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高速铁路无线通信优化措施探讨

2015-10-14 11:43| 发布者: dzly| 查看: 407| 评论: 0|原作者: 邵秋俊

摘要: 高速铁路无线覆盖包括单覆盖单层网、交织覆盖单层网和同站址双网等模式,由于铁路速度快、设备复杂度高,无 线通信非常容易产生邻道干扰、同频干扰或互调干扰等问题,因此高速铁路无线通信需要采取严格的优化措施,确保高 速铁路无线通信正常运行。
  0 引言
  随着高速铁路运行里程的增加,高速铁路承载的客流量越来越大,因此需要促进铁路信息系统升级,以便能够满足高速铁路发展需求。高速铁路运行过程中,时速高、密闭性强,导致高速铁路无线通信存在强烈的多普勒频移、车体穿透损耗严重、蜂窝通信小区频繁切换等,并且高速铁路沿线的山脉、桥梁、河流、涵洞等场景非常丰富,因此高速铁路通信信号不能够畅通无阻地传输,为了保证高速铁路无线通信正常,需要从多个方面采取优化覆盖、增强信号等措施[1]。本文基于笔者多年的高速铁路无线通信优化实践,详细地阐述高速铁路无线通信优化重要意义及措施,为无线通信优化提供参考,有利于提升移动用户在高铁上使用无线业务的用户感知,具有重要的研究意义和现实意义。
  1 高速铁路无线通信重要意义
  目前,高速铁路出行已经是很多人的选择,高速铁路无线通信能够满足人们无线数据传输、语音通话需求,可以及时地保证人们在行驶过程中的工作、生活或学习,提高了人们出行的便捷性[2]。但是高速铁路无线传输环境与传统的无线信号传输环境相比,高铁行驶速度快,车体损耗大,造成无线信号明显的多普勒频移,导致GSM 网络小区间切换频繁,详细问题如下所述。
  (1)高铁车体穿透损耗非常大。我国的高铁采用全封闭车体架构,部分列车型号的玻璃是金属镀膜的,无线电波信号穿透高铁车体时,传输损耗高达24dBm,传统的列车车体穿透损耗则为10dBm,尤其是高铁卧铺车厢,传能损耗更高,因此降低了信号传输强度。为了保证无线信号的有效收发,亟需采用多种措施提高信号接收灵敏度,弥补无线信号穿透车体时造成的衰减[3]。
  (2)高铁通信小区切换频繁。移动终端所在的通信小区的信号衰落到一定程度时,就会触发小区切换或重选。由于高铁移动速度非常快,因此其在很短的时间内就会穿过多个GSM小区。每个小区切换时,需要花费大约6s 的时间,全速奔驰的高铁穿过两个基站的时间都远小于6s,因此造成移动终端无法正常进行小区切换,非常容易造成脱网或掉话现象[4]。
  (3)多普勒频移。高铁运行速度非常快,因此非常容易造成移动用户在高铁行驶过程中发生多普勒频移。多普勒频移是指高铁通信过程中无线电波频率与基站发射的实际频率之间的差异。多普勒频移增大,则会造成无线信号调制调解过程中产生相位偏差,造成信道估计错误,影响正常通信。
  2 高速铁路无线通信优化措施
  高速铁路无线通信可以满足人们多样化、便捷性的通信需求,具有非常重要的作用,因此针对高铁常见的通信问题,需要从建设、覆盖等多个方面进行优化,高速铁路无线通信的具体优化可以从以下几个方面着手。
  (1)无缝隙覆盖高铁运行线路。高铁通常采用专网覆盖,由于高铁运行轨道涉及面较广,因此覆盖过程中存在盲点,通话切换过程中,由于公网小区与专网小区存在非邻居关系,非常容易引起掉话等异常事件。许多通信学者分析,造成高铁网络掉话原因众多,比如网络建设规划不合理,专网距离过远,邻居关系漏配等。因此,无缝隙覆盖高铁运行线路,缩小高铁专网覆盖范围,周期性测试巡检,及时发现高铁网络存在的缝隙,采用直放站等措施进行弥补,确保高铁全线覆盖,可以提高通信工作运行效果。
  (2)采用大功率、光纤无线设备覆盖高铁线路。高铁线路建设无线网络时,站址选择具有较大的难度,一是要求站址距离高铁无线网络线路越小越好,二是高铁沿线没有符合基站建设要求的基础设施。因此,为了能够更好地覆盖高铁线路,满足流畅的通信需求,可以采用BBU+RRU 光纤拉远基站的建设模式,BBU 是指亟待处理单元,RRU 是指射频拉远单元,两者采用光纤进行通信,RRU 具有较小的体积,能够悬挂安装,BBU 具有携带多个RRU 的能力,能够发射较大的数字信号,降低了宏基站选择存在的问题。
  (3)拆分高铁信源,解决单个小区覆盖距离过程的问题,可以大幅度优化高铁覆盖频率;针对天线位置较低的基站,升高天线高度,避免楼层、树木、山峰遮挡,提高信号的覆盖能力和传输范围。
  3 结语
  随着我国经济的快速发展,高速铁路里程逐年增加,高速铁路目标用户多为商务出行或旅游出行,具有较高的数据业务需求,同时高速铁路速度快、穿透损耗高、密闭性强等特点造成无线网络信号下降,需要从无线覆盖、覆盖小区脱网、基站布置等多个方面优化,以便提高无线网络信号强度,确保用户具有较强的使用感知。
  参考文献:
  [1] 任洪权,齐浩博,崔利,等.高速铁路客运站无线通信调度系统的设计[J].铁路计算机应用, 2011, 20(8):133-134
  [2] 齐建红,尹凯臻,徐巍.湖北高速铁路CDMA网络优化分析及建议[J].信息通信,2012, 32(2):195-196
  [3] 张阳.高速铁路(动车组)移动网络质量优化的实践与研究
  [C]. 2008世界通信大会(ICC2008)中国论坛, 2008:114-117
  [4] 步兵.高速铁路环境下利用无线通信实现铁路信号信息传输的初探[J].北京交通大学学报, 2000, 24(5):15-19
    

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