黃格寧

*廣州地鐵運營事業(yè)總部 工程師，510640 廣州

無線集群系統(tǒng)是地鐵列車司機、調度員通信的重要手段，地鐵列車從一個站運行到另一個站，列車上的無線電臺的信號覆蓋從一個基站轉移到另一個基站，在這個過程中要進行基站登記和小區(qū)重選(或越區(qū)切換)，如圖1所示。

圖1 地鐵區(qū)間無線信號覆蓋區(qū)域

在地鐵列車高速運行過程中，無線電臺能否及時進行小區(qū)重選關系整個系統(tǒng)的通話質量。為此，就廣州地鐵2號線、8號線無線系統(tǒng)小區(qū)重選存在的問題進行分析，并提出優(yōu)化措施。

1 無線集群系統(tǒng)小區(qū)重選存在問題

經過多次登乘測試、發(fā)現無線集群系統(tǒng)小區(qū)重選存在以下問題。

1．部分區(qū)間，無線電臺小區(qū)重選較慢，不平滑，甚至脫網后才切換到鄰區(qū)。

2．多個區(qū)間在進站后，列車速度減慢后才切換。

3．由于無線電臺在小區(qū)重選期間經常會出現脫網現象，如果小區(qū)重選時間過長，無線電臺就無法及時接收和發(fā)起呼叫。

2 小區(qū)重選不平滑的原因分析

1．地鐵列車運行速度快，2、8號線大部分區(qū)間都比較短，造成列車上的無線電臺小區(qū)重選不及時。

2．區(qū)間長度不均勻，部分基站同時覆蓋前后的長、短區(qū)間，設定的基站發(fā)射功率比相鄰基站大，使在短區(qū)間中部服務小區(qū)的信號強度優(yōu)于相鄰小區(qū)的信號強度，列車到達鄰區(qū)站臺附近才達到小區(qū)重選門限。

3．系統(tǒng)的小區(qū)重選參數設置不當，設定重選門限值過高或過低，與實際區(qū)間的場強值不匹配，無線電臺尋找鄰區(qū)信號時間過長，導致出現脫網后才切換。

3 小區(qū)重選的優(yōu)化方法

控制小區(qū)的信號覆蓋，如圖2所示。

1．基站發(fā)射功率控制。根據區(qū)間長度和區(qū)間場強測試的數值，調整基站的發(fā)射功率。對于基站前后區(qū)間都是長區(qū)間或短區(qū)間的，可通過增大或減少基站的發(fā)射功率，控制本基站的信號覆蓋強度在區(qū)間中部達到小區(qū)重選門限要求。

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個方向的區(qū)間，由于區(qū)間的長度、空間環(huán)境，以及漏纜中間加裝的接頭位置、數量不一樣等因素，造成各區(qū)間場強覆蓋差異較大。單純增大基站的發(fā)射功率，會導致另一側短區(qū)間的信號強度覆蓋過強。為此根據基站前后覆蓋長區(qū)間和短區(qū)間的情況，在基站的功分器或耦合器對應的區(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)間信號輸出電平，達到信號覆蓋強度均衡的目的。

3．場強控制。根據區(qū)間長度，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)間長度大于1300 m的采用13/8英寸的漏泄電纜，區(qū)間長度小于1300 m的采用5/4英寸的漏泄電纜，區(qū)間長度小于800 m的采用7/8英寸的漏泄電纜。漏纜在區(qū)間中部斷開，用射頻跳線連接，增大漏纜的傳輸損耗，衰減本小區(qū)的場強，控制小區(qū)重選啟動門限在區(qū)間中部。

4．修改系統(tǒng)小區(qū)重選參數，調整小區(qū)重選最優(yōu)門限值，使無線電臺在相鄰小區(qū)場強接近位置平滑切換。通過路測，分析數據，選定每個區(qū)間的最佳小區(qū)重選門限值，調整系統(tǒng)小區(qū)重選參數。

4 小區(qū)重選參數分析

4.1 小區(qū)重選參數

C1為路徑損耗參數。

C2在C1的基礎上加上額外的限制值，用于提高對鄰區(qū)的服務要求，適用于多鄰區(qū)重選。由于地鐵列車只向一個方向行駛，只能選擇列車到達的下一個小區(qū)進行重選，所以地鐵環(huán)境的小區(qū)重選優(yōu)化不需要考慮C2值。

