【正文】 MA、CDMA2000系統(tǒng)為軟切換，GSM系統(tǒng)為硬切換，TDSCDMA系統(tǒng)為接力切換，LTE系統(tǒng)為硬切換。 CDMA的切換切換就是移動臺處于連接狀態(tài)時，改變連接的過程，而軟切換就是在新的連接完成前不中斷原連接。 決定CDMA 系統(tǒng)切換時延主要包括測量周期、遲滯時間和切換執(zhí)行時間，綜合考慮CDMA總的切換時間為1~3s。 地鐵覆蓋中，切換主要發(fā)生在如下三種情況，一、列車在隧道中運行時的切換；二、列車進(jìn)出隧道的切換（本期工程考慮站臺和隧道共小區(qū)信源的覆蓋方式，因此可避免此類切換）；三、行人出入地鐵站及換乘站切換。下面對可能發(fā)生的兩種場景的切換予以詳細(xì)分析。 1）列車在隧道中運行時的切換 隧道內(nèi)的電磁環(huán)境相對比較純凈，且在隧道內(nèi)信號強(qiáng)度變化非常有規(guī)律，既列車運行在甲、乙站區(qū)間時，從甲站——乙站，甲站的信號越來越弱，乙站的信號越來越強(qiáng)。因此，滿足電平衰落和切換時延的要求很高，即甲站和乙站的重疊覆蓋區(qū)滿足電平衰落和切換時延的要求。 由于CDMA的切換時延約為1~3s，而切換帶一般處于隧道中間，處于該位置時，地鐵列車的車速比較高，根據(jù)地鐵目前峰值車速80km/h 計算，切換時延將形成22 ~66m的切換距離。隧道內(nèi)兩個小區(qū)間理論上至少設(shè)置66m的切換帶。如下圖所示： 切換時間和電平變化關(guān)系 地鐵隧道方案設(shè)計中，設(shè)計目標(biāo)值為RX= 85dBm，Ec/Io= 12dB。理論上為滿足切換是RX=85dBm,兩個小區(qū)的相鄰的重疊覆蓋區(qū)=66m。這樣就能保證RX= 85dBm時就能完成切換。 2）行人出入地鐵站及換乘站切換 當(dāng)行人在出入地鐵站廳或換乘站廳、站臺時，由于自動扶梯運動產(chǎn)生瑞利衰落、以及人群擁擠而產(chǎn)生的信號衰落，而使信號強(qiáng)度銳減，造成信號重疊區(qū)域（切換區(qū)）不夠，易造成用戶通話中斷，因此移動終端在進(jìn)出地鐵站同樣有信號切換問題。移動終端出入地鐵站的過程，位置坐標(biāo)及站廳信號與室外信號電平變化如下圖所示： 說明：參考能量分布圖，分析地鐵車站出入口切換情況，系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)保證地鐵車站出入口覆蓋信號不應(yīng)外溢，并確保地鐵內(nèi)分布式覆蓋系統(tǒng)與地面蜂窩小區(qū)之間的順利切換。 分析如下： 假設(shè)地鐵站出入口人的正常行走速度為35公里/小時，人走動的速度為3米/秒（快跑狀態(tài)），則人走過出入口的切換時間為：3秒，切換區(qū)域長：3秒3米/秒＝9米。 設(shè)計時只要確保行人出、入地鐵站時，切換信號電平在85dBm以上，即可保證乘客經(jīng)過車站出、入口平穩(wěn)切換。 行人出入換乘站的切換情況與此相似。 本方案根據(jù)車站出入口或換乘站廳、站臺進(jìn)出口的實際情況設(shè)計信號重疊區(qū)域，將天線安裝在距離切換交叉點10m左右，以保證切換時電平大于85dBm。 GSM的切換 移動GSM和聯(lián)通GSM系統(tǒng)均為硬切換。 