【资料名称】：中国联通山东分公司GSM高速铁路优化技术报告

【资料作者】：user

【资料日期】：2009－12

【资料语言】：中文

【资料格式】：DOC

【资料目录和简介】：

一、课题研究背景4
1.1、铁路提速4
1.2、CRH简介4
1.3、课题研究的背景5
二、高速列车对现网质量的影响分析5
2.1、CRH2衰耗5
2.2、高铁沿线覆盖信号强度需求6
2.2.1、手机在单小区内的最低信号强度需求6
2.2.2、考虑切换的最低信号强度7
2.2.3、小区覆盖半径8
2.3、相邻小区的重叠区域9
2.3.1、Idle 模式下的小区重选9
2.3.2、Active模式下的切换11
2.4、小结11
三、高速铁路的测试和分析方法12
3.1、测试方法12
3.2、分析方法12
3.2.1、网优平台的应用12
3.2.2、路测分析16
四、现网高速铁路中存在的问题和高速铁路优化的难点21
4.1、现网高速铁路中存在的问题21
4.2、高速铁路优化的难点22
4.2.1、多普勒效应23
4.2.2、动车沿线切换成功率低25
4.2.3、高速频率干扰以及信号快衰落26
五、高速铁路的优化策略26
5.1、覆盖优化26
5.2、重选与切换算法优化27
5.3、主覆盖小区频点的优化27
六、现网覆盖优化技术28
6.1、现网覆盖小区序列的整理28
6.2、GSM1800和GSM900网的信号调整28
6.3、现网覆盖小区天线调整29
6.3.1、天线型号的选择。29
6.3.2、天线方位角的调整29
七、基于现网结构的参数优化方法34
7.1、空闲模式参数优化34
7.2、切换相关参数优化37
7.3、其他相关参数优化41
八、技术方案总结42

一、课题研究背景1.1、铁路提速随着城市经济的发展，铁路运输系统承担起越来越多的客流运送任务。自2007年4月18日起，中国铁道部将进行第6次列车提速。列车时速将提升至200公里，而胶济等提速干线部分区段可达到时速250公里。
1.2、CRH简介在本次铁路提速的同时，铁道部引入了CRH这一新型列车，该列车全称为“中国高速铁路列车”，CRH是（China Railway High-speed）英文字母的缩写。该列车分为CRH1、CRH2、CRH3和CRH5这4个种类，其中，CRH1、2、5均为200公里级别（营运速度200KM/h，最高速度250KM/h）。 CRH3为300公里级别（营运速度330KM/h，最高速度380KM/h）。而CRH2具有提升至300KM级别的能力，目前山东省境内高速动车都是CRH2型列车。
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表1：CRH列车基本信息表

列车类型	运营速度	最高速度	载客人数	列车长度	列车材质
CRH1	200KM/h	250KM/h	670	213.5M	不锈钢
CRH2	200KM/h	250KM/h	610	201.3M	中空铝合金车体
CRH3	330KM/h	380KM/h	暂无	200.0M	暂无
CRH5	200KM/h	250KM/h	604	205.2M	中空铝合金车体

1.3、课题研究的背景由于CRH车体密封性好、损耗高，列车速度快等原因，车厢内通信质量明显下降。为保证乘客的通信畅通和通信质量，在中国联通山东分公司优化中心的策划下，成立胶济高速铁路优化课题组，对高速铁路网络优化进行研究，以胶济高铁沿线作为研究实例，优化该高铁沿线2G、3G网络，并在实例研究中总结经验形成方法论，进一步指导山东省内其他高铁路段的网络优化工作，从而提升全省的高铁网络通信质量，提高用户满意度。
二、高速列车对现网质量的影响分析2.1、CRH2衰耗
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图1：CRH2型列车测试平面图
表2：CRH2型列车衰耗表

车厢类型	位置	接收电平(dBm)	衰耗值(dB)
软座车厢	A点	-49	0
	C点	-50	1
	E点	-60	11
	B点	-53	0
	D点	-55	2
	F点	-62	9

车体加车厢内空间衰耗约为11dB。
2.2、高铁沿线覆盖信号强度需求
2.2.1、手机在单小区内的最低信号强度需求根据理论计算，为了手机能发起和建立呼叫，需要的最低信号强度为：
SSreq=MSsens+RFmarg+IFmarg+BL
其中：
MSsens ：手机接收机灵敏度、为-104dBm
RFmarg ：瑞利衰落（快衰落）余量，与“正常”移动的手机相比，快速衰落对高速移动的手机的影响很小，假设为0dB
IFmarg
：干扰余量2dB
BL ：人体损耗5dB
因此，SSreq =-97dBm
2.2.2、考虑切换的最低信号强度随着列车的运行、手机逐渐远离基站，服务小区的信号强度也在衰落。为了保证呼叫建立或者持续通话，手机要在接收的信号强度低于SSreq 前切换到新的小区。也就是说，车内的覆盖目标为：

