京广铁路基站入射角专项优化..doc

京广铁路基站入射角专项优化 问题描述 目前火车作为交通第一选择，无线信号的优化也愈发的重要。各厂家和运营商一起面临着如何在高速移动区域内进行WCDMA网络的建设和优化的问题。而随着中国铁路正式实施大面积提速，列车时速将达到200Km/h～350Km/h，极大程度影响了WCDMA网络的性能，优化工作显得十分必要和迫切。因此充分进行高速移动方面的研究和方案验证，从而找到适当有效的优化方案，成为打造精品网络的重要前提和必要条件。 我们以现在国内动车“和谐号”为例，高速铁路列车为全封闭车厢列车，车身由铝合金和不锈钢材料组成，车窗采用特殊材质制成，密封性能很好；因此相对于普通列车，高铁列车车厢电波的穿透损耗要高出很多。而车厢的穿透损耗会直接影响车厢内终端的接收信号强度，从而影响到铁路沿线小区的覆盖范围。车厢穿透损耗同时也是影响无线信号在火车车厢内覆盖的重要因素。在进行无线网络设计和优化时，必须仔细考虑穿透损耗的取值及其对网络性能带来的影响。 本文通过对入射角方面深入分析，重点研究其对铁路的覆盖，得出优化手段。我们定义研究的角度如下图1所示： 图1 问题定位分析 （一） 损耗测试 基站掠射角和地势地形、站点与铁路间距、塔高、障碍物等因素关系非常密切，各种因素都可能对铁路干线的信号覆盖产生较大的影响。这其中站点与铁路间距尤为突出，本文将重点将此类因素融入到掠射角分析中。 我们选取保定京广铁路保定段D车进行分析验证。 首先我们针对列车内外做了对比测试，通过107国道和铁路进行覆盖情况对比，得出列车内外的穿透损耗如下图2所示： 图2 从上图我们看出，车厢内的信号强度明显低于车厢外的信号强度，相差大约10～26dB左右。由于列车运动速度远大于测试汽车的速度，列车内信号的测量数据点数远远少于车厢外的汽车所得到的测量数据点数。以列车内信号为基准，查找列车外离车内相应信号最近的采样点，通过对数据进行处理，从而得到穿透损耗的测量值。 由于高速列车外的测试轨迹靠近基站，列车外测试相比于列车内测试还存在空口衰减的影响，因而实际穿透损耗值会比测量值略小。根据无线传播理论，空口衰减与距离倍数有关，离信号源的测试距离如相差2倍将会大约有6dB的空口衰减差距。排除这些我们给出了列车穿透损耗趋势图3所示： 图3 随着掠射角的减小，列车车厢穿透损耗增加幅度增大。当掠射角小于10度时， 列车车厢穿透损耗比在30度时将额外增加10dB以上，当掠射角小于5度时，列车车厢穿透损耗比30度时将额外增加15dB以上。当掠射角大于70度时，因为基站明显高于列车，此时信号大多直接辐射到车顶被反射，将额外增加15dB以上。如图4 图4 （二）京广铁路保定段优化分析 通过测试，在京广铁路沿线找了部分由于掠射角过小导致覆盖较差的区域如下图： 1 、京广动车-保定定兴北河店基站，如下图5、图6 图5 图6 京广动车由北向南行驶，列车经过定兴河北店小区基站覆盖区域时，在距离基站南1950米左右的位置出现一段弱覆盖区域，电平值为-100dB，以基站和问题点为斜边做直角三角形，求出入射角为5.87度，低于10度，损耗过大导致该区域产生弱覆盖现象。 优化方案：通过调整天馈系统，将入射角从5.87度提升到12度，最大限度提升了覆盖，但是效果不甚明显，加之距离定兴十五极较远，需要新建基站加强该路段的覆盖。 2 、京广动车-保定定兴水榭康度小区基站 ，如图7所示 图7 京广动车由北向南行驶，列车经过定兴水榭康度小区基站覆盖区域时，在距离基站南900米左右的位置出现一段弱覆盖区域，电平值为-104dB，以基站和问题点为斜边做直角三角形，求出入射角为9.16度，低于10度，损耗过大导致该区域产生弱覆盖现象。 优化方案：通过调整天馈系统，已经最大限度提升了覆盖，需要新建基站加强该路段的覆盖。 目前保定全网存在这种问题的基站如下表所示，这些站点已经优化到位，需要新建基站加强该路段的覆盖，如表一所示： 表1 基站名称 覆盖区域 定兴两合庄 京广铁路 定兴固粮支局 京广铁路 望都赵村 京广铁路 定州沟里 京广铁路 徐水豆村 京昆高速 3 、站间距、基站与铁路距离对入射角的影响 从上面的分析我们了解到，当入射角小于10度时，信号穿透损耗会明显增大。而掠射角为何会小于10度，这就跟基站和铁路间距有直接关系。为了避免掠射角小于10度而造成信号损耗增大，我们需要给出基站和铁路垂直距离多少时才能让入射角大于10度。 我们选取临界掠射角为10度，根据临界掠射角、基站的站间距，即可确定基站距铁轨的垂直距离范围，其具体计算方式如下： 已知基站站间距设为：S ， 设基站距铁轨最小垂直距离：H ， 则 H =( S /2)*tg(临界掠射角)