本系統(tǒng)主要有列車在隧道內(nèi)運行的切換、列車進(jìn)、出隧道的切換分析（本期工程考慮站臺和隧道共小區(qū)信源的覆蓋方式，因此可避免此類切換）及行人進(jìn)出地鐵車站的切換，下面分別予以詳細(xì)闡述。 1）列車在隧道中運行時的切換 由于隧道內(nèi)的電磁環(huán)境相對比較純凈，且在隧道內(nèi)信號強(qiáng)度變化非常有規(guī)律，既列車運行在甲、乙站區(qū)間時，從甲站——乙站，甲站的信號越來越弱，乙站的信號越來越強(qiáng)。因此，切換測量的計算速度和準(zhǔn)確性都很高，啟動越區(qū)切換模測量的場強(qiáng)門限值可高一些，這就可以使越區(qū)切換測量計算可以早一些進(jìn)行。 這樣相鄰小區(qū)信號電平與本小區(qū)信號電平的差值可以小一些，就可以在相鄰小區(qū)信號質(zhì)量C2略好于本小區(qū)信號質(zhì)量C1時啟動移動臺進(jìn)行快速切換。另外本小區(qū)和相鄰小區(qū)的信號質(zhì)量C1和C2的測量計算時間可短一些，這可以使移動臺盡快找到合適的相鄰小區(qū)并盡早進(jìn)行越區(qū)切換，避免掉話現(xiàn)象。參考國外隧道內(nèi)無線通信越區(qū)切換場強(qiáng)參數(shù)的選取和根據(jù)本工程項目文件的有關(guān)要求，滿足切換時間12秒的要求下選取下列隧道內(nèi)越區(qū)切換參數(shù)： 啟動越區(qū)切換測量計算門限電平，高于移動臺最低允許接收電平1015dB（取10dB） 本小區(qū)與相鄰小區(qū)信號質(zhì)量差值C2C1：510dB， 本小區(qū)與相鄰小區(qū)信號質(zhì)量計算總時間：512秒（取12秒） 根據(jù)有關(guān)要求切換區(qū)應(yīng)滿足12秒的最差要求，且在隧道內(nèi)的切換點的場強(qiáng)要求：GSM、CDMA≥90dBm，考慮列車運行設(shè)計時速為80km/h，則場強(qiáng)重疊區(qū)的最大值為：S=VT=(80100/3600)12＝266 m 在通常情況下，本小區(qū)與相鄰小區(qū)的信號在泄漏電纜中的傳輸損耗是相同的，因此它們的場強(qiáng)衰減特性曲線相對于它們的交點是對稱的，所以漏纜的切換損耗余量可由本小區(qū)與相鄰小區(qū)各負(fù)擔(dān)一半，即：266m1/2＝133 m 對應(yīng)于15/，133/1000=3dB，切換情況分析如圖所示： 圖中：a點移動臺啟動越區(qū)切換測量計算 b點移動臺進(jìn)行快速越區(qū)切換 Vmin移動臺最低允許接收電平 切換在a—b段進(jìn)行 如上圖所示，只要兩個小區(qū)信號重疊區(qū)大于等于266m即能保證切換時最低電平高于85dBm。 2）行人出入地鐵站及換乘站切換 當(dāng)行人在出入地鐵站廳或換乘站廳、站臺時，由于自動扶梯運動產(chǎn)生瑞利衰落、以及人群擁擠而產(chǎn)生的信號衰落，而使信號強(qiáng)度銳減，造成信號重疊區(qū)域（切換區(qū)）不夠，易造成用戶通話中斷，因此移動終端在進(jìn)出地鐵站同樣有信號切換問題。 移動終端出入地鐵站的過程，位置坐標(biāo)及站廳信號與室外信號電平變化如下圖所示： 說明：參考能量分布圖，分析地鐵車站出入口切換情況，系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)保證地鐵車站出入口覆蓋信號不應(yīng)外溢，并確保地鐵內(nèi)分布式覆蓋系統(tǒng)與地面蜂窩小區(qū)之間的順利切換。 