广州地铁无线集群系统小区重选优化探讨

黄格宁

*广州地铁运营事业总部 工程师，510640 广州

无线集群系统是地铁列车司机、调度员通信的重要手段，地铁列车从一个站运行到另一个站，列车上的无线电台的信号覆盖从一个基站转移到另一个基站，在这个过程中要进行基站登记和小区重选(或越区切换)，如图1所示。

图1 地铁区间无线信号覆盖区域

在地铁列车高速运行过程中，无线电台能否及时进行小区重选关系整个系统的通话质量。为此，就广州地铁2号线、8号线无线系统小区重选存在的问题进行分析，并提出优化措施。

1 无线集群系统小区重选存在问题

经过多次登乘测试、发现无线集群系统小区重选存在以下问题。

1．部分区间，无线电台小区重选较慢，不平滑，甚至脱网后才切换到邻区。

2．多个区间在进站后，列车速度减慢后才切换。

3．由于无线电台在小区重选期间经常会出现脱网现象，如果小区重选时间过长，无线电台就无法及时接收和发起呼叫。

2 小区重选不平滑的原因分析

1．地铁列车运行速度快，2、8号线大部分区间都比较短，造成列车上的无线电台小区重选不及时。

2．区间长度不均匀，部分基站同时覆盖前后的长、短区间，设定的基站发射功率比相邻基站大，使在短区间中部服务小区的信号强度优于相邻小区的信号强度，列车到达邻区站台附近才达到小区重选门限。

3．系统的小区重选参数设置不当，设定重选门限值过高或过低，与实际区间的场强值不匹配，无线电台寻找邻区信号时间过长，导致出现脱网后才切换。

3 小区重选的优化方法

控制小区的信号覆盖，如图2所示。

1．基站发射功率控制。根据区间长度和区间场强测试的数值，调整基站的发射功率。对于基站前后区间都是长区间或短区间的，可通过增大或减少基站的发射功率，控制本基站的信号覆盖强度在区间中部达到小区重选门限要求。

图2 基站覆盖控制

2．天馈衰减控制。同一基站覆盖的地铁隧道4个方向的区间，由于区间的长度、空间环境，以及漏缆中间加装的接头位置、数量不一样等因素，造成各区间场强覆盖差异较大。单纯增大基站的发射功率，会导致另一侧短区间的信号强度覆盖过强。为此根据基站前后覆盖长区间和短区间的情况，在基站的功分器或耦合器对应的区间漏缆输出口上加装衰减器或耦合器，广州地铁2、8号线大部分区间采用加装6 dB耦合器的措施，衰减区间信号输出电平，达到信号覆盖强度均衡的目的。

3．场强控制。根据区间长度，选择不同直径的漏泄电缆，漏缆的直径越大，传输损耗越小。区间长度大于1300 m的采用13/8英寸的漏泄电缆，区间长度小于1300 m的采用5/4英寸的漏泄电缆，区间长度小于800 m的采用7/8英寸的漏泄电缆。漏缆在区间中部断开，用射频跳线连接，增大漏缆的传输损耗，衰减本小区的场强，控制小区重选启动门限在区间中部。

4．修改系统小区重选参数，调整小区重选最优门限值，使无线电台在相邻小区场强接近位置平滑切换。通过路测，分析数据，选定每个区间的最佳小区重选门限值，调整系统小区重选参数。

4 小区重选参数分析

4.1 小区重选参数

C1为路径损耗参数。

C2在C1的基础上加上额外的限制值，用于提高对邻区的服务要求，适用于多邻区重选。由于地铁列车只向一个方向行驶，只能选择列车到达的下一个小区进行重选，所以地铁环境的小区重选优化不需要考虑C2值。

FRT(快速重选门限)，在通话过程中使用，服务小区的C1值必须低于此门限值才能允许无线链路的释放。该参数的取值范围是0～30 dB，调节步长为2 dB。

SRT(慢速重选门限)，在快速重选门限之上，实际值是SRT与FRT之和。此参数定义了触发小区重选时邻区的C1或C2值。服务小区的C1值必须低于此门限值才能允许无线链路更新。该参数的取值范围0～30dB(调节步长为2dB)。

