【正文】 度。對(duì)于大型車(chē)站及普通車(chē)站，其頻率規(guī)劃及天線架設(shè)等也與軌道環(huán)境有很大的不同，也要合理設(shè)置，避免列車(chē)在車(chē)站環(huán)境產(chǎn)生信道擁塞或者頻繁切換。綜上可見(jiàn)，滿足列控通信的高速線路無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與普速線路和公用網(wǎng)絡(luò)有很大的不同，如何建設(shè)高可靠的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將成為高速線路GSMR網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中至關(guān)重要的一環(huán)。 對(duì)小區(qū)重選和越區(qū)切換的影響移動(dòng)通信系統(tǒng)需要一定的時(shí)間對(duì)無(wú)線信道資源進(jìn)行測(cè)量、平均、判決、執(zhí)行等，隨著用戶移動(dòng)速度的加快，一項(xiàng)流程從發(fā)起到完成(如切換、呼叫等)，無(wú)線環(huán)境往往已經(jīng)發(fā)生了很大的變化，這將給網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的正常進(jìn)行帶來(lái)一些新的問(wèn)題。在空閑模式下，MS會(huì)連續(xù)監(jiān)測(cè)BA(BCCH分配)列表中所有載頻的電平情況，對(duì)電平進(jìn)行平均處理的時(shí)間是：Max{5，((5‘N+6)/7)XBS一PA一MFRMS/4}。其中，N是BA表中載頻的數(shù)量。按網(wǎng)絡(luò)的通常設(shè)置，BA表中的載頻就是鄰區(qū)的BCCH頻點(diǎn)，在GSMR網(wǎng)絡(luò)中由于鄰小區(qū)較少，因此N的最大值取6。 BSPAMFRMS表示小區(qū)中的尋呼信道被分配成的尋呼子信道數(shù)，包含于信息單元“控制信道描述”中，在每個(gè)小區(qū)廣播的系統(tǒng)消息中傳送，取值范圍為2~9，該值的大小取決于尋呼負(fù)載，本處取4(GSMR網(wǎng)絡(luò)中話務(wù)量較少)?？捎?jì)算得出最大的平均處理時(shí)延為5s。專用模式下，MS每隔480ms向BTS上報(bào)一次6個(gè)最佳鄰小區(qū)，至少每隔105解調(diào)1次小區(qū)列表中的BSIC(基站識(shí)別碼)，如果是新出現(xiàn)在小區(qū)列表中的小區(qū)，則需在55內(nèi)解調(diào)BSIC。對(duì)于無(wú)法解調(diào)BSIC的小區(qū)，其信號(hào)強(qiáng)度是不會(huì)上報(bào)的，這樣就會(huì)出現(xiàn)一種情況：當(dāng)服務(wù)小區(qū)信號(hào)強(qiáng)度快速衰落時(shí)，鄰小區(qū)雖然信號(hào)強(qiáng)度很好，但是由于無(wú)法及時(shí)解調(diào)出BSIC，造成無(wú)法切換而導(dǎo)致通信中斷。從切換請(qǐng)求發(fā)起到切換完成釋放源小區(qū)資源，跨MSC切換一般需要5s，BSC內(nèi)小區(qū)間切換時(shí)間為3s。因此從測(cè)量、判決到完成切換，這段時(shí)間的典型值是BSC內(nèi)小區(qū)間切換為7s，對(duì)于跨MSC的切換，這個(gè)時(shí)間將達(dá)到9s。假設(shè)列車(chē)運(yùn)行速度為350km/h，那么一個(gè)小區(qū)從進(jìn)入鄰區(qū)列表、解調(diào)BSIC、測(cè)量、觸發(fā)切換，到切換完成，至少需要5+4+3=12s(對(duì)于BSC內(nèi)切換)，火車(chē)對(duì)應(yīng)移動(dòng)的距離是1166m，在這段距離內(nèi)，服務(wù)小區(qū)必須保證信號(hào)不發(fā)生快速衰落導(dǎo)致通信中斷，則電平值需不低于95dBm，才能保證呼叫的正常進(jìn)行。 對(duì)誤碼率的影響 由于高速移動(dòng)所帶來(lái)的多普勒頻移以及信道快速變化等因素的影響，高速環(huán)境下的誤碼率高于普通速度下的誤碼率。表21是來(lái)自Morane項(xiàng)目在法國(guó)鐵路線上在不同列車(chē)速度下測(cè)試得到的誤碼率結(jié)果。表21 不同速度下誤碼率從表21可見(jiàn)，對(duì)于表中三種傳輸方式，列車(chē)速度均對(duì)誤碼率產(chǎn)生了顯著影響。 