FRT(快速重選門限)，在通話過程中使用，服務小區(qū)的C1值必須低于此門限值才能允許無線鏈路的釋放。該參數的取值范圍是0～30 dB，調節(jié)步長為2 dB。

SRT(慢速重選門限)，在快速重選門限之上，實際值是SRT與FRT之和。此參數定義了觸發(fā)小區(qū)重選時鄰區(qū)的C1或C2值。服務小區(qū)的C1值必須低于此門限值才能允許無線鏈路更新。該參數的取值范圍0～30dB(調節(jié)步長為2dB)。

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

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

4.2 小區(qū)重選的計算方法

C1值和C2值是決定小區(qū)重選的重要條件。C1值的計算方法:

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

其中，RSSI，無線終端測量到的平均信號強度，等效服務小區(qū)下行信號強度質量值;RXLEV_ACCESS_MIN，最小接入電平，在系統(tǒng)配置時利用廣播下發(fā)到無線電臺，目前定義為－105 dBm;MS_TXPWR_MAX_CELL，無線電臺允許的最大發(fā)射功率，在系統(tǒng)配置時利用廣播下發(fā)到無線電臺，目前定義為35 dBm;PM，手持臺最大發(fā)射功率，目前定義為30 dBm。把各參數值代入公式得出:

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)只有在其下行質量滿足以下條件時才能成為候選鄰區(qū)，見圖3。

1．鄰區(qū)的C1或 C2值比 FRT+FRH大5 s(遲滯值)。

2．鄰區(qū)的信號強度優(yōu)于本服務小區(qū)。

3．鄰區(qū)的基站具有空閑信道。

4.4 小區(qū)重選參數C1定義的切換條件

1．服務小區(qū)的C1值低于SRT定義的值5 s，即服務小區(qū)的場強低于切換門限值5 s后才切換。

2．鄰區(qū)的C1或C2值比服務小區(qū)的C1值高于SRH定義的值5 s，即鄰區(qū)的場強值高于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)化實例

1．蕭崗－白云文化廣場區(qū)間小區(qū)重選優(yōu)化，見圖4。根據區(qū)間場強路測結果，簫崗—白云文化廣場切換位置在站臺處。兩站之間縱向白線表示切換位置，從服務小區(qū)和鄰區(qū)的場強比較值觀察，認為切換門限在－70 dB左右比較合適。

圖4 蕭崗—白云文化廣場路測記錄

經過分析計算，調整蕭崗站的小區(qū)重選參數，具體設置見表1。用手持臺復測，蕭崗—白云文化廣場的切換位置在進站前100 m左右，切換過程平滑，達到優(yōu)化效果。

表1 蕭崗—白云文化廣場小區(qū)重選參數優(yōu)化

2．昌崗—江泰小區(qū)重選優(yōu)化，見圖5。根據區(qū)間場強路測結果，昌崗—江泰的切換位置在進站臺列車停穩(wěn)后切換，而且在區(qū)間2/3位置，昌崗信號仍然比江泰的信號強。昌崗基站與江泰基站的發(fā)射功率相同，為36 dB，江泰基站同時覆蓋長、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、短區(qū)間漏纜。短區(qū)間比長區(qū)間的輸出衰減6 dB。

圖5 昌崗—江泰路測記錄

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，用手持臺進行工程模式復測，昌崗—江泰、江泰—昌崗切換位置在區(qū)間的2/3，切換過程平滑，切換情況得到優(yōu)化。參數設置見表2。

表2 昌崗、江泰小區(qū)重選參數優(yōu)化

小區(qū)重選是地鐵無線系統(tǒng)的重要性能，直接影響通話質量。通過對廣州地鐵2、8號線無線集群系統(tǒng)的小區(qū)重選優(yōu)化，保證服務小區(qū)質量、提高呼叫的成功率和降低掉話率。

［1］陳德榮．移動通信網絡規(guī)劃和與工程設計［M］．北京．北京郵電大學出版社，2010．110－140.

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