FRH(快速重选偏移量)，定义无线电台在通话过程中，邻区的C1或C2值高于服务小区的C1或C2值的余量，并且持续时间在5 s以上，才允许无线链路的释放。

SRH(慢速重选迟滞)，定义无线电台在空闲状态下，C1或C2值高于服务小区的C1值或C2值的余量，并且持续时间在5 s以上，才允许无线链路的更新。

4.2 小区重选的计算方法

C1值和C2值是决定小区重选的重要条件。C1值的计算方法:

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

其中，RSSI，无线终端测量到的平均信号强度，等效服务小区下行信号强度质量值;RXLEV_ACCESS_MIN，最小接入电平，在系统配置时利用广播下发到无线电台，目前定义为－105 dBm;MS_TXPWR_MAX_CELL，无线电台允许的最大发射功率，在系统配置时利用广播下发到无线电台，目前定义为35 dBm;PM，手持台最大发射功率，目前定义为30 dBm。把各参数值代入公式得出:

C1=RSSI－(－105)－(35－30)－(SRT+FRT)＞0

即:RSSI＞－100+(SRT+FRT)

4.3 小区重选的必须条件

邻区只有在其下行质量满足以下条件时才能成为候选邻区，见图3。

1．邻区的C1或 C2值比 FRT+FRH大5 s(迟滞值)。

2．邻区的信号强度优于本服务小区。

3．邻区的基站具有空闲信道。

4.4 小区重选参数C1定义的切换条件

1．服务小区的C1值低于SRT定义的值5 s，即服务小区的场强低于切换门限值5 s后才切换。

2．邻区的C1或C2值比服务小区的C1值高于SRH定义的值5 s，即邻区的场强值高于SRH定义的值，并稳定5 s后才切换。

图3 小区重选条件

5 小区重选优化实例

1．萧岗－白云文化广场区间小区重选优化，见图4。根据区间场强路测结果，箫岗—白云文化广场切换位置在站台处。两站之间纵向白线表示切换位置，从服务小区和邻区的场强比较值观察，认为切换门限在－70 dB左右比较合适。

图4 萧岗—白云文化广场路测记录

经过分析计算，调整萧岗站的小区重选参数，具体设置见表1。用手持台复测，萧岗—白云文化广场的切换位置在进站前100 m左右，切换过程平滑，达到优化效果。

表1 萧岗—白云文化广场小区重选参数优化

2．昌岗—江泰小区重选优化，见图5。根据区间场强路测结果，昌岗—江泰的切换位置在进站台列车停稳后切换，而且在区间2/3位置，昌岗信号仍然比江泰的信号强。昌岗基站与江泰基站的发射功率相同，为36 dB，江泰基站同时覆盖长、短区间，江泰—东晓南区间1954 m，江泰—昌岗区间906 m，基站天馈使用6 dB耦合器连接长、短区间漏缆。短区间比长区间的输出衰减6 dB。

图5 昌岗—江泰路测记录

优化措施:增大江泰基站的发射功率为38 dB，并修改系统切换参数，用手持台进行工程模式复测，昌岗—江泰、江泰—昌岗切换位置在区间的2/3，切换过程平滑，切换情况得到优化。参数设置见表2。

表2 昌岗、江泰小区重选参数优化

小区重选是地铁无线系统的重要性能，直接影响通话质量。通过对广州地铁2、8号线无线集群系统的小区重选优化，保证服务小区质量、提高呼叫的成功率和降低掉话率。

［1］陈德荣．移动通信网络规划和与工程设计［M］．北京．北京邮电大学出版社，2010．110－140.

［2］朱秋林．城市轨道交通数字集群系统的场强研究［J］．都市快轨交通，2006，(2)．84－86.