分析如下： 假設(shè)地鐵站出入口附近內(nèi)外場強(qiáng)相等后自動扶梯運行s＝6秒，考慮人的正常行走速度為35公里/小時，假設(shè)人走動的速度為3米/秒（快跑狀態(tài)），則人走過出入口的切換時間為：12秒，切換區(qū)域長：12秒3米/秒＝36米。 設(shè)計時只要確保行人出、入地鐵站時，切換信號電平在85dBm以上，即可保證乘客經(jīng)過車站出、入口平穩(wěn)切換。 行人出入換乘站的切換情況與此相似。 本方案根據(jù)車站出入口或換乘站廳、站臺進(jìn)出口的實際情況設(shè)計信號重疊區(qū)域，將天線安裝在距離切換交叉點20m左右，以保證切換時電平大于85dBm。 TDSCDMA的切換 決定TDSCDMA系統(tǒng)切換時延主要包括測量周期、遲滯時間和切換執(zhí)行時間。 根據(jù)規(guī)范3GPP ，TDSCDMA異頻測量周期是480ms，遲滯時間范圍是640ms~1280ms,切換執(zhí)行時間為：500ms~1000ms。~3s. 地鐵覆蓋中，切換主要發(fā)生在如下三種情況，一、列車在隧道中運行時的切換；二、列車進(jìn)出隧道的切換（本期工程考慮站臺和隧道共小區(qū)信源的覆蓋方式，因此可避免此類切換）；三、行人出入地鐵站及換乘站切換。下面對可能發(fā)生的兩種場景的切換予以詳細(xì)分析。 1）列車在隧道中運行時的切換 隧道內(nèi)的電磁環(huán)境相對比較純凈，且在隧道內(nèi)信號強(qiáng)度變化非常有規(guī)律，既列車運行在甲、乙站區(qū)間時，從甲站——乙站，甲站的信號越來越弱，乙站的信號越來越強(qiáng)。因此，滿足電平衰落和切換時延的要求很高，即甲站和乙站的重疊覆蓋區(qū)滿足電平衰落和切換時延的要求。 ~3s，而切換帶一般處于隧道中間，處于該位置時，地鐵列車的車速比較高，根據(jù)地鐵目前峰值車速80km/h 計算，切換時延將形成33 ~66m的切換距離。TDSCDMA系統(tǒng)中觸發(fā)異頻接力切換為2a 事件，門限一般設(shè)為3dB。以漏纜5dB/100m 損耗計，為形成3dB 電平落差需要60m。綜合切換時延及觸發(fā)切換條件兩種因素所需的切換帶距離要求，隧道內(nèi)兩個小區(qū)間理論上至少設(shè)置126m的切換帶。如下圖所示： 切換時間和電平變化關(guān)系 地鐵隧道方案設(shè)計中，設(shè)計目標(biāo)值為PCCPCHRSCP= 85dBm； PCCPCHC/I= 3dB。理論上為滿足切換是PCCPCHRSCP=85dBm,兩個小區(qū)的相鄰的重疊覆蓋區(qū)=126m。實際上，信號變化存在快衰落，導(dǎo)致2a事件容易發(fā)生，為了保證切換的成功率，需要一定距離的切換電平余量，因而重疊覆蓋區(qū)需要增加，定為200m,這樣就能保證PCCPCHRSCD= 85dBm時就能完成切換。 2）行人出入地鐵站及換乘站切換 當(dāng)行人在出入地鐵站廳或換乘站廳、站臺時，由于自動扶梯運動產(chǎn)生瑞利衰落、以及人群擁擠而產(chǎn)生的信號衰落，而使信號強(qiáng)度銳減，造成信號重疊區(qū)域（切換區(qū)）不夠，易造成用戶通話中斷，因此移動終端在進(jìn)出地鐵站時，同樣有信號切換問題。 