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基于高速铁路GSM语音业务质量提升的研究

作　者: 梁奕
导　师: 勾学荣
学　校: 北京邮电大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: 高速铁路虚专网车载放大器覆盖与容量参数优化
分类号: TN929.532
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

自2007年4月18日,我国铁路实施第六次大面积提速和新的列车运行图。列车在京哈、京沪、京广、陇海等既有铁路干线上实施时速250公里的提速。其中京津、武广客运高铁时速可达350公里以上。高速铁路涉及范围广、线路长。范围涉及全国17个省,线路长度约6700余公里。高速铁路连接京、津、沪、宁、杭等大型城市并逐渐成为人们出行的首选。由于高速铁路列车密封性好、穿透损耗大、列车速度快等原因,车厢内通信质量明显下降,由于覆盖原因导致的掉话和脱网现象时有发生。此外,高速列车经过平原、山地、丘陵、隧道、桥梁等不同地貌及市区、县城、农村等不同话务区域。无线环境极其复杂且变化迅速。列车车厢内语音业务质量下降严重、掉话和接通失败时有发生,客户感知差。具体解决思路：第一、首次提出了高速铁路“虚专网”分场景优化策略,高速铁路场景可分为：市区、县城、农村。高速铁路市区段话务量大、无线环境复杂,采用专网进行覆盖；高速铁路县区、农村段采取现网优化方式解决网络问题。以京广高铁邢台市区段为试点,对华为公司RRU专网、传统光纤专网进行对比。以京广高铁保定县城、农村段为试点,验证现网优化手段的可行性。第二、对高速列车车载放大器可行性进行研究,研究车载放大器的使用优势、系统结构、信源接收方式、天线要求、传播模型分析、电磁干扰分析等,车厢放大器的研究应用为解决高铁网络覆盖问题提供了一个新的思路。本文还以京沪高铁网络建设为例,从建设投资、工程周期、协调难度、效果优劣等方面对比了现网优化策略、传统光纤专网优化方式、车载放大器方案、“虚专网”分场景优化策略四种高速铁路GSM网络提升方案,认为车载放大器方案与“虚专网”分场景优化策略是现阶段最适合高速铁路GSM语音业务质量提升的。第三、针对于高速铁路网络容量与网络覆盖问题,提出了以普通列车的载客量规划网络容量,以高速列车的穿透损耗规划网络覆盖。通过计算总结出不同车速、不同场景下车外最低临界电平值。第四、通过研究高速铁覆盖基站的特点,总结出一套适用于高铁覆盖基站的参数设置方案,包括空闲模式参数、专用模式参数、切换模式参数等,通过参数优化大幅度提升了GSM语音业务质量。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-11
第一章引言  11-18
  1.1 课题背景  11-13
    1.1.1 铁路提速  11
    1.1.2 CRH简介  11
    1.1.3 高速铁路的特点  11-12
    1.1.4 高铁网络优化面临的困难  12-13
  1.2 国内外高铁优化现有方式  13-14
    1.2.1 高速铁路光纤专网  13-14
    1.2.2 现网优化方式  14
  1.3 课题研究的任务和意义  14-15
    1.3.1 课题的任务  14-15
    1.3.2 课题的意义  15
  1.4 本人主要的工作  15-16
  1.5 论文的主要研究成果  16
  1.6 论文结构  16-18
第二章高速铁路GSM网络"虚专网"分场景优化策略  18-37
  2.1 市区优化场景  18
  2.2 RRU共小区原理  18-20
  2.3 邢台高速铁路市区段组网方式  20-21
  2.4 对比测试  21-24
    2.4.1 测试方法  21-22
    2.4.2 测试内容  22
    2.4.3 测试结果  22-24
  2.5 县区、农村优化场景  24-27
    2.5.1 天馈调整  24-25
    2.5.2 分裂第四小区  25-26
    2.5.3 功分扇区  26
    2.5.4 功率放大器的应用  26
    2.5.5 新增宏基站建设方案  26-27
  2.6 现网优化案例介绍  27-35
    2.6.1 天馈调整  27-29
    2.6.2 小区分裂、村通宝、新增第四小区优化方式的对比  29-34
      2.6.2.1 小区分裂  29
      2.6.2.2 村通宝方式  29-33
