摘    要：从理论分析、实地测试2个方面同时入手，针对郑西高铁测试过程中发现的问题提出了解决思路和实施方案，并给出了高铁规划中的一些技术要点。

0  前言

高速铁路是指最高运行时速在200 km以上的铁路，一般采用动车组。高速铁路具有速度快、客运量大、全天候、安全可靠等优势。高速铁路客运专线每列火车载客量大，移动用户密集，且多属中高端客户。中高端用户需要使用各种移动通信业务，如语音、视频、网游和数据上网等，并且对移动通信网络质量要求较高。因此建设高质量的移动通信网络，对于提高客户满意度、提升中国联通品牌形象至关重要。对高铁进行合理的规划和测试也是十分必要的。

1  高速铁路规划要点

1.1  多普勒频移

列车高速运行时，多普勒效应会对射频信号的中心频率产生频率偏差，多普勒频移fd公式为

式中：

f——载波频率

c——电磁波传播速度

v——列车运行速度

θ——列车运行方向与入射波的夹角

a)　频移大小与运动速度和运动方向相关，速度越快频偏越大。

b)　因信号入射角的关系，频移具有时变特性，合成频率在中心频率上下偏移。

c)　终端以下行频率为基准发送上行信号，因此基站接收机将承受２倍于终端的多普勒频移。

表1示出的是不同时速对GSM/WCDMA系统产生的最大频率偏差。

表1不同时速对GSM/WCDMA系统产生的最大频率偏差

列车时速为350 km时，GSM频率产生的最大频偏为±292 Hz， GSM制式标准允许的中心频率偏差为±300 Hz，最大运行时速可达到360 km；WCDMA产生的最大频偏为±681 Hz，WCDMA制式标准允许的中心频率偏差为±800 Hz。因此在时速为350 km以下，不会影响网络的正常运行。

选用的无线主设备应具备克服多普勒频移的技术。主流厂家基站可以支持频偏补偿，具体实现方法是：基站根据接收到的上行信号的频偏，调整收信机接收频率，抵消多普勒效应导致的上行频率偏移；同时对下行发信频率设置相同的偏移量，保证同手机的正常通信。

1.2重叠切换区域测算

考虑到切换的可靠性、各厂家设备参数的异同性及基站设置周边的传播环境，重叠覆盖距离和切换参数的设置要实测研究。表２示出的是列车运营速度与重叠区域对应表。

表２ 列车运营速度与重叠区域对应表。

若某条铁路上运营的列车速度为330 km/h，根据列车运营及最高速度取定建议设计的小区重叠距离如表3所示，具体铁路还需要参考实际运营速率进行计算。

表3 小区重叠距离

1.3  CRH车体损耗

中国高速铁路列车(CRH)分为CRH1、CRH2、CRH3和CRH5等4个种类，其中CRH1、CRH2、CRH5均为200 km级别(营运速度200 km/h，最高速度250 km/h)。CRH3为300 km级别(营运速度330 km/h，最高速度380 km/h)。CRH2具有提升至300 km/h级别的能力。

CRH采用密闭箱体设计，车体对无线信号的穿透损耗较高，表4列举了国内几种高速铁路新型列车的车体穿透损耗值(前期资料数据)。

表4 各车型穿透损耗参考值

不同车型的火车车厢穿透损耗差异很大，全封闭的新型列车比普通列车穿透损耗大5~10 dB。高铁覆盖链路预算的取值应按未来可能采用的车体类型的损耗考虑，以满足、兼容对全系列高速列车的覆盖要求。

已开通的线路车辆穿透损耗实测结果如表5所示。

表5已开通的线路车辆穿透损耗实测结果

1.4  RRU同小区覆盖

采用单RRU 0.5+0.5同小区覆盖方式，每个物理站点设置1个RRU，功分后小区下行基带信号均沿铁路线对2个方向进行覆盖，逻辑上还是单个小区工作，相当于1个小区的分裂。当列车行驶经过基站时，不会发生软切换，从而提升性能(见图1)。

