【正文】 44)其中：基站發(fā)射天線增益Gb：10dB(含饋線、接頭損耗)；移動臺的接收天線增益Gm：0dB(含饋線、接頭損耗)；基站的發(fā)射功率Pt：43dBm(20w)；機車臺的高度：；機車臺靈敏度：104dBm；那么，機車臺接收電平(中值)為：Pr(dBm)=Pt+Gb+GmL=43+100L=53L(dBm) (45) 重疊區(qū)規(guī)劃 重疊區(qū)定義在進行無線網絡規(guī)劃時，需要調整兩相鄰小區(qū)的覆蓋范圍，至少要保證鄰小區(qū)間沒有未覆蓋區(qū)域，在此基礎上還應考慮兩相鄰小區(qū)間存在一定重疊區(qū)，以確保越區(qū)切換成功執(zhí)行，保證通信連接的持續(xù)性和可靠性。因此，一般在設計時應考慮兩個相鄰區(qū)域的連接處要有一定縱深的重疊區(qū)來減少可能出現的弱場區(qū)及不可通概率。但是覆蓋區(qū)過深又會招致越區(qū)干擾，所以必須合理設計。在小區(qū)內，距基站較近的區(qū)域，覆蓋場強值較高，隨著離基站距離的增加，路徑損耗增加，覆蓋場強值下降，當基站的覆蓋場強下降到移動終端的最小接收電平時，該處即為小區(qū)邊界，當前小區(qū)的邊界即為D點，鄰小區(qū)的邊界即為A點。此時，移動終端距基站的距離就是小區(qū)半徑。由于移動臺經常處于運動狀態(tài)，電波在基站與移動臺之間隨路徑的不同亦隨時隨地發(fā)生變化，因此很難找到相鄰覆蓋區(qū)間的嚴格分界線。通常說的覆蓋區(qū)是從覆蓋場強平均變化意義上來理解的，本文中定義的重疊區(qū)是指相鄰兩個基站重疊覆蓋的區(qū)域，也就是兩個小區(qū)邊界之間重疊覆蓋區(qū)域為重疊區(qū)。如圖所示，重疊區(qū)為A、D之間的趾離L。圖41 重疊區(qū)示意圖 決定重疊區(qū)長度的因素1．切換距離切換距離即為從觸發(fā)切換開始到切換完成之間列車所行進的距離，切換距離主要取決于列車速度。 HOMargin為一可變參數，在實際工程設置中經常為6dB，，小區(qū)半徑需滿足機車臺傳輸列控業(yè)務需求。Hb代表基站天線高度，r為小區(qū)半徑：中小城市環(huán)境，Hb=50m，r=；郊區(qū)環(huán)境，Hb=50m，r=；鄉(xiāng)村準開放放境，Hb=50m，r=；鄉(xiāng)村開放環(huán)境，Hb=50m，r=切換距離與重疊區(qū)長度呈簡單的線性關系，切換帶越長，則重疊區(qū)越長，并且在相同切換帶長度時，重疊區(qū)長度依中小城市到鄉(xiāng)村開放環(huán)境次序增長。各種環(huán)境下的線性關系近似一致，不同環(huán)境下的損耗指數影響很小，可以忽略不計，所以重疊區(qū)的長度主要取決于不同環(huán)境下的小區(qū)覆蓋半徑。2．切換容限切換容限是一個重要的參數，對于切換發(fā)生地點和時機有著重要影響，當其值大于零，表明需要鄰小區(qū)電平值大于服務小區(qū)才可以切換；當其值小于零，則可以讓移動臺提前切換，如在隧道等環(huán)境。因此，切換容限在實際網絡中有著不同設置。重疊區(qū)長度隨著切換容限的增大呈指數形式增長；切換容限的改變對于鄉(xiāng)村環(huán)境的影響要大于其它兩種環(huán)境，體現為改變速度更快；同樣情況下，滿足非列控業(yè)務需求時的重疊區(qū)長度要大于滿足列控時的長度3．列車速度 當小區(qū)半徑一定時列車速度和切換時間就主要決定了重疊區(qū)長度。切換時間主要取決于網絡的響應時間和切換算法，在工程設計中僅在一個較小的范圍內浮動，而列車最大速度根據線路不同，從200km/h到500km/h不等，是一個變化較大的參數。在實際環(huán)境中，基站天線的高度肯定不同，一般情況下在城市環(huán)境下天線高度較低，在鄉(xiāng)村環(huán)境下天線較高，因此本文比較有代表性的35m，45m，和50m三種高度，此外還以滿足非列控業(yè)務需求得出的結果作為參照。這些條件的組合就對應了不同的小區(qū)半徑。4．切換時間在350km/h的時速下，切換時間與重疊區(qū)長度呈線性關系，切換時間每增大一秒，重疊區(qū)長度大約增長150m左右；隨著切換時間的增大，重疊比例也逐漸增大。切換時間沒有列車速度對重疊區(qū)長度的影響大。 