      2.6.2.3 整改前后对比情况  33-34
    2.6.3 更换特种天线(21dBi)和特种天线+HEPA方式的对比  34-35
  2.7 现网优化方案小结  35-37
第三章高速铁路GSM车载放大器研究  37-47
  3.1 GSM车载放大器使用优势  37
  3.2 系统结构  37-38
  3.3 信源接收方式  38
  3.4 天馈线要求  38-39
    3.4.1 施主天线要求  38-39
    3.4.2 用户天线要求  39
    3.4.3 馈线的布放要求  39
  3.5 车厢内传播模型分析  39-40
  3.6 主设备选型  40-42
    3.6.1 设备增益要求  40
    3.6.2 隔离度要求  40-41
    3.6.3 下行AGC功能  41
    3.6.4 功耗与供电方式  41
    3.6.5 带内波动与带外抑制  41
    3.6.6 上行噪声控制  41-42
  3.7 结构适应性与业主协调  42
  3.8 设备维护方案  42
  3.9 安全性与稳定性  42-43
  3.10 可靠性设计  43
  3.11 可维护性  43
  3.12 电磁干扰分析  43-45
    3.12.1 与列车有源设备干扰分析  43-45
    3.12.2 GSM信号与GSM-R互干扰分析  45
    3.12.3 车厢覆盖信号与450M集群系统互干扰分析  45
    3.12.4 竞争对手信号的抑制分析  45
  3.13 GSM车载放大器方案难点分析  45-47
第四章高速铁路GSM质量提升方案对比  47-52
  4.1 京沪高铁简介  47
  4.2 现网优化方案  47-48
  4.3 光纤专网优化方案  48
  4.4 车载放大器优化方案  48
  4.5 "虚专网"分场景优化策略  48-49
  4.6 四种优化方式对比情况  49-51
  4.7 小结  51-52
第五章高速铁路GSM网络容量与覆盖规划原则  52-61
  5.1 网络覆盖规划  52-58
    5.1.1 车厢穿透损耗的影响  52-53
    5.1.2 手机在单小区内的最低信号强度需求  53
    5.1.3 考虑切换的最低信号强度需求  53-56
    5.1.4 考虑小区重选的最低信号强度需求  56-58
  5.2 覆盖规划小结  58
  5.3 容量规划  58-60
    5.3.1 最大客流量分析  59
    5.3.2 移动手机持有率分析  59
    5.3.3 火车站人均忙时话务量分析  59
    5.3.4 最大话务量计算  59-60
  5.4 应用案例  60-61
第六章高速铁路GSM网络参数设置原则  61-69
  6.1 空闲模式参数  61-63
    6.1.1 小区重选偏移  61
    6.1.2 小区重选惩罚时间  61
    6.1.3 小区重选临时偏移  61-62
    6.1.4 小区重选滞后参数  62
    6.1.5 小相同寻呼间帧数编码  62
    6.1.6 最小接入信号电平  62-63
    6.1.7 MS最大重发次数  63
  6.2 连接模式下参数  63-65
    6.2.1 使用下行DTX  63
    6.2.2 上行DTX  63
    6.2.3 下行功率控制允许  63-64
    6.2.4 上行功率控制允许  64
    6.2.5 T3122  64
    6.2.6 最大时间提前量(TA)  64
    6.2.7 寻呼次数  64
    6.2.8 无线链路失效定时器  64-65
  6.3 切换参数  65-66
    6.3.1 切换邻区表  65
    6.3.2 SDCCH允许切换  65-66
    6.3.3 切换算法的滤波参数  66
    6.3.4 切换容限的调整  66
    6.3.5 乒乓切换控制  66
  6.4 参数优化应用案例  66-69
    6.4.1 指标对比情况  67
    6.4.2 语音质量对比情况  67-68
    6.4.3 覆盖电平对比情况  68-69
第七章结束语  69-72
  7.1 论文工作总结  69
  7.2 进一步的研究工作  69-72
参考文献  72-73
致谢  73

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