對(duì)GSMR網(wǎng)絡(luò)同步性能的影響高速運(yùn)動(dòng)情況下保持基站和移動(dòng)臺(tái)之間的同步問(wèn)題，主要體現(xiàn)在GSM時(shí)間提前量(TA)這個(gè)參數(shù)的解碼能力上。在呼叫進(jìn)行期間，移動(dòng)臺(tái)發(fā)送給基站的測(cè)量報(bào)告報(bào)頭上攜帶著移動(dòng)臺(tái)測(cè)量的時(shí)延值，而基站必須監(jiān)視呼叫到達(dá)時(shí)的時(shí)間，并在下行SACCH的系統(tǒng)消息上以每?jī)擅胍淮蔚念l率向移動(dòng)臺(tái)發(fā)出指令，隨著移動(dòng)臺(tái)離開(kāi)基站的距離的變化，逐步指示移動(dòng)臺(tái)應(yīng)該提前的發(fā)送的時(shí)間?？梢?jiàn)移動(dòng)臺(tái)測(cè)量的時(shí)延值發(fā)送的頻率為每480ms一次，而基站每?jī)擅胂蛞苿?dòng)臺(tái)發(fā)一次指令，也就是說(shuō)GSMR系統(tǒng)1人的最快的調(diào)整為每2s調(diào)整一個(gè)碼元，可以推導(dǎo)出其可支持的最大速率為：*106*3*108*3600/(2*2)=999km/h。故在目前TA機(jī)制完全能夠支持到500km/h。 高速列控對(duì)GSMR系統(tǒng)的要求為了確保高速環(huán)境下的列控的需求，國(guó)內(nèi)外的相關(guān)機(jī)構(gòu)都制定了嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，GSMR只有達(dá)到這些標(biāo)準(zhǔn)，才能確保列控通信的可靠性。ERTMS規(guī)定了GSMR要達(dá)到以下指標(biāo)：GSMR要能夠支持列車(chē)最高時(shí)速500 km/h，平均運(yùn)營(yíng)速度350 km/h的下的列控通信，誤碼率要小于104，在傳輸列控?cái)?shù)據(jù)時(shí)最小接收電平要高于85dBm。為了保證高速列車(chē)安全運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)列車(chē)自動(dòng)控制，要求列車(chē)與地面之間進(jìn)行雙向、大量信息傳輸，這些信息包括：列車(chē)狀態(tài)、列車(chē)速度、列車(chē)位置、列控信息、線路數(shù)據(jù)信息、橋隧信息和環(huán)境信息等。下表就是應(yīng)用于CTCS3級(jí)列控GSM R無(wú)線子系統(tǒng)所需具備的無(wú)線覆蓋及Qos指標(biāo)。無(wú)線場(chǎng)強(qiáng)覆蓋以最小可用接收電平表示，并應(yīng)符合下表的規(guī)定：表22 最小可用接收電平為了保證無(wú)線場(chǎng)強(qiáng)覆蓋設(shè)計(jì)不會(huì)越過(guò)相鄰基站或直放站，無(wú)線覆蓋還應(yīng)滿足以下規(guī)定：1)同頻道干擾保護(hù)比：不小于12dB；2)鄰頻道干擾保護(hù)比：不小于6dB。第3章 高速環(huán)境下的無(wú)線冗余覆蓋 無(wú)線子系統(tǒng)冗余覆蓋方案 高速鐵路的GSMR無(wú)線系統(tǒng)需要為列控系統(tǒng)提供電路數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，必須高度重視系統(tǒng)的可靠性，而無(wú)線部分是系統(tǒng)可靠性的關(guān)鍵所在，因此，必須引入冗余以提高整個(gè)系統(tǒng)的可用度。對(duì)于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，從防止設(shè)備單點(diǎn)故障的角度出發(fā)，需要考慮以下情況：l)對(duì)于有源通信設(shè)備，如果設(shè)備癱瘓，會(huì)使GSMR系統(tǒng)部分或全部服務(wù)中斷，應(yīng)考慮故障后的備用手段，而且能夠在極短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)業(yè)務(wù)。