【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(dòng)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(jī)車臺的高度：；機(jī)車臺靈敏度：104dBm；那么，機(jī)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(jìn)行無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時(shí)，需要調(diào)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(chǔ)上還應(yīng)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(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮兩個(gè)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(xiàn)的弱場區(qū)及不可通概率。但是覆蓋區(qū)過深又會(huì)招致越區(qū)干擾，所以必須合理設(shè)計(jì)。在小區(qū)內(nèi)，距基站較近的區(qū)域，覆蓋場強(qiáng)值較高，隨著離基站距離的增加，路徑損耗增加，覆蓋場強(qiáng)值下降，當(dāng)基站的覆蓋場強(qiáng)下降到移動(dòng)終端的最小接收電平時(shí)，該處即為小區(qū)邊界，當(dāng)前小區(qū)的邊界即為D點(diǎn)，鄰小區(qū)的邊界即為A點(diǎn)。此時(shí)，移動(dòng)終端距基站的距離就是小區(qū)半徑。由于移動(dòng)臺經(jīng)常處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，電波在基站與移動(dòng)臺之間隨路徑的不同亦隨時(shí)隨地發(fā)生變化，因此很難找到相鄰覆蓋區(qū)間的嚴(yán)格分界線。通常說的覆蓋區(qū)是從覆蓋場強(qiáng)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(gè)基站重疊覆蓋的區(qū)域，也就是兩個(gè)小區(qū)邊界之間重疊覆蓋區(qū)域?yàn)橹丿B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(jìn)的距離，切換距離主要取決于列車速度。 HOMargin為一可變參數(shù)，在實(shí)際工程設(shè)置中經(jīng)常為6dB，，小區(qū)半徑需滿足機(jī)車臺傳輸列控業(yè)務(wù)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(zhǔn)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(guān)系，切換帶越長，則重疊區(qū)越長，并且在相同切換帶長度時(shí)，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(guān)系近似一致，不同環(huán)境下的損耗指數(shù)影響很小，可以忽略不計(jì)，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(gè)重要的參數(shù)，對于切換發(fā)生地點(diǎn)和時(shí)機(jī)有著重要影響，當(dāng)其值大于零，表明需要鄰小區(qū)電平值大于服務(wù)小區(qū)才可以切換；當(dāng)其值小于零，則可以讓移動(dòng)臺提前切換，如在隧道等環(huán)境。因此，切換容限在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中有著不同設(shè)置。重疊區(qū)長度隨著切換容限的增大呈指數(shù)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(xiàn)為改變速度更快；同樣情況下，滿足非列控業(yè)務(wù)需求時(shí)的重疊區(qū)長度要大于滿足列控時(shí)的長度3．列車速度 當(dāng)小區(qū)半徑一定時(shí)列車速度和切換時(shí)間就主要決定了重疊區(qū)長度。切換時(shí)間主要取決于網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)時(shí)間和切換算法，在工程設(shè)計(jì)中僅在一個(gè)較小的范圍內(nèi)浮動(dòng)，而列車最大速度根據(jù)線路不同，從200km/h到500km/h不等，是一個(gè)變化較大的參數(shù)。在實(shí)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(wù)需求得出的結(jié)果作為參照。這些條件的組合就對應(yīng)了不同的小區(qū)半徑。4．切換時(shí)間在350km/h的時(shí)速下，切換時(shí)間與重疊區(qū)長度呈線性關(guān)系，切換時(shí)間每增大一秒，重疊區(qū)長度大約增長150m左右；隨著切換時(shí)間的增大，重疊比例也逐漸增大。切換時(shí)間沒有列車速度對重疊區(qū)長度的影響大。 依據(jù)載干比計(jì)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(fù)用，可以滿足高速運(yùn)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(fù)用，重疊區(qū)長度己經(jīng)超過了小區(qū)半徑長度，容易造成嚴(yán)重的干擾，所以該頻率復(fù)用方式無法滿足列車高速運(yùn)行的需求。 