高速铁路覆盖无线网络建设指导意见试行Word下载.docx
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4、覆盖策略
高铁线路场景可分为地面铁路、隧道、桥梁等。
各类场景均应根据覆盖指标要求，进行链路预算确定覆盖站距，因地制宜选择覆盖质量高、可操作性强、建设成本低的覆盖方式。
若覆盖高铁基站兼顾覆盖铁路沿线周边区域，则需结合地理区域（城区、郊区、农村等）特点，合理确定站点建设方案。
4.1地面高铁覆盖
地面高铁（含地面高架桥）覆盖方式的选择，应充分考虑地形、地物的影响，一般考虑原则如下：
（1）根据各自覆盖指标要求，分别进行2G和3G链路预算。
依据链路预算结果，确定最小站距要求。
对于平原开阔地形，高铁覆盖GSM网基站覆盖半径宜控制在1.2-1.6公里，根据两基站间需要设置的切换区域大小来确定站间距；
对于山区、丘陵，以满足覆盖要求为准，站间距没有严格规定；
应特别注重站址的选择，宜选择在地势高、能够直视铁路的位置；
对于城区站间距建议为0.6-1.0Km，尽量利用现有网络基站覆盖城区段铁路。
WCDMA网站间距要求一般大于GSM网，若考虑2G/3G网共建，则满足G网覆盖的站距也能满足W网的覆盖要求。
（参见附件3）
（2）郊区尽量使基站和铁路垂直距离在50米到200米之间，城区尽量使基站和铁路垂直距离在50米到100米之间，降低多普勒频移和车体穿透损耗的影响。
（3）对于直线轨道，相邻站点宜交错分布于铁路的两侧，形成“之”字型布局，有助于改善切换区域，有利于车厢内两侧信号质量的均衡。
（4）对于铁路弯道，站址宜设置在弯道的内侧，可提高入射角，保证覆盖的均衡性。
（5）天线挂高设置应考虑铁轨高度，天线挂高需高出轨面15米以上。
应保证天线与轨面视通。
（6）当站点与铁路沿线的垂直距离在100米以内时宜采用窄波束高增益天线，如33度21dBi天线；
当站点与铁路沿线的垂直距离大于100米时宜采用65度波束天线，天线增益建议为18dBi，在城区站距较近条件下，天线增益建议为16dBi。
（7）在郊区宜采用单极化双天线，在城区宜采用双极化单天线，实现接收分集。
（8）可设置两小区或单小区+功分器，实现单站点两方向覆盖。
（9）基站类型选择建议：
大型车站可采用宏站+室内分布系统、其它站点可采用分布式基站、独立RRU、光纤直放站等。
（10）利旧站点可分裂出独立小区专门用于高铁的覆盖。
（11）必要时可采用各种覆盖增强技术改善覆盖效果，例如高功率载频、塔放、四天线分集接收等。
4.2隧道覆盖
对于长度在200m以下的隧道，宜采用在隧道口设置基站/RRU，天线对准隧道口向内发射的方式。
切换带不可设在隧道内，避免火车出入隧道影响切换信号。
对于长度在200m-500m的隧道，宜采用RRU或光纤直放站+泄露电缆的覆盖方式。
泄露电缆可布设于隧道侧壁上，高度应与列车窗口等高，建议距离轨面1.8m。
对于长度在500m以上的隧道，宜采用RRU或光纤直放站+泄露电缆的覆盖方式。
切换带可设在隧道内部。
根据常用的泄露电缆参数和链路预算结果，通过泄露电缆2G/3G信号一般可覆盖500m。
建议每公里设置一个RRU/光纤直放站，分两个方向接入泄露电缆。
4.3桥梁覆盖
对于长度在2公里以内的桥梁，可选择在两端桥头附近建设站点，天线设置位置应可视通桥梁。
对于跨越大江大河、跨度较长的桥梁，长度达几公里，由于桥体中间及桥外无法设置基站，可利用桥上的电杆架空安装泄露电缆。
一般建议每公里设置一个RRU/光纤直放站，分两个方向接入泄露电缆。
4.4配套建设要求
（1）尽量充分利用现有局、站点资源；
（2）新建站点尽量利用高大建筑物、地形条件，降低铁塔等配套设施建设需求，节省投资；
（3）对于BBU设备，应尽量安装在现有基站机房内；
（4）对于独立RRU、光纤直放站等，可采用室外型设备，不建设机房。
若采用级联方式，如果其中1个站点因为断电出现问题，将会造成连续多个站点中断，因此要求每个站点配置室外型一体化电源，要求直流供电，后备电池4~6小时，需采取防盗安全措施。
5、容量策略
（1）高速铁路沿线要考虑语音和数据业务需求。
WCDMA网要能够满足移动用户的中、高速率接入；
若同步建设GSM网，则须采用GPRS/EDGE技术，满足GSM用户数据业务需求。
（2）容量配置要满足近期业务需求，同时具备扩容至满足中远期容量发展要求的能力。
（3）若覆盖高铁小区兼做铁路沿线周边区域覆盖，则不仅要解决高铁业务需求，同时还需兼顾解决周边区域容量需求；
若仅做高铁专项覆盖使用，则可根据高速铁路线路上承载的特定用户的用户模型配置小区容量。
（4）高铁业务需求可根据列车容纳人数、联通市场占有率、单用户业务模型估算基站配置；