SSdesire= SSreq+ HOVmargin
其中：
SSreq ：-97dBm
HOVmargin：切换时间内的信号衰减余量，手机远离基站而产生的慢衰落。
一次切换的最短时间包括：
滤波器处理时间，我们建议高速铁路服务小区的测量报告滤波器长度设置为2，即1秒；
解码BSIC的时间，平均1-2秒；
切换执行时间，100ms级别，可以忽略不计。
总共需约2-3秒，在这段时间内，列车行驶了70*3=210m，在离基站300米到1000米的距离内（目前现网铁路沿线站间距一般都小于2km），用户向远离基站的方向移动210米，信号衰减约在4－8dB左右，即HOVmargin＝8dB；
因此，列车内SSdesire =-89dBm。
而车外的信号强度设计目标SSdesign为：

SSdesign= SSdesire +LNFmargin(o+i)+TPL
其中：
LNFmargin(o+i)：正态衰落余量，在市区、室内环境下取值，为13.1dB；
TPL ： Train Penetration Loss, 火车厢穿透损耗，11dB
SSdesign＝-65dBm
也就是说，车厢外的设计信号覆盖至少要达到-65db，低于-65db就需要有更好的小区出现，以便手机进行切换，否则按照以上的计算理论，在完成切换前车厢内的手机很可能因达不到保持通话的最低信号电平要求（SSreq=-97dbm）而产生掉话。
2.2.3、小区覆盖半径假设EIRP为51.1dBm（考虑了大多数基站的发射功率、馈线及跳线损耗，CDU-D，天线增益为13dBi），则最大允许的路径损耗为：

Lpathmax =EiRP- SSdesign=51.1-(-64.9)= 116dBm
根据Okumura-Hata传播公式，
Lpath= A - 13.82logHb+ (44.9 - 6.55logHb)logR - a(Hm)
其中Lpath为路径损耗、Hb为基站高度（米）、Hm为手机高度（米）、R为手机到基站的距离（km）、a(Hm)=3.2*(log11.75Hm)2-4.97
我们假定：基站高度30米、手机高度2米，市区环境A=146.8。
可以算出小区半径R＝546m，站间距1092m。
若采用各种手段增加EIRP，站间距还可以增大，例如采用增益为18dBi的天线，EIRP可以达到56.5dBm，则R可以达到777米，站间距1554米。
2.3、相邻小区的重叠区域手机在服务小区的信号强度衰落到一定程度，会触发小区重选（idle模式）或者切换（Active模式）过程，我们必须保证在手机顺利进入新小区之前，当前小区的信号不会进一步衰落到门限值以下，否则空闲的手机可能进入No Service Mode（即脱网）、或者Active 模式的手机切换失败而掉话。因此需要控制重叠区域的大小，来保证重选或者切换的完成。
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2.3.1、Idle 模式下的小区重选我们的小区重选采用C1、C2法则。Idle模式手机接收信号的门限值为C1>0。目前铁路沿线小区的典型参数为ACCMIN=102，CCHPWR=33，CRO=0，TO=0，PT=0。而:

C1=(RxLev - ACCMIN) – max(CCHPWR - P, 0)
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上图是典型的小区重选过程所示。手机在从CellA往CellB移动的过程中，一直在测量二者的信号强度，并计算各自C1、C2值。根据小区重选规则，若C2B>C2A超过5秒，则重选到CELLB。在O点C2B=C2A。因此重叠区域的定义就是：
列车从O点向CELLB行进5秒到达A点时，C1A还是大于0才不会脱网，反之亦然。
根据上节设定的覆盖目标，在O点的信号强度为-89dBm，距基站A的距离R为450米，列车以250km/h的时速运行5秒、即70*5=350米到达A点。根据路径损耗计算公式，信号在这350米内衰耗8.85dB，即CellA在A点的信号强度RxLev为-89-8.85 ≈ -98dBm，此时C1A＝(-98-Accmin)-max(CCHPWR-P,0)>0，用户到A点时可以重选到CELLB。
考虑到从CellB到CellA也需要重叠区域，因此重叠区域Ro＝2OA＝700米。需要注意的是，这里没有考虑天线下倾角的影响，现网中下倾角差异较大，需要依据路测结果作调整，必要时减少下倾角度来增加重叠区域。
2.3.2、Active模式下的切换Active模式下的切换由手机和网络共同完成。切换算法比小区重选复杂，但一般比小区重选的发生要及时。不考虑各种惩罚和迟滞，只要邻小区信号强于服务小区，BSC即可能发出切换命令，不需要额外等待5秒钟，大约3秒内完成切换（包括滤波、排序、切换执行）。对相邻小区重叠区域长度的要求小于Idle模式，满足idle模式的重叠距离一定满足active 模式下的切换要求。
2.4、小结综合以上分析，高速列车对网络质量的影响主要有以下因素：
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车体密闭造成的额外的穿透损耗增加，胶济铁路采用的CRH2型列车穿透损耗为11dB。
l
高速运行造成小区切换边缘信号强度提高，根据典型传播模型计算，切换边缘信号强度要求达到-65dBm（车体外）。
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高速运行要求小区的重叠覆盖区要达到700米。
三、高速铁路的测试和分析方法3.1、测试方法