基站間距規(guī)劃 列控QoS指標(biāo)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?shù)目垢蓴_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(tǒng)，在正常情況下，若站點(diǎn)間距為L，列控應(yīng)用時(shí)機(jī)車臺最小接收電平75dBm，此時(shí)在站點(diǎn)間列控信息可滿足無差錯(cuò)傳輸。但是當(dāng)發(fā)生越區(qū)切換時(shí)，導(dǎo)致無線閉塞中心和車載安全計(jì)算機(jī)(RBCEVC)之間列控信息傳輸出現(xiàn)300ms左右的傳輸中斷，從而導(dǎo)致RBC和EVC之間正在傳輸?shù)牧锌叵⒌钠茐幕蛘邅G失。因此， Errorfree period：Trec=L/V。為保證Trec性能指標(biāo)(20s(95%)，7s(99%))，根據(jù)不同線路的最高時(shí)速，GSMR系統(tǒng)最小基站間距L=Trec*V。 不同環(huán)境下的基站間距根據(jù)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(shè)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(jìn)一步假設(shè)兩個(gè)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(jì)算出各種環(huán)境下的基站間距。結(jié) 論本文從高速環(huán)境下的高可靠性要求出發(fā)，對當(dāng)前幾種無線冗余覆蓋方式的可靠性等進(jìn)行了對比，并根據(jù)ERTMS和CTCS3提出的滿足列控通信的電平覆蓋指標(biāo)進(jìn)行了高速環(huán)境下的小區(qū)覆蓋規(guī)劃設(shè)計(jì)，并研究了列車速度與重疊區(qū)長度的關(guān)系，為實(shí)際的工程設(shè)計(jì)提供了一定參考。由于時(shí)速在200km及以上的高速線路較普速鐵路在列車控制、調(diào)度通信等業(yè)務(wù)應(yīng)用方面對GSMR無線通信系統(tǒng)的場強(qiáng)覆蓋、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量和系統(tǒng)可靠性的要求更高，所以，高速線路GSMR無線系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要充分考慮這些因素，合理規(guī)劃設(shè)計(jì)。致 謝 當(dāng)今社會(huì)，在市場經(jīng)濟(jì)體制和新技術(shù)飛速發(fā)展的條件下，對于通信工程專業(yè)的學(xué)生來說，只掌握一門特定的技能已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。必須全面強(qiáng)調(diào)我們的基礎(chǔ)知識、基本能力和基本素質(zhì)，而且專業(yè)面要寬，以適應(yīng)技術(shù)進(jìn)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(shí)踐中與理論相結(jié)合，才能為社會(huì)貢獻(xiàn)自己的一份力量。三年的函授學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)眼流逝，對于今天的我來說，在成長中給予我?guī)椭拿恳粋€(gè)人都功不可沒。西南交通大學(xué)，這里嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)風(fēng)、優(yōu)美的校園環(huán)境使我過的很充實(shí)和愉快。在校的這三年時(shí)間里很感謝老師對我的淳淳教誨，也很感謝學(xué)校給我的機(jī)會(huì)，讓我在學(xué)習(xí)之外，積累了更多的經(jīng)驗(yàn)，給我的校園生活增添了更多色彩。在本次論文設(shè)計(jì)過程中，楊武東老師對該論文從選題，構(gòu)思到最后定稿的各個(gè)環(huán)節(jié)給予細(xì)心指引與教導(dǎo),使我得以最終完成畢業(yè)論文設(shè)計(jì)。在學(xué)習(xí)中,老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、豐富淵博的知識、敏銳的學(xué)術(shù)思維、精益求精的工作態(tài)度以及侮人不倦的師者風(fēng)范是我終生學(xué)習(xí)的楷模，導(dǎo)師們的高深精湛的造詣與嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)精神，將永遠(yuǎn)激勵(lì)著我。這三年中還得到眾多老師的關(guān)心支持和幫助。在此，謹(jǐn)向西南交通大學(xué)成教院的老師們致以衷心的感謝和崇高的敬意！參考文獻(xiàn)[1] 李富新.《高速鐵路移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)覆蓋方案的研究》.[2] 李智昊.《高速列車環(huán)境下的GSM網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化》.[3] 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