图1 RRU同小区覆盖

1.5  隧道内的链路预算

隧道区域是铁路线上的一种重要类型，且地形复杂，覆盖难度较大。对于较长的隧道建议采用RRU或光纤直放站+泄漏电缆的覆盖方式。泄漏电缆可布设于隧道侧壁上，高度应与列车窗口等高。对于AMR 12.2k业务来说，泄漏电缆在隧道内的覆盖距离D为

式中：

Pin——手机发射功率

P——基站接收灵敏度(高速运动时Eb/No变差)

L1——漏缆耦合损耗(漏缆指标)

H——合路损耗(POI插损)

F——二功分损耗

L2——人体衰耗(语音业务不考虑人体损耗)

L3——宽度因子

d——手机与泄漏电缆的距离，单洞双轨时，d=9.5 m

L4——衰减余量

L5——车体损耗，与车型有关，参考CRH3车型的靠窗实测值

L6——线损及无源器件损耗

L7——干扰余量，取L7=3 dB，按照50%负载计算

L8——软切换增益

S——每百米漏缆损耗(漏缆指标)

2  高速铁路测试情况分析

2.1  测试中遇到的问题及解决思路

a) 在高铁测试的后台分析中发现测试数据的cellid异常，经常出现同一个cellid持续服务几十km还未切换的情况。经过分析我们认为列车在高速运行时(比如大于200 km/h)，部分路测仪表对cellid的采集不是很灵敏，反应迟钝。放弃cellid，利用LAC码＋扰码来对应识别到小区。在后续的测试后台分析中反映良好、准确。

b) 高速列车在进出隧道口的瞬间容易发生切换失败、掉话。主要原因是隧道内外信号分属于不同的小区，切换发生在隧道入口和出口处，在速度非常高的情况下容易失败。在每个隧道口设置的站点和隧道内的相邻的RRU设备做同小区级连，隧道口设备一端连接漏缆，另一端采用定向天线覆盖方式。这样可以实现无线信号在隧道内和隧道口之间过渡覆盖，减少掉话和切换失败。

c) 对于郑西高铁中的地堑路段，由于车厢大部分在地面下方，为了满足覆盖要求，目前除了将基站设置得与轨道较近之外，并无其他良好解决办法。由于在郑西高铁线路上地堑场景多数发生在连续隧道的相邻2个隧道之间，可以通过在每个隧道口设置站点和定向天线，从隧道口上方居高临下沿铁路线对地堑路段进行覆盖，避免车厢位于地面下方时对信号的影响。

2.2  测试情况

测试车辆为CRH2车型，使用2套鼎立的WCDMA路测软件实行对比测试。因为不同的测试终端会对测试结果产生影响，所以统一采用了诺基亚 N85测试手机。本次测试路线为郑州-洛阳，除隧道外，该区间内大部分路段已经得到覆盖。图2示出的是测试路段隧道情况。图3示出的是总体的RSCP覆盖情况。

图3 测试路段RSCP

低于-95 dB的多为山区隧道，全程有1处掉话。信号差的部分多发生在隧道中。

在数据分析中发现洛阳境内路段的GPS飘移更为严重，所以2次测试分析以郑州—洛阳线路为主。

在郑州—洛阳的运行测试中，第一套测试工具测试结果共采集到了64个主扰码，第二套测试工具采集到了60个主扰码，表6示出的是部分具有代表性的小区。

表6 测试采集主扰码详表

从表6可以看出单个扰码之间的数据差别比较大，很难说明问题。因此我们对以上数据按照距铁路的垂直距离和天线挂高进行了分类统计(见表7)。

表7 分类统计表

站址距铁路距离合适的站点(小于400 m)，在相同地理环境和天线挂高的情况下能够提供相对较好的覆盖。

3  结束语

经过2套测试工具的对比测试，可以得出：目前郑西高铁运行的CRH2车型的平均运营速度约为250 km/h，在站点距铁路距离合适(距铁轨垂直距离≤400 m)、天线挂高和方位角都理想的建站情况下，WCDMA网络平均2 km的站距(含市区)可以满足覆盖并提供良好的语音服务，最大站距不建议超过3 km。