移動終端出入地鐵站的過程，位置坐標(biāo)及站廳信號與室外信號電平變化如下圖所示： 說明：參考能量分布圖，分析地鐵車站出入口切換情況，系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)保證地鐵車站出入口覆蓋信號不應(yīng)外溢，并確保地鐵內(nèi)分布式覆蓋系統(tǒng)與地面蜂窩小區(qū)之間的順利切換。 分析如下： 假設(shè)地鐵站出入口附近內(nèi)外場強(qiáng)相等后自動扶梯運行s＝6秒，考慮人的正常行走速度為35公里/小時，假設(shè)人走動的速度為3米/秒（快跑狀態(tài)），則人走過出入口的切換時間為：，切換區(qū)域長：3米/秒＝。 設(shè)計時只要確保行人出、入地鐵站時，切換信號電平在85dBm以上，即可保證乘客經(jīng)過車站出、入口平穩(wěn)切換。 行人出入換乘站的切換情況與此相似。 本方案根據(jù)車站出入口或換乘站廳、站臺進(jìn)出口的實際情況設(shè)計信號重疊區(qū)域，將天線安裝在距離切換交叉點20m左右，以保證切換時電平大于85dBm。 WCDMA的切換 WCDMA系統(tǒng)的切換包括：硬切換和軟切換。 本方案主要關(guān)注WCDMA系統(tǒng)的軟切換。切換就是移動臺處于連接狀態(tài)時，改變連接的過程，而軟切換就是在新的連接完成前不中斷原連接。 決定WCDMA 系統(tǒng)切換時延主要包括測量周期、遲滯時間和切換執(zhí)行時間。 根據(jù)規(guī)范3GPP ，WCDMA 同頻測量周期是200ms，遲滯時間為240ms～1280ms,切換執(zhí)行時間為600ms~800ms。 因此，WCDMA總的切換時間為1s~3s。 地鐵覆蓋中，切換主要發(fā)生在如下三種情況，一、列車在隧道中運行時的切換；二、列車進(jìn)出隧道的切換（本期工程考慮站臺和隧道共小區(qū)信源的覆蓋方式，因此可避免此類切換）；三、行人出入地鐵站及換乘站切換。下面對可能發(fā)生的兩種場景的切換予以詳細(xì)分析。 1）列車在隧道中運行時的切換 隧道內(nèi)的電磁環(huán)境相對比較純凈，且在隧道內(nèi)信號強(qiáng)度變化非常有規(guī)律，既列車運行在甲、乙站區(qū)間時，從甲站——乙站，甲站的信號越來越弱，乙站的信號越來越強(qiáng)。因此，滿足電平衰落和切換時延的要求很高，即甲站和乙站的重疊覆蓋區(qū)滿足電平衰落和切換時延的要求。 由于WCDMA的切換時延約為1~3s，而切換帶一般處于隧道中間，處于該位置時，地鐵列車的車速比較高，根據(jù)地鐵目前峰值車速80km/h 計算，切換時延將形成22 ~66m的切換距離。隧道內(nèi)兩個小區(qū)間理論上至少設(shè)置66m的切換帶。如下圖所示： 切換時間和電平變化關(guān)系 地鐵隧道方案設(shè)計中，設(shè)計目標(biāo)值為CPICHRSCP= 85dBm；PCCPCHEc/Io= 12dB。理論上為滿足切換是CPICHRSCP=85dBm,兩個小區(qū)的相鄰的重疊覆蓋區(qū)=166m。這樣就能保證CPICHRSCP= 85dBm時就能完成切換。 2）行人出入地鐵站及換乘站切換 當(dāng)行人在出入地鐵站廳或換乘站廳、站臺時，由于自動扶梯運動產(chǎn)生瑞利衰落、以及人群擁擠而產(chǎn)生的信號衰落，而使信號強(qiáng)度銳減，造成信號重疊區(qū)域（切換區(qū)）不夠，易造成用戶通話中斷，因此移動終端在進(jìn)出地鐵站同樣有信號切換問題。