黃格寧

*廣州地鐵運(yùn)營(yíng)事業(yè)總部 工程師，510640 廣州

無(wú)線集群系統(tǒng)是地鐵列車(chē)司機(jī)、調(diào)度員通信的重要手段，地鐵列車(chē)從一個(gè)站運(yùn)行到另一個(gè)站，列車(chē)上的無(wú)線電臺(tái)的信號(hào)覆蓋從一個(gè)基站轉(zhuǎn)移到另一個(gè)基站，在這個(gè)過(guò)程中要進(jìn)行基站登記和小區(qū)重選(或越區(qū)切換)，如圖1所示。

圖1 地鐵區(qū)間無(wú)線信號(hào)覆蓋區(qū)域

在地鐵列車(chē)高速運(yùn)行過(guò)程中，無(wú)線電臺(tái)能否及時(shí)進(jìn)行小區(qū)重選關(guān)系整個(gè)系統(tǒng)的通話質(zhì)量。為此，就廣州地鐵2號(hào)線、8號(hào)線無(wú)線系統(tǒng)小區(qū)重選存在的問(wèn)題進(jìn)行分析，并提出優(yōu)化措施。

1 無(wú)線集群系統(tǒng)小區(qū)重選存在問(wèn)題

經(jīng)過(guò)多次登乘測(cè)試、發(fā)現(xiàn)無(wú)線集群系統(tǒng)小區(qū)重選存在以下問(wèn)題。

1．部分區(qū)間，無(wú)線電臺(tái)小區(qū)重選較慢，不平滑，甚至脫網(wǎng)后才切換到鄰區(qū)。

2．多個(gè)區(qū)間在進(jìn)站后，列車(chē)速度減慢后才切換。

3．由于無(wú)線電臺(tái)在小區(qū)重選期間經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)脫網(wǎng)現(xiàn)象，如果小區(qū)重選時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，無(wú)線電臺(tái)就無(wú)法及時(shí)接收和發(fā)起呼叫。

2 小區(qū)重選不平滑的原因分析

1．地鐵列車(chē)運(yùn)行速度快，2、8號(hào)線大部分區(qū)間都比較短，造成列車(chē)上的無(wú)線電臺(tái)小區(qū)重選不及時(shí)。

2．區(qū)間長(zhǎng)度不均勻，部分基站同時(shí)覆蓋前后的長(zhǎng)、短區(qū)間，設(shè)定的基站發(fā)射功率比相鄰基站大，使在短區(qū)間中部服務(wù)小區(qū)的信號(hào)強(qiáng)度優(yōu)于相鄰小區(qū)的信號(hào)強(qiáng)度，列車(chē)到達(dá)鄰區(qū)站臺(tái)附近才達(dá)到小區(qū)重選門(mén)限。

3．系統(tǒng)的小區(qū)重選參數(shù)設(shè)置不當(dāng)，設(shè)定重選門(mén)限值過(guò)高或過(guò)低，與實(shí)際區(qū)間的場(chǎng)強(qiáng)值不匹配，無(wú)線電臺(tái)尋找鄰區(qū)信號(hào)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，導(dǎo)致出現(xiàn)脫網(wǎng)后才切換。

3 小區(qū)重選的優(yōu)化方法

控制小區(qū)的信號(hào)覆蓋，如圖2所示。

1．基站發(fā)射功率控制。根據(jù)區(qū)間長(zhǎng)度和區(qū)間場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試的數(shù)值，調(diào)整基站的發(fā)射功率。對(duì)于基站前后區(qū)間都是長(zhǎng)區(qū)間或短區(qū)間的，可通過(guò)增大或減少基站的發(fā)射功率，控制本基站的信號(hào)覆蓋強(qiáng)度在區(qū)間中部達(dá)到小區(qū)重選門(mén)限要求。

圖2 基站覆蓋控制

2．天饋衰減控制。同一基站覆蓋的地鐵隧道4個(gè)方向的區(qū)間，由于區(qū)間的長(zhǎng)度、空間環(huán)境，以及漏纜中間加裝的接頭位置、數(shù)量不一樣等因素，造成各區(qū)間場(chǎng)強(qiáng)覆蓋差異較大。單純?cè)龃蠡镜陌l(fā)射功率，會(huì)導(dǎo)致另一側(cè)短區(qū)間的信號(hào)強(qiáng)度覆蓋過(guò)強(qiáng)。為此根據(jù)基站前后覆蓋長(zhǎng)區(qū)間和短區(qū)間的情況，在基站的功分器或耦合器對(duì)應(yīng)的區(qū)間漏纜輸出口上加裝衰減器或耦合器，廣州地鐵2、8號(hào)線大部分區(qū)間采用加裝6 dB耦合器的措施，衰減區(qū)間信號(hào)輸出電平，達(dá)到信號(hào)覆蓋強(qiáng)度均衡的目的。

