=54.4dB
初设增益=MIN（理想工作增益-（1～3）dB）
=51dB
2.5 系统上行噪声电平分析
远端机到施主基站的传输损耗=基站输出功率–远端机接收信号电平
=43dBm -（-11.4dBm）
=54.4dB
技术指标要求施主基站端口的噪声电平≤-120dBm
所以远端机上行输出噪声电平≤-120dBm+54.4dB=- 65.6dBm
由：远端机上行噪声电平=-120dBm+远端机上行噪声系数+远端机上行增益
得出：远端机上行增益=远端机上行噪声电平+120dBm–远端机上行噪声系数
=-65.6dBm+120dBm-5dB
=49.4dB
2.6 系统与周边基站的切换分析
在该段专网覆盖区信号采用的是不同小区的信号，故高速列车在通过该段区域时就会存在相关切换，为了保证切换的正常完成，在系统设计时就要考虑足够的切换区域。
2.7 远近分析
直放站发射功率为40W，本工程覆盖区域内手机最强接收电平为-45dBm，则此时链路损耗为46-（-45）=91dB，达到基站理想上行电平为-123dBm，此时需要手机发射功率为-123+91=-32dBm。
2.8 时延分析
本方案中从施主基站到最远的光纤直放站距离假定为5Km（实际更小），光纤的时延为5μS/Km，高性能数字直放站时延为5μS。为消除手机MS到BTS的传播时延，GSM系统采用MS提前一定时间来补偿时延，时间提前量的取值范围是0～233μS，即GSM系统中最大允许时延为TMAX=233μS。由于信号一来一回是双向的，所以单向最大时延为233μS/2=116.5μS。
2.9 信源选取
根据本次铁路覆盖的地形、地势及周边基站分布图，拟采用XX基站第二扇区为信源。
3 话务统计与分析
3.1 话务量估计
CRH的标准配置为8节车厢，额定载客人数为600人次，但目前也有加长型CRH配置，即由2列CRH合并组成16节车厢，这样用户人数就达到1200人。按照目前移动客户渗透率65%计算，则这样一班CRH的移动用户为780人。以每用户0.02ERL计算，则将带来15.6ERL话务，查ERL B表（1%呼损）可得需要25个TCH，考虑到GPRS业务，专网小区至少配置4TRX。
设系统在呼损率B=0.02；
系统建设成功后，原有网络如何调整
系统建设成功后建议对信源基站的信源小区TA进行设置，同时做好引入该小区的相邻切换关系、两基站扇区之间的优先级等设置，充分利用资源。
4 结论
从路测回放和分析结果看，手机接收电平大致在-40dBm～-60dBm之间，动车组内CQT手机测试切换正常，并且手机接收电平、手机发射功率和话音质量都正常。数据业务测试为郑州至漯河整段数据统计：LLC下行数据吞吐率最高时达170kbit/s，RLC下行数据吞吐率最高时达190kbit/s，平均下行数据吞吐率50kbit/s，与下载文件包大小及开启时隙有很大的关系。
XX高铁开通后覆盖的信号完全达到了预期的覆盖目的（从覆盖场强、通话质量、手机发射功率、时延等指标），远远超出传统光纤直放站设备的覆盖效果，同时系统开通后信源小区没有出现指标恶化、下降等问题。这将对我们今后在诸如风景区的覆盖、长途隧道群、高铁专网、高速公路或省道的链式覆盖、农村的深度覆盖等网络规划、网络优化等提供了新的思路和解决方案。
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[1]王福昌.通信原理[M].清华大学出版社，2006.
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[4]张传福，李梦迪，王刚.高速移动环境下组网方案[J].电信工程技术与标准化，2009.
[5]李富新，谢鹰，刘文鹏.高速铁路移动网络覆盖方案的研究[J].邮电设计技术，2008. |
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发表于 2022-2-27 19:48:05