依據載干比計算重疊區(qū)長度對于所有環(huán)境，重疊區(qū)長度都隨著載干比的增大而減小，且鄉(xiāng)村環(huán)境的減小的速度更快；對于特定的環(huán)境，載干比要求不能太高，否則重疊區(qū)太小無法保證高速情況下正常完成切換過程。對于三小區(qū)復用，可以滿足高速運行的需求，且重疊區(qū)長度主要取決于小區(qū)半徑，載干比和損耗因子。對于五小區(qū)復用，重疊區(qū)長度己經超過了小區(qū)半徑長度，容易造成嚴重的干擾，所以該頻率復用方式無法滿足列車高速運行的需求。 基站間距規(guī)劃 列控QoS指標對最小基站間距的限定為了確保列控信息的可靠傳輸，ETCS對GSMR無線傳輸的抗干擾性能提出了如下要求：Trasmission interference period 即：TTI(95%)，1s(99%)Errorfree period 即：Trec20s(95%)，7s(99%)對于GSMR無線系統，在正常情況下，若站點間距為L，列控應用時機車臺最小接收電平75dBm，此時在站點間列控信息可滿足無差錯傳輸。但是當發(fā)生越區(qū)切換時，導致無線閉塞中心和車載安全計算機(RBCEVC)之間列控信息傳輸出現300ms左右的傳輸中斷，從而導致RBC和EVC之間正在傳輸的列控消息的破壞或者丟失。因此， Errorfree period：Trec=L/V。為保證Trec性能指標(20s(95%)，7s(99%))，根據不同線路的最高時速，GSMR系統最小基站間距L=Trec*V。 不同環(huán)境下的基站間距根據前面得到的小區(qū)半徑以及重疊區(qū)長度就可以算出基站間的距離，假設小區(qū)A的半徑為rA，小區(qū)B的半徑為rB，重疊區(qū)長度為a，則基站間的距離L為：L=r*A+r*Ba (46)進一步假設兩個小區(qū)處于同種環(huán)境，則上式可以簡化為：L=2*ra (47)從而計算出各種環(huán)境下的基站間距。結 論本文從高速環(huán)境下的高可靠性要求出發(fā)，對當前幾種無線冗余覆蓋方式的可靠性等進行了對比，并根據ERTMS和CTCS3提出的滿足列控通信的電平覆蓋指標進行了高速環(huán)境下的小區(qū)覆蓋規(guī)劃設計，并研究了列車速度與重疊區(qū)長度的關系，為實際的工程設計提供了一定參考。由于時速在200km及以上的高速線路較普速鐵路在列車控制、調度通信等業(yè)務應用方面對GSMR無線通信系統的場強覆蓋、網絡服務質量和系統可靠性的要求更高，所以，高速線路GSMR無線系統的設計要充分考慮這些因素，合理規(guī)劃設計。致 謝 當今社會，在市場經濟體制和新技術飛速發(fā)展的條件下，對于通信工程專業(yè)的學生來說，只掌握一門特定的技能已經遠遠不夠。必須全面強調我們的基礎知識、基本能力和基本素質，而且專業(yè)面要寬，以適應技術進步與市場的不斷變化。只有全方位的拓展自己的知識面，在實踐中與理論相結合，才能為社會貢獻自己的一份力量。三年的函授學習轉眼流逝，對于今天的我來說，在成長中給予我?guī)椭拿恳粋€人都功不可沒。西南交通大學，這里嚴謹的學風、優(yōu)美的校園環(huán)境使我過的很充實和愉快。在校的這三年時間里很感謝老師對我的淳淳教誨，也很感謝學校給我的機會，讓我在學習之外，積累了更多的經驗，給我的校園生活增添了更多色彩。在本次論文設計過程中，楊武東老師對該論文從選題，構思到最后定稿的各個環(huán)節(jié)給予細心指引與教導,使我得以最終完成畢業(yè)論文設計。在學習中,老師嚴謹的治學態(tài)度、豐富淵博的知識、敏銳的學術思維、精益求精的工作態(tài)度以及侮人不倦的師者風范是我終生學習的楷模，導師們的高深精湛的造詣與嚴謹求實的治學精神，將永遠激勵著我。這三年中還得到眾多老師的關心支持和幫助。在此，謹向西南交通大學成教院的老師們致以衷心的感謝和崇高的敬意！參考文獻[1] 李富新.《高速鐵路移動網絡覆蓋方案的研究》.[2] 李智昊.《高速列車環(huán)境下的GSM網絡優(yōu)化》.[3] 周長江.《高速鐵路發(fā)展概況及展望》.[4] 中國移動通信集團上海有限公司.《高速鐵路專網設計與優(yōu)化》.2007[5] 韓斌杰.《GSM原理及其網絡優(yōu)化》[M]北京:[6] 喻金錢《短距離無線通信詳解》北京航空航天學院出版社 2005[7] 張建《無線通信與網絡》 北京航空航天學院出版社 2004[8] 丁奇《無線通信模塊技術基礎理論》電子工業(yè)出版社20031