3．場(chǎng)強(qiáng)控制。根據(jù)區(qū)間長(zhǎng)度，選擇不同直徑的漏泄電纜，漏纜的直徑越大，傳輸損耗越小。區(qū)間長(zhǎng)度大于1300 m的采用13/8英寸的漏泄電纜，區(qū)間長(zhǎng)度小于1300 m的采用5/4英寸的漏泄電纜，區(qū)間長(zhǎng)度小于800 m的采用7/8英寸的漏泄電纜。漏纜在區(qū)間中部斷開(kāi)，用射頻跳線連接，增大漏纜的傳輸損耗，衰減本小區(qū)的場(chǎng)強(qiáng)，控制小區(qū)重選啟動(dòng)門(mén)限在區(qū)間中部。

4．修改系統(tǒng)小區(qū)重選參數(shù)，調(diào)整小區(qū)重選最優(yōu)門(mén)限值，使無(wú)線電臺(tái)在相鄰小區(qū)場(chǎng)強(qiáng)接近位置平滑切換。通過(guò)路測(cè)，分析數(shù)據(jù)，選定每個(gè)區(qū)間的最佳小區(qū)重選門(mén)限值，調(diào)整系統(tǒng)小區(qū)重選參數(shù)。

4 小區(qū)重選參數(shù)分析

4.1 小區(qū)重選參數(shù)

C1為路徑損耗參數(shù)。

C2在C1的基礎(chǔ)上加上額外的限制值，用于提高對(duì)鄰區(qū)的服務(wù)要求，適用于多鄰區(qū)重選。由于地鐵列車(chē)只向一個(gè)方向行駛，只能選擇列車(chē)到達(dá)的下一個(gè)小區(qū)進(jìn)行重選，所以地鐵環(huán)境的小區(qū)重選優(yōu)化不需要考慮C2值。

FRT(快速重選門(mén)限)，在通話過(guò)程中使用，服務(wù)小區(qū)的C1值必須低于此門(mén)限值才能允許無(wú)線鏈路的釋放。該參數(shù)的取值范圍是0～30 dB，調(diào)節(jié)步長(zhǎng)為2 dB。

SRT(慢速重選門(mén)限)，在快速重選門(mén)限之上，實(shí)際值是SRT與FRT之和。此參數(shù)定義了觸發(fā)小區(qū)重選時(shí)鄰區(qū)的C1或C2值。服務(wù)小區(qū)的C1值必須低于此門(mén)限值才能允許無(wú)線鏈路更新。該參數(shù)的取值范圍0～30dB(調(diào)節(jié)步長(zhǎng)為2dB)。

FRH(快速重選偏移量)，定義無(wú)線電臺(tái)在通話過(guò)程中，鄰區(qū)的C1或C2值高于服務(wù)小區(qū)的C1或C2值的余量，并且持續(xù)時(shí)間在5 s以上，才允許無(wú)線鏈路的釋放。

SRH(慢速重選遲滯)，定義無(wú)線電臺(tái)在空閑狀態(tài)下，C1或C2值高于服務(wù)小區(qū)的C1值或C2值的余量，并且持續(xù)時(shí)間在5 s以上，才允許無(wú)線鏈路的更新。

4.2 小區(qū)重選的計(jì)算方法

C1值和C2值是決定小區(qū)重選的重要條件。C1值的計(jì)算方法:

C1=RSSI－RXLEV_ACCESS_MIN－Max(0，MS_TXPWR_MAX_CELL－PM)－(SRT+FRT)

其中，RSSI，無(wú)線終端測(cè)量到的平均信號(hào)強(qiáng)度，等效服務(wù)小區(qū)下行信號(hào)強(qiáng)度質(zhì)量值;RXLEV_ACCESS_MIN，最小接入電平，在系統(tǒng)配置時(shí)利用廣播下發(fā)到無(wú)線電臺(tái)，目前定義為－105 dBm;MS_TXPWR_MAX_CELL，無(wú)線電臺(tái)允許的最大發(fā)射功率，在系統(tǒng)配置時(shí)利用廣播下發(fā)到無(wú)線電臺(tái)，目前定義為35 dBm;PM，手持臺(tái)最大發(fā)射功率，目前定義為30 dBm。把各參數(shù)值代入公式得出:

C1=RSSI－(－105)－(35－30)－(SRT+FRT)＞0

即:RSSI＞－100+(SRT+FRT)

4.3 小區(qū)重選的必須條件

鄰區(qū)只有在其下行質(zhì)量滿足以下條件時(shí)才能成為候選鄰區(qū)，見(jiàn)圖3。

1．鄰區(qū)的C1或 C2值比 FRT+FRH大5 s(遲滯值)。

2．鄰區(qū)的信號(hào)強(qiáng)度優(yōu)于本服務(wù)小區(qū)。

3．鄰區(qū)的基站具有空閑信道。

4.4 小區(qū)重選參數(shù)C1定義的切換條件

1．服務(wù)小區(qū)的C1值低于SRT定義的值5 s，即服務(wù)小區(qū)的場(chǎng)強(qiáng)低于切換門(mén)限值5 s后才切換。

2．鄰區(qū)的C1或C2值比服務(wù)小區(qū)的C1值高于SRH定義的值5 s，即鄰區(qū)的場(chǎng)強(qiáng)值高于SRH定義的值，并穩(wěn)定5 s后才切換。

圖3 小區(qū)重選條件

5 小區(qū)重選優(yōu)化實(shí)例

1．蕭崗－白云文化廣場(chǎng)區(qū)間小區(qū)重選優(yōu)化，見(jiàn)圖4。根據(jù)區(qū)間場(chǎng)強(qiáng)路測(cè)結(jié)果，簫崗—白云文化廣場(chǎng)切換位置在站臺(tái)處。兩站之間縱向白線表示切換位置，從服務(wù)小區(qū)和鄰區(qū)的場(chǎng)強(qiáng)比較值觀察，認(rèn)為切換門(mén)限在－70 dB左右比較合適。

圖4 蕭崗—白云文化廣場(chǎng)路測(cè)記錄

經(jīng)過(guò)分析計(jì)算，調(diào)整蕭崗站的小區(qū)重選參數(shù)，具體設(shè)置見(jiàn)表1。用手持臺(tái)復(fù)測(cè)，蕭崗—白云文化廣場(chǎng)的切換位置在進(jìn)站前100 m左右，切換過(guò)程平滑，達(dá)到優(yōu)化效果。

表1 蕭崗—白云文化廣場(chǎng)小區(qū)重選參數(shù)優(yōu)化

2．昌崗—江泰小區(qū)重選優(yōu)化，見(jiàn)圖5。根據(jù)區(qū)間場(chǎng)強(qiáng)路測(cè)結(jié)果，昌崗—江泰的切換位置在進(jìn)站臺(tái)列車(chē)停穩(wěn)后切換，而且在區(qū)間2/3位置，昌崗信號(hào)仍然比江泰的信號(hào)強(qiáng)。昌崗基站與江泰基站的發(fā)射功率相同，為36 dB，江泰基站同時(shí)覆蓋長(zhǎng)、短區(qū)間，江泰—東曉南區(qū)間1954 m，江泰—昌崗區(qū)間906 m，基站天饋使用6 dB耦合器連接長(zhǎng)、短區(qū)間漏纜。短區(qū)間比長(zhǎng)區(qū)間的輸出衰減6 dB。

圖5 昌崗—江泰路測(cè)記錄

優(yōu)化措施:增大江泰基站的發(fā)射功率為38 dB，并修改系統(tǒng)切換參數(shù)，用手持臺(tái)進(jìn)行工程模式復(fù)測(cè)，昌崗—江泰、江泰—昌崗切換位置在區(qū)間的2/3，切換過(guò)程平滑，切換情況得到優(yōu)化。參數(shù)設(shè)置見(jiàn)表2。

表2 昌崗、江泰小區(qū)重選參數(shù)優(yōu)化

小區(qū)重選是地鐵無(wú)線系統(tǒng)的重要性能，直接影響通話質(zhì)量。通過(guò)對(duì)廣州地鐵2、8號(hào)線無(wú)線集群系統(tǒng)的小區(qū)重選優(yōu)化，保證服務(wù)小區(qū)質(zhì)量、提高呼叫的成功率和降低掉話率。

［1］陳德榮．移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和與工程設(shè)計(jì)［M］．北京．北京郵電大學(xué)出版社，2010．110－140.

［2］朱秋林．城市軌道交通數(shù)字集群系統(tǒng)的場(chǎng)強(qiáng)研究［J］．都市快軌交通，2006，(2)．84－86.