高铁环境下CDMA网络覆盖和优化探究摘要：随着国内铁路的不断提速，如何提高CDMA网络在高铁沿线的覆盖质量日渐成为一个重要课题。本文以高铁环境对CDMA网络覆盖质量带来的问题为研究主题，分析了高铁的特性和技术关键点，提出了提高网络覆盖的解决方案。关键词：高铁；CDMA；专网覆盖；系统优化中图分类号：TN929.5近年来，中国铁道部进行了多次列车提速。列车时速达200公里以上，提速干线部分区段最高时速达250公里，如:京哈、京沪、胶济、广深等。列车提速的同时，中国铁路引入了CRH新型列车，目前中国的CRH车厢主要有四种型号，分别为：CRH1、CRH2、CRH3、CRH5。其中时速在200公里以上的有CRH1.CRH2和CRH5,而CRH3的时速在300公里以上。由于高铁具有车厢全封闭、车速高、损耗大的特点，车厢内的通讯质量明显下降，致使铁路沿线网络覆盖不能满足新型列车在高速行驶下的通讯要求。为了确保高铁列车内的通讯质量，必须对铁路沿线的网络覆盖进行深入研究，并制定可行的优化方案。1高铁给CDMA网络带来的问题1.1高速造成网络覆盖质量下降高速列车车体损耗大，损耗在20dB以上，列车的车体高损耗在很大程度上了影响网络覆盖质量，其中软卧车厢损耗更为严重；列车速度越高，多普勒频移越大，造成无线道环境的恶化；且高速对移动用户接入、切换的时间要求更加严格，导致重叠区不能满足切换和重选的要求。1.2KPI变差高速、高损耗会使CDMA移动通信系统KPI变差，例如:接通率下降、切换成功率下降和掉话率上升等。1.3用户体验差在列车高速行驶中，更容易出现掉网、在网打不通电话、语音质量差、语音断断续续、数据连接不稳定等问题，给用户带来诸多不便。2高速铁路覆盖的特性和技术关键点分析移动速度超过220公里，多普勒效应明显；覆盖呈线状分布，主要集中在高铁或高速公路沿线；用户载体穿透损耗一般超过20dB,基站数目较多；信号小区切换和重选状况复杂；话务量相对集中，列车经过时话务突发。2.1多普勒效应的影响由于信号源或接收者相对于传播介质的运动而使接收者接收到波的频率发生变化的现象称为多普勒效应。以速度v的移动平台为例，计算可以得多普勒频移为：式中：fd——多普勒频移；fm——入射角为0°时的最大频移量；V-------相对平移速度；入--------波长；f-------载波频率；C------光速。通过上式可以看出，多普勒频移和相对运动速度及频率成正比，随入射角增大而减小。以CDMA2000为例，其最大频移允许值为960Hz,其允许的最大移动速度为：由于多普勒效应的存在，使得手机和基站间的相干解调性变差。2.2网络覆盖呈线状分布高铁线状覆盖，可有以下几种覆盖方式：(1)铁路双向覆盖，可采用功分器将小区分为单小区双方向或S11站；(2)在离铁路近的站点，可采用8字特型天线，这种天线水平波瓣角小、增益高；在离铁路远的站点，宜采用水平波瓣角65°、18dBi增益的天线。结合目前髙铁现状，建议基站采用能兼顾复线铁轨来往车辆的覆盖方式的“之”字形分布方式。在列车轨道弯曲部内侧分布站点，可增大信号入射角,我们知道，入射角越大，信号的穿透损耗就越小。2.3穿透损耗的影响由于CRH车体具有密封性能好、穿透损耗大的特点，通讯信号穿透列车的频率较普通列车低。我们知道，信号的入射角越小，信号的的穿透损耗越大，尤其当入射角小于10°时，损耗急剧增大，不同入射角的穿透损耗变化图如图1所示，在高铁线路站点规划时，需要充分考虑站点的位置和天线主瓣方向，使信号的入射角大于10°,尽可能降低信号的穿透损耗。图1不同入射角的穿透损耗变化图2.4高速运动对切换的影响当手机信号强度在某一小区内衰减时，会触发小区重选和切换，导致手机拖网或者切换失败，造成通话掉线。为了解决这一问题，必须保证手机在进入下一个小区之前，信号衰减程度大于门限值。列车移动速度快，信号呈线状覆盖，必须合理设计重叠区域的大小，来实现合理的重选和切换。一般来说，列车速度越高，需要的重叠区域越大。高铁常用的切换包括三种：软切换、硬切换和虚拟软切换。当列车速度环境不同时，会触发不同的切换方式。2.5列车经过时话务突发，话务量相对集中高铁CDMA网络设计时，如果采用专网覆盖，网络专供列车...