在投资允许的情况下，可考虑列车交会时的峰值容量需求。
（5）移动数据业务需求需重点考虑，WCDMA单小区至少配置10个HSDPA码字，GSM网单小区至少配置2个静态PDCH信道。
6、切换策略
1）若覆盖高铁小区兼做铁路沿线周边区域覆盖，则应与大网周边基站设置邻区及切换关系；
若仅做覆盖高铁使用，则与周边基站可不设置切换关系，不吸收周边区域话务，仅在覆盖高铁小区间设置切换关系，有利于采用快速切换算法。
2）相邻小区间设置足够的重叠覆盖区域，以满足终端在高速移动过程中，对切换时间的要求；
考虑到小区间的双向切换，重叠覆盖距离应为切换距离的2倍以上。
3）可采用小区合并、独立RRU级联、光纤直放站级联等技术，减少小区数量，从而减少小区切换次数。
4）对于跨省、跨本地网的边界小区，应设置切换关系。
边界双方分公司应协调考虑切换位置和重叠覆盖范围；
对于WCDMA网络，如有条件设置软切换方式的，应尽量考虑设置成软切换方式；
若不具备软切换条件的，应根据实际情况选取合理的切换算法，通过网络优化改善切换质量。
附件1：
车体穿透损耗
高速铁路列车采用密闭箱体设计，车体对无线信号的穿透损耗较高，下表列举了国内几种高速铁路新型列车的车体穿透损耗值：
附表1各车型穿透损耗参考值
车型\频段
列车材质
900MHz损耗值（dB）
2GHz损耗值（dB）
普通列车
铁质
15
14
CRH1（庞巴迪列车）
不锈钢
24
22
CRH3（京津城际）
铝合金车体
20
CRH5（阿尔斯通）
中空铝合金车体
注：
以上数据供参考，实际数据与入射角、多径信号等多种因素有关。
目前国内高速列车包括以上3种车型。
不同车型的火车车厢穿透损耗差异很大，全封闭的新型列车比普通列车穿透损耗大5~10dB。
高铁覆盖链路预算的取值应按未来可能采用的车体类型的损耗考虑，以满足、兼容对全系列高速列车的覆盖要求。
附件2：
相邻基站重叠切换区域测算
2.1WCDMA系统重叠切换时间测算
WCDMA系统有两种状态的切换：
通话和起呼。
（1）通话状态的终端切换
附图2.1.1通话状态下的切换示意
当T=0时，UE进入重叠覆盖区
当T=Ta时，UE满足触发测量报告（E1a）
Ta受到UE测量时间和系统测量报告触发参数的影响
当T=Tb时，UE完成切换流程
UE通过重叠区域的时间：
T=Ta+Tb
●Ta受小区切换参数影响，需在实际中测定，其中至少包括UE测量时间，约为200ms；
●Tb为切换流程需要时间，典型值为500ms；
故，T=200+500=700ms（不考虑刚进入切换区到满足切换设置的测量时间，85%的情况下）
（2）起呼状态的终端切换
附图通话状态下的切换示意
当T=0时，PSC1=PSC2；
当T=T0时，UE在发生小区重选前得到系统允许的接入请求，发送RRC建立请求消息；
此时满足小区重选条件，空闲状态会发生服务小区重选PSC1->
PSC2，T0受小区重选参数影响；
当T=T1时，RRC建立完成，UE进入DCH状态；
如果系统支持RRC建立直接进入软切换，则没有T2和T3时延；
当T=T2时，UE上报测量报告；
T2受到UE测量时间和系统参数的影响；
当T=T3时，UE完成切换；
T3包括从MRM到ActiveSetUpdate（ASU）到ASUcomplete（ASC）总时延；
T=2*（T0+T1+T2+T3）
●T0受小区重选参数影响，需在实际中测定；
●T1为RRC建立时延，典型值为小于500ms；
●T2为UE触发测量报告时间=UE测量时间＋FC+系统参数TimetoTrigger；
UE测量时间约为200ms，设FC=0（没有L3Filter），TTT=0
FC＝FilterCoefficient，系统一般配置FC=0，没有L3Filte或fc2（289ms）、fc3（458ms）
●T3＝Timeof（ASUC–ASU）+Timeof（ASU－lastMRM）；
以往测试显示，85%的切换要T3＝500ms
故：
T=2*（500+200+500）=2400ms（不考虑T0时间，85%的情况下）
考虑到切换的可靠性，各厂家设备参数的异同性，及基站设置周边的传播环境，重叠覆盖距离和切换参数的设置要实测研究。
2.2GSM系统重叠切换时间测算
GSM系统中，小区重选与小区切换需要一定的时间来完成接续工作。
其中小区重选规则中，当手机测量到邻小区C2高于服务小区C2值且维持5秒钟，手机将发起小区重选，若在跨位置区处，则邻小区C2必须高于服务小区C2与小区重选滞后值之和且维持5秒钟，手机发起小区重选和位置更新。
附图2.2.1小区重选和切换区域示意图
假定重叠区域覆盖是均匀的，在上图中，点A、C（红色区域内）和点B、D（蓝色区域内）分别是两个小区的边界，E点为两小区RxLev等值点。
