高速鐵路中CDMA覆蓋的關鍵問題解決方案

    切換問題

    切換問題是指高速移動導致切換時更易掉話，對切換的要求遠高于普通場景。

    在切換區(qū)大小不變的前提下，速度越快的終端穿過切換區(qū)的時間越小。因此，當終端的移動速度足夠快，以至于穿過切換區(qū)的時間小于系統處理的軟切換最小時延，此時會導致掉話產生。在對高速鐵路覆蓋基站的參數設置時需要考慮設置最小的切換區(qū)，滿足高速火車在高速運行時的切換需求。最小切換區(qū)的大小可根據列車時速大小與軟切換時延計算而得。軟切換時延一般取300ms，因此，最小切換區(qū)大小主要取決于列車移動速度。

    目前的高鐵設計最高時速為350km/h，根據公式計算得最小軟切換區(qū)為29m。

    沈大高鐵CDMA覆蓋案例

    我們就沈大高鐵的CDMA無線網絡覆蓋進行研究，主要用于覆蓋高速鐵路客運專線的用戶，包括車站候車和高速列車上的乘客。

    沈大高鐵概況

    沈大高鐵貫穿遼寧省鐵嶺、沈陽、遼陽、鞍山、營口、大連6個地市，全長553km。為雙線電氣化鐵路，平均時速200km/h以上。2011年竣工通車。沈大高鐵內共設有15個車站。

    沈大高鐵設計采用的高速列車為長春軌道客車公司和法國阿爾斯通公司聯手合作制造的CRH5車型，8輛編組，全長211.5m，車體最大寬度3200mm，車輛高4270mm。

    覆蓋問題的解決

    ◆ 多普勒頻移問題的解決

    高鐵覆蓋中對抗多普勒效應的途徑主要有兩種：一是設備采用頻偏糾正法克服多普勒頻移的影響，二是從根本上降低多普勒頻移和頻移變化率。無線網絡規(guī)劃設計一般從第二種方案出發(fā)。多普勒頻移變化率和f成正比，和d成反比。取f=2.1GHz，Fdr=5.8Hz/m，則不同速度時要使得最大多普勒頻移變化率不超過Fdr（多普勒頻移變化率門限）所需的基站到鐵軌的最小垂直距離如表1所示。

　　表1 不同車速時基站到鐵軌之間的最小垂直距離計算

    需要說明的是，當基站距離鐵軌非常近時，最大多普勒頻率變化率雖然非常大，但持續(xù)的時間很短，系統整體性能受影響也較小，因此隧道中采用漏纜方式覆蓋可以達到很好的效果。

    根據《中華人民共和國鐵路運輸安全保護條例》第四十一條：沿鐵路兩側新建、擴建建筑工程，應符合以下規(guī)定：高速鐵路兩側的建筑工程與軌道中心線的距離不得小于50m；鐵路干線兩側的建筑工程與軌道中心線的距離不得小于20m；鐵路支線、專用線兩側的建筑工程與軌道中心線的距離不得小于15m；鐵路兩側的圍墻與軌道中心線的距離不得小于10m，圍墻的高度不得大于3m。對于沈大高鐵的覆蓋基站，基站到鐵軌的最小垂直距離取84米即可。

    沈大高鐵覆蓋基站間距：

    密集城區(qū)基站間距為500m左右；一般城區(qū)基站間距為1km左右；郊區(qū)基站間距為2km左右；農村基站間距在4km左右。