测试软件	鼎力3.6.1.20
测试设备	三星F400、GPS
测试方案	长呼测试
测试号码	10157416

测试软件采用鼎力3.6.1.20，联通集团网络测评都采用的鼎力软件，为了保持跟集团测试标准一致，所以采用鼎力的测试软件。
测试方案采用长呼，这是因为高速动车车速较快，采用短呼测试，手机起呼过程动车运行距离较大，使得测试图呈现一段一段不易分析，所以采用长呼测试。
3.2、分析方法3.2.1、网优平台的应用网优平台做为山东省重要的网络优化支撑工具，正在应用和推广，同样适用于高速铁路的分析和优化。下面就网优平台对高速铁路网络分析和优化进行探讨。
1、建立高速铁路区域分析高速铁路的路测数据，通过数据分析将高速铁路区域沿线所占用基站的lac和ci导出。进入网优平台常规优化模块中网元分组管理单元，在左侧网元树中建立相关区域专题－高速铁路沿线相关小区，在右侧通过快捷方式批量导入基站ci，通过模糊查找得到相关基站信息，点击新增网元后完成区域专题的建立。如下图：

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2、高速铁路区域分析进入智能分析模块中的区域专题分析单元，选择左侧自定义区域中的高速铁路沿线相关小区，右侧定义好分析时间，可以得到以总体区域为单位的TCH话务量、无线接通率等相关指标。如下图：
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通过分析KPI指标，我们坚持对场景内的异常基站进行处理，保证相关基站始终处于最佳的运行状态。
4、高速铁路区域MR分析通过网优平台的MR分析单元，选择好自定义区域内相关网元和时间，进行过覆盖小区评估，如图：

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通过MR分析单元，可以比较容易的找出越区小区，然后结合路测数据进行确定。
3.2.2、路测分析路测分析是高速铁路优化主要的方法，通过路测记录高速铁路的网络覆盖情况和通话质量，结合基础数据库、google地图、BSC6000对发现的问题进行分析和优化。同时，高铁优化课题组针对移动公司的高铁网络覆盖情况也进行了对比测试，结果如下表所示。

	联通	移动
BCCHLev（>-85)	95.91%	98.48%
RxLevelSub（>-85)	95.87%	98.44%
RxQualSub(<5)	86.63%	85.29%
切换成功次数	730	967
切换失败次数	16	9
切换成功率	97.86%	99.1%
位置更新成功率	100%	100%
掉话次数	26	11

路测中发现的问题分类如下表所示：

	青岛	潍坊	淄博	济南	总数
干扰类	2	3	2	3	10
越区类	1	11	2	14	28
切换类	3	7	3	1	14
天馈接错类（没验证）	0	7	1	2	10
过覆盖类	0	5	0	0	5
弱覆盖类	1	3	1	0	5
边界切换类	1	1	1	1	4

下面结合具体的实例对如何对路测数据分析，进行讲解。
1、
胶州陶家庄40193的100干扰问题
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问题分析：MS由西往东行驶，占用黄土崖G-12091，电平-60左右，质量恶化，TA为12，确认该站没有下挂直放站，黄土崖G-12091存在严重越区覆盖现象。
解决方案：黄土崖G-12091压5°。
3、市区东方新世纪乐园切换问题
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问题分析：测试过程中占用市区蛟龙机械-6时的邻区列表中一直未出现市区东方新世纪乐园，需要查看有无阻挡。并且市区东方新世纪乐园邻小区有缺失现象，见上图
解决方案：1、添加完善邻区关系.
2、检查市区东方新世纪乐园东北方向附近是否有阻挡
4、DCS高密火车站的1和3小区接反
问题分析：此路段由西向东，占用胶州陶家庄40193的信号，由于新开基站即墨蓝村西50163、即墨稻香村50083的BCCH都为100，同频干扰导致陶家庄40193来不及切换，导致掉话。
解决方案：1、将即墨蓝村西50163的100频点改为123。


2、将即墨稻香村50083的100频点改为103。
2、黄土崖基站越区问题
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