BC段为两小区重叠覆盖距离。
取小区重选与小区切换较长的时间（5秒钟）作为计算基础，若列车由小区1行驶至小区2，则列车在EC段之内必须完成小区重选或小区切换，因此重叠覆盖距离BC段的列车行驶时间为10秒钟，工程设计中可按10~12秒考虑。
2.2WCDMA/GSM系统重叠切换区域测算
由以上分析可知：
附表2.1列车运营速度与重叠区域对应表
序号
车速
（公里/小时）
（米/秒）
重叠覆盖区域（米）
WCDMA
（2.4秒）
GSM
（10秒）
（12秒）
1
180
50
120
500
600
2
200
56
133
556
667
3
250
69
167
694
833
4
300
83
1000
5
330
92
220
917
1100
6
350
97
233
972
1167
7
380
106
253
1056
1267
若某条铁路上运营的列车速度为330公里/小时，根据列车运营及最高速度取定建议设计的小区重叠距离如下表所示，具体铁路还需要参考实际运营速率进行计算。
附表2.2小区重叠区域设置
区域
系统
市区内
市区外
（250KM/h）
运营速率
最大速率
（330KM/h）
（380KM/h）
最小重叠距离（米）
WCDMA（2.4秒）
GSM（10秒）
700
920
建议设计的重叠距离（米）
WCDMA（3秒）
210
280
320
GSM（12秒）
840
1270
附件3：
链路预算分析
3.1WCDMA系统链路预算
WCDMA的链路预算与频率、带宽、数据速率、发射功率、天线增益、干扰储备、穿透损耗、天线挂高等参数有关。
下表给出了WCDMA系统链路预算各参数取值，供参考。
附表3.1WCDMA系统链路预算
系统参数
频率
MHz
1950
扩频带宽
3.84
Boltzman常数（K）
W/（Hz*K）
1.38E-23
室温（T）
K
290
热噪声
dBm
-108.1
数据速率
kbps
64
处理增益（dB）
dB
17.80
移动台发射机
移动台天线平均高度
m
最大移动台发射机功率
W
0.125
21
移动台发射机天线增益
dBi
总共移动台发射机EIRP
21.0
基站接收机
基站接收机噪音系数
基站接收机（Eb/No）
3.7
基站接收机灵敏度
-118.20
基站接收机天线增益
基站接收机馈线和接头损耗
塔顶放大器增益（无塔放为0）
基站接收EIAP
-136.20
最大路径损耗
157.20
各种储备
小区负载
30.00%
干扰储备（由于小区负载）
1.5
快衰落储备
人体损耗
通信概率（室外）
90%
对数正态衰落标准偏差（室外）
对数正态衰落储备（室外）
4.05
软切换增益
通信概率（室内）
对数正态衰落标准偏差（室内）
对数正态衰落储备（室内）
4.18
总储备（室外）
6.6
允许路径损耗（室外）
150.60
总储备（室内）
6.73
25
允许路径损耗（室内）
125.47
3.2GSM系统链路预算
GSM链路预算与频率、发射功率、天线增益、干扰储备、穿透损耗、天线挂高等参数有关。
下表给出了GSM系统链路预算各参数取值，供参考。
附表3.2GSM系统链路预算
项目
单位
取值
备注
基站参数
（1）基站发信功率
46.5
45w
（2）馈线与接头损耗
（3）基站天线增益
（4）双极化天线极化损耗
如果是双极化天线，取1；
否则，取0。
（5）基站发信EIRP
63.5
移动台参数
（1）移动台接收灵敏度
-102
（2）瑞利衰落预量
一般情况取值为3
（3）干扰恶化量
一般情况取值为2
（4）人体损耗
（5）移动台接收机要求的
输入电平
-94
环境参数
（1）慢衰落储备
8
与覆盖区域可通率及
室内外位置有关系
（2）穿透损耗
（3）实现相关覆盖所需要的
设计电平
-61
下行链路最大传输损耗
124.5
3.3覆盖半径测算
由以上分析，WCDMA和GSM基站覆盖半径计算如下：
附表3.3WCDMA天线挂高对应覆盖半径（CS64）
项目
天线挂高15米
天线挂高25米
天线挂高35米
天线挂高45米
32度21dBi双极化天线
（1）使用频率f
（2）基站天线高度hb
米
35
45
（3）手机高度hm
（4）最大允许路径损耗L
125.5
（a）最大基站覆盖半径
785
947
1081
1198
附表3.4GSM天线挂高对应覆盖半径（宏基站45W）
960
719
864
984
1089
实际建站中要考虑与中国移动、中国电信基站共建共享情况，同时若WCDMA和GSM系统均覆盖，还要考虑两系统间站址共建问题，因此，需在技术合理的前提下，综合确定高铁覆盖基站距离。
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