沿線有大量同類設(shè)備、維護(hù)不方便的設(shè)備，如基站、直放站、傳輸、電源設(shè)備等，應(yīng)設(shè)計(jì)為自動(dòng)恢復(fù)到備用工作方式；對(duì)于設(shè)備數(shù)量少、投資較大、但設(shè)置地點(diǎn)維護(hù)方便的設(shè)備，如BSC或者TRAU、MSC等，可采用具有較高M(jìn)TBF(Mean Time Between Failures，即平均故障間隔時(shí)間)和較低MTTR(MeanTime To Repair，即平均恢復(fù)時(shí)間)的設(shè)備，有故障時(shí)可以做到自動(dòng)切換到備用工作方式。2)對(duì)于無(wú)源器件，比如漏纜，架設(shè)雙條投資很高，考慮到客運(yùn)專線}E常運(yùn)營(yíng)時(shí)不允許人員進(jìn)入，因此只要管理維護(hù)得當(dāng)，平時(shí)很少遭受人為破壞。設(shè)計(jì)中要完善對(duì)漏纜的監(jiān)測(cè)，一旦性能劣化應(yīng)自動(dòng)告警，并及時(shí)維修。3)對(duì)于基礎(chǔ)設(shè)施，比如機(jī)房、鐵塔，一旦倒塌、或遭受人為或者自然災(zāi)害而濘致站點(diǎn)的不可用，將直接導(dǎo)致GSMR系統(tǒng)的服務(wù)中斷。因此，在站址選取時(shí)應(yīng)避免洪澇區(qū)和容易發(fā)生山體滑坡的區(qū)域，攀礎(chǔ)設(shè)施的設(shè)計(jì)要保留一定余量，防雷接地及EMC系統(tǒng)設(shè)計(jì)完善，并加強(qiáng)對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施的監(jiān)測(cè)和維護(hù)。GSMR無(wú)線子系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)中的薄弱環(huán)節(jié)，因此，針對(duì)以上情況，日前有以下三種兀余覆蓋方式：?jiǎn)螌咏豢椚哂喔采w，雙層基站共址和雙層基站交織覆蓋。 不同冗余方案的頻率分配頻率規(guī)劃是GSMR網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的重要環(huán)節(jié)，良好的頻率規(guī)劃是網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的基礎(chǔ)。不同冗余方式有著不同的頻率規(guī)劃方案，因此導(dǎo)致了不同的頻率利用效率、抗干擾能力、系統(tǒng)容量和擴(kuò)容能力。本節(jié)將就上述三種冗余覆蓋方式的頻率規(guī)劃方案的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行研究。 規(guī)劃原則1. 工作頻段GSMR采用900MHz工作頻段，885MHz~889MHz(上行)、930MHz~ 934MHz(下行)，共4MHz頻率帶寬，雙工收發(fā)頻率間隔45MHz，相鄰頻道間隔為200kHz。按等間隔頻道配置的方法，共有21個(gè)載頻。頻道序號(hào)從999~1019，扣除底端999和高端1019做為隔離保護(hù)，實(shí)際可用頻道19個(gè)，頻道序號(hào)為1000~1018。頻道序一號(hào)和頻道標(biāo)稱中心頻率的關(guān)系為：fL(n)=+(n1024)*(上行) (31)fH(n)= fL(n)+45MHz(下行) (32)n=999 ~10192．頻率分配原則頻道分配應(yīng)考慮同頻道干擾、鄰頻道干擾和互調(diào)干擾等因素，并使載干比滿足以下要求：同頻道載干比：控制信道及列控業(yè)務(wù)信道C/I≧12dB，其他業(yè)務(wù)信道所在頻率的C/I≧9dB；鄰頻道載干比：C/I≧6B；偏離載波400kHz時(shí)的干擾保護(hù)比：C/ I≧一38dB。3．頻率規(guī)劃基本原則良好的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是一個(gè)良好頻率計(jì)劃的基礎(chǔ)。在進(jìn)行一定區(qū)域內(nèi)的頻率規(guī)劃時(shí)，一般采用地理分片的方式進(jìn)行，但需要在分片交界處預(yù)留一定頻點(diǎn)(頻率足夠使用時(shí))或進(jìn)行頻點(diǎn)劃分。交界處的選擇盡量避開(kāi)熱點(diǎn)地區(qū)或組網(wǎng)復(fù)雜區(qū)。不管采用何種方式進(jìn)行頻率規(guī)劃，一般需要遵循以下原則：同基站內(nèi)不允許存在同頻頻點(diǎn)；同一小區(qū)內(nèi)BCCH和TCH的頻率間隔最好在400kHZ以上；沒(méi)有采用跳頻時(shí)，同一小區(qū)的TCH間的頻率間隔最好在40kHz以上；非13復(fù)用方式下，直接鄰近的基站避免同頻(即使其天線主瓣方向不