廣州地鐵無線集群系統小區重選優化探討

黃格寧

*廣州地鐵運營事業總部 工程師，510640 廣州

無線集群系統是地鐵列車司機、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重選(或越區切換)，如圖1所示。

圖1 地鐵區間無線信號覆蓋區域

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

1 無線集群系統小區重選存在問題

經過多次登乘測試、發現無線集群系統小區重選存在以下問題。

1．部分區間，無線電臺小區重選較慢，不平滑，甚至脫網后才切換到鄰區。

2．多個區間在進站后，列車速度減慢后才切換。

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

2 小區重選不平滑的原因分析

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

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

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

3 小區重選的優化方法

控制小區的信號覆蓋，如圖2所示。

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

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個方向的區間，由于區間的長度、空間環境，以及漏纜中間加裝的接頭位置、數量不一樣等因素，造成各區間場強覆蓋差異較大。單純增大基站的發射功率，會導致另一側短區間的信號強度覆蓋過強。為此根據基站前后覆蓋長區間和短區間的情況，在基站的功分器或耦合器對應的區間漏纜輸出口上加裝衰減器或耦合器，廣州地鐵2、8號線大部分區間采用加裝6 dB耦合器的措施，衰減區間信號輸出電平，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。區間長度大于1300 m的采用13/8英寸的漏泄電纜，區間長度小于1300 m的采用5/4英寸的漏泄電纜，區間長度小于800 m的采用7/8英寸的漏泄電纜。漏纜在區間中部斷開，用射頻跳線連接，增大漏纜的傳輸損耗，衰減本小區的場強，控制小區重選啟動門限在區間中部。

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

4 小區重選參數分析

4.1 小區重選參數

C1為路徑損耗參數。

C2在C1的基礎上加上額外的限制值，用于提高對鄰區的服務要求，適用于多鄰區重選。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進行重選，所以地鐵環境的小區重選優化不需要考慮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。此參數定義了觸發小區重選時鄰區的C1或C2值。服務小區的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，鄰區的C1或C2值高于服務小區的C1或C2值的余量，并且持續時間在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下，C1或C2值高于服務小區的C1值或C2值的余量，并且持續時間在5 s以上，才允許無線鏈路的更新。

4.2 小區重選的計算方法

C1值和C2值是決定小區重選的重要條件。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，等效服務小區下行信號強度質量值;RXLEV_ACCESS_MIN，最小接入電平，在系統配置時利用廣播下發到無線電臺，目前定義為－105 dBm;MS_TXPWR_MAX_CELL，無線電臺允許的最大發射功率，在系統配置時利用廣播下發到無線電臺，目前定義為35 dBm;PM，手持臺最大發射功率，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 小區重選的必須條件

鄰區只有在其下行質量滿足以下條件時才能成為候選鄰區，見圖3。

1．鄰區的C1或 C2值比 FRT+FRH大5 s(遲滯值)。

2．鄰區的信號強度優于本服務小區。

3．鄰區的基站具有空閑信道。

4.4 小區重選參數C1定義的切換條件

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

2．鄰區的C1或C2值比服務小區的C1值高于SRH定義的值5 s，即鄰區的場強值高于SRH定義的值，并穩定5 s后才切換。

圖3 小區重選條件

5 小區重選優化實例

1．蕭崗－白云文化廣場區間小區重選優化，見圖4。根據區間場強路測結果，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，從服務小區和鄰區的場強比較值觀察，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，達到優化效果。

表1 蕭崗—白云文化廣場小區重選參數優化

2．昌崗—江泰小區重選優化，見圖5。根據區間場強路測結果，昌崗—江泰的切換位置在進站臺列車停穩后切換，而且在區間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射功率相同，為36 dB，江泰基站同時覆蓋長、短區間，江泰—東曉南區間1954 m，江泰—昌崗區間906 m，基站天饋使用6 dB耦合器連接長、短區間漏纜。短區間比長區間的輸出衰減6 dB。

圖5 昌崗—江泰路測記錄

優化措施:增大江泰基站的發射功率為38 dB，并修改系統切換參數，用手持臺進行工程模式復測，昌崗—江泰、江泰—昌崗切換位置在區間的2/3，切換過程平滑，切換情況得到優化。參數設置見表2。

表2 昌崗、江泰小區重選參數優化

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

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