高速铁路质量提升技术方案-高速铁路专网设计与优化方案(上海)(2)

2019-02-15 12:34

表2:T型列车测试结果

车厢类型 位置 a点 a1点 b点 硬座车厢 b1点 b2点 c点 c1点 c2点 接收电平(dBm) -60 -75 -60 -61 -72 -61 -61 -74 衰耗值(dB) 0 15 0 1 12 0 0 13 T型列车车窗比较大,车窗玻璃衰耗很小,衰耗约为 2dBm;车内综合衰耗(人体、座椅等)约为10dB;播音室损耗16dB。

3.2.2 K型列车测试

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图2:K型列车测试平面图 表3:K型列车测试结果

位置 A点 A1点 D点 B点 硬座车厢 B1点 B2点 C点 C1点 C2点 软卧车厢 E点 E1点(门开) 接收电平(dBm) -60 -76 -80 -61 -63 -72 -62 -64 -74 -61 -67 衰耗值(dB) 0 16 20 0 2 11 0 2 12 0 6 普通K型列车窗玻璃衰耗约为3dB;车内综合衰耗(人体、固定物)约为10dB;值班室或播音室衰耗约为16 dB;卧铺车厢车体衰耗约为7dB,卧铺车厢门衰耗约为7dB。

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3.2.3庞巴迪列车测试

图3:庞巴迪型列车测试平面图 表4:庞巴迪型列车测试结果

车厢类型 位置 A点 C点 F点(门开) 软卧车厢 F点(门关) B点 D点 E点(门开) E点(门关) 接收电平(dBm) -53 -70 -74 -77 -52 -72 -76 -79 衰耗值(dB) 0 17 21 24 0 20 24 27 庞巴迪车体衰耗约为17 dB,车厢内空间衰耗约为4 dB(相比T和K型列车,车厢内的人非常少),卧铺车厢门衰耗约为3 dB。

3.2.4 CRH2测试

图4:CRH2型列车测试平面图

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表5:CRH2型列车测试结果

车厢类型 位置 A点 C点 软座车厢 E点 B点 D点 F点 接收电平(dBm) -49 -50 -60 -53 -55 -62 衰耗值(dB) 0 1 11 0 2 9 车体衰耗约为1dB,通过模拟测试发现CRH列车车体基本没有损耗。车厢内空间衰耗约为10 dB(相比T和K型列车,损耗也较小)。

3.2.5测试小结

通过对上述4种类型的列车进行穿透损耗测试,可以发现新型CRH列车的穿透损耗未高于庞巴迪列车,因此上海段的专网设计中,假如要求车厢内提供用户通信的电平值要达到-85dBm以上,则列车车厢外的覆盖电平需达到-60dBm。

表6:各车型穿透损耗总结

车型 T型列车 K型列车 庞巴迪列车 CRH2列车 专网设计采用值 普通车厢(dB) 12 13 - 10 卧铺车厢(dB) - 14 24 - 播音室中间过道(dB) 16 16 - - 综合考虑的衰减值 12 14 24 10 24 注:铁路上海段目前行驶的CRH仅为CRH2型,其它类型的CRH穿透损耗需按实际情况重新测试。

3.3重叠覆盖距离估算

3.3.1 手机重选与切换

在GSM通信事件中,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CRH设置值的和且维持5秒钟,手机发起小区重选和位置更新。而在小区切换过程中,通常测量报告在经过设定的SACCH窗口值平滑后,经BSC判断,将发起小区切换,而整个切换的时间取决于SACCH的设置值,该值通常设为8。

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表7:小区重选与小区切换

通信事件 小区重选 位置更新 小区切换 满足条件 C2(邻)>C2(服务)且时间达到5秒 C2(邻)>C2(服务)+CRH(服务)且时间达到5秒 rxlev(邻)>rxlev(服务)且时间达到给定的SACCH设定值 估算时长 5秒 5秒 小于5秒 3.3.2列车时速与重叠覆盖距离

我们在研究专网小区重叠覆盖区域的同时,假定重叠区域覆盖是均匀的。在左图中,点A、C和点B、D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,按照公式:

在列车在市区时的进站和出站时由于是变速行驶,我们给出的平均速率为180KM/h,折50M/s;在列车均速行驶时,按照其运营速率200KM/h,折算等于55M/s;按照其最大速率250KM/h,折算等于70M/s。因此专网小区的最小重叠覆盖距离为市区内平均330M,市区按运营速率计算为550M,按最大速率计算为700M。

表8:专网小区重叠覆盖距离

区域 最小重叠距离 建议设计的重叠距离 市区外 市区内 运营速率 最大速率 500M 550M 700M 600M 660M 840M 3.4传播模型采用

在无线规划中,采用合适的传播模型可以准确地预估所需要的基站数量以及覆盖强度,而在铁路专网的设计中,我们采用的传播模型是ALCATEL A9155 V6中的标准传播模型(SPM模型)。

3.4.1传播模型简介

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ALCATEL A9155 V6中的标准传播模型(SPM模型)以COST231-Hata经验模型为基础,可用于150-2000MHz的无线电波传播损耗预测,作为无线网络规划的传播模型工具,具有较好的准确性和实用性。 SPM传播模型

SPM模型的数学表达形式是:

PL50?K1?K2log(d)?K3log(Heff)?K4Diffraction?K5log(d)?log(Heff)?K6(Hmeff)?Kclutter (式1) 表9:SPM模型各系统含义 系数 说明 默认值 K1 频率相关因子 12.4 K2 距离衰减因子 44.9 K3 基站发射天线有效高度相关因子 5.83 K4 衍射计算相关因子 0 K5 发射天线有效高度和传播距离相关因子 -6.55 K6 移动台接收天线有效高度相关因子 0 Kclutter 地貌相关因子 1 表10:SPM模型默认值参见表1 参数 含义 量纲 d 发射点到接收点的直线距离 m Heff 基站天线有效高度 m Diffraction 衍射损耗 dB Hmeff 移动台天线有效高度 m 3.4.2传播模型校正原理及方法

在无线网络规划中,通常使用经验的传播模型预测路径损耗中值,不同的模型可应用于不同的无线场景。在这些模型中,影响电波传播的一些主要因素,如收发天线距离、天线相对高度和地型地貌因子等,都作为路径损耗预测公式的变量或函数。但是实际的无线环境千变万化,因此传播模型在具体应用时,需要对模型中各系数进行必要的修正,从而找到合理的函数形式,这个过程就是传播模型校正。

3.4.2.1 SPM校正原则

尽管SPM模型的各个因子都是可以进行校正的,但在实际应用中由于所能采集的数据有限,并且在特定应用场合中所关注的因子并不相同,因此模型校正的总原则是:对于特定应用场景,对重点相关因子进行修正。

K1是与频率相关的因子,对于GSM 900M或1800M,可以取默认值12.4。

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