移動終端出入地鐵站的過程，位置坐標(biāo)及站廳信號與室外信號電平變化如下圖所示： 說明：參考能量分布圖，分析地鐵車站出入口切換情況，系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)保證地鐵車站出入口覆蓋信號不應(yīng)外溢，并確保地鐵內(nèi)分布式覆蓋系統(tǒng)與地面蜂窩小區(qū)之間的順利切換。 分析如下： 假設(shè)地鐵站出入口附近內(nèi)外場強(qiáng)相等后自動扶梯運行s＝6秒，考慮人的正常行走速度為35公里/小時，假設(shè)人走動的速度為3米/秒（快跑狀態(tài)），則人走過出入口的切換時間為：，切換區(qū)域長：3米/秒＝。 設(shè)計時只要確保行人出、入地鐵站時，切換信號電平在85dBm以上，即可保證乘客經(jīng)過車站出、入口平穩(wěn)切換。 行人出入換乘站的切換情況與此相似。 本方案根據(jù)車站出入口或換乘站廳、站臺進(jìn)出口的實際情況設(shè)計信號重疊區(qū)域，將天線安裝在距離切換交叉點20m左右，以保證切換時電平大于85dBm。 LTE的切換LTE網(wǎng)絡(luò)的切換均為硬切換。本系統(tǒng)主要有列車在隧道內(nèi)運行的切換、列車進(jìn)、出隧道的切換分析（本期工程考慮站臺和隧道共小區(qū)信源的覆蓋方式，因此可避免此類切換）及行人進(jìn)出地鐵車站的切換，下面分別予以詳細(xì)闡述。 1）列車在隧道中運行時的切換 隧道內(nèi)的電磁環(huán)境相對比較純凈，且在隧道內(nèi)信號強(qiáng)度變化非常有規(guī)律，既列車運行在甲、乙站區(qū)間時，從甲站——乙站，甲站的信號越來越弱，乙站的信號越來越強(qiáng)。因此，滿足電平衰落和切換時延的要求很高，即甲站和乙站的重疊覆蓋區(qū)滿足電平衰落和切換時延的要求。 根據(jù)3GPP的要求，在接入網(wǎng)層面，LTE的時延在用戶面應(yīng)達(dá)到5ms的水平（空載條件下，從用戶到RAN邊緣節(jié)點的單向時延），在控制面應(yīng)達(dá)到的100ms的水平（從空閑態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檫B接態(tài)的單向時延），綜合考慮接入網(wǎng)及核心網(wǎng)兩個層面的單向延時約500ms，這里取1s的端到端總切換時延作為參考。保險起見，再預(yù)留1s的切入判決時間和1s的切出判決時間，總體按3s的總時延作為參考，切換帶一般處于隧道中間，處于該位置時，地鐵列車的車速比較高，根據(jù)地鐵目前峰值車速80km/h 計算，隧道內(nèi)兩個小區(qū)間之間設(shè)置66m的切換帶。如下圖所示： 2）行人出入地鐵站及換乘站切換 當(dāng)行人在出入地鐵站廳或換乘站廳、站臺時，由于自動扶梯運動產(chǎn)生瑞利衰落、以及人群擁擠而產(chǎn)生的信號衰落，而使信號強(qiáng)度銳減，造成信號重疊區(qū)域（切換區(qū)）不夠，易造成用戶通話中斷，因此移動終端在進(jìn)出地鐵站時，同樣有信號切換問題。 移動終端出入地鐵站的過程，位置坐標(biāo)及站廳信號與室外信號電平變化如下圖所示： 說明：參考能量分布圖，分析地鐵車站出入口切換情況，系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)保證地鐵車站出入口覆蓋信號不應(yīng)外溢，并確保地鐵內(nèi)分布式覆蓋系統(tǒng)與地面蜂窩小區(qū)之間的順利切換。 分析