武廣高鐵湖南段CDMA網(wǎng)絡(luò)隧道掉話研究

張敏，舒培煉，蔣招金

（1.湖南郵電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙410015；2.湖南省郵電規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，湖南長(zhǎng)沙410126）

武廣高鐵湖南段CDMA網(wǎng)絡(luò)隧道掉話研究

張敏1，舒培煉2，蔣招金2

（1.湖南郵電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙410015；2.湖南省郵電規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，湖南長(zhǎng)沙410126）

針對(duì)武廣高鐵湖南段CDMA網(wǎng)絡(luò)隧道掉話的問(wèn)題，以瀏陽(yáng)河隧道的一次隧道內(nèi)切換失敗掉話為例，從搜索窗的配置、鄰區(qū)漏配等多個(gè)角度進(jìn)行分析，提出隧道掉話問(wèn)題的解決方案。

高鐵；CDMA；隧道覆蓋；掉話分析

武廣客運(yùn)湖南段全線共有隧道144個(gè)，隧道全長(zhǎng)約79.878公里，占線路長(zhǎng)度的15.4%，最長(zhǎng)的瀏陽(yáng)河隧道長(zhǎng)達(dá)10.115公里。武廣高鐵CDMA網(wǎng)絡(luò)的掉話率一直居高不下，其中絕大部分掉話與隧道有關(guān)。解決武廣高鐵湖南段CDMA網(wǎng)絡(luò)隧道掉話問(wèn)題將極大地改善高鐵CDMA網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量，提高用戶感知度。

表1 武廣高鐵湖南段CDMA網(wǎng)絡(luò)隧道測(cè)試掉話原因分析表

1 導(dǎo)致隧道掉話問(wèn)題的主要原因

經(jīng)過(guò)對(duì)武廣高鐵湖南段CDMA網(wǎng)絡(luò)的全網(wǎng)測(cè)試，發(fā)生掉話的隧道一共有24個(gè)。針對(duì)隧道掉話問(wèn)題，通過(guò)對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)的詳細(xì)分析，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致隧道掉話的主要原因有兩個(gè)：隧道內(nèi)弱覆蓋和隧道內(nèi)切換失敗。具體情況見(jiàn)表1所示武廣高鐵湖南段CDMA網(wǎng)絡(luò)隧道測(cè)試掉話原因分析。

發(fā)生掉話的24個(gè)隧道中，有9個(gè)隧道內(nèi)存在弱覆蓋問(wèn)題，有16個(gè)隧道的隧道口存在切換問(wèn)題。隧道內(nèi)弱覆蓋導(dǎo)致掉話，需要調(diào)整網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)或參數(shù)，增強(qiáng)隧道內(nèi)信號(hào)覆蓋，即可解決隧道掉話問(wèn)題。但是隧道內(nèi)切換失敗導(dǎo)致掉話問(wèn)題則涉及因素諸多，文章主要分析這一掉話原因。

2 隧道掉話問(wèn)題分析

武廣高鐵CDMA網(wǎng)絡(luò)中，隧道主要采用了光纖直放站的覆蓋解決方案。由于隧道覆蓋使用光纖直放站，存在較大的時(shí)延，使得隧道內(nèi)外信號(hào)時(shí)延差較大，移動(dòng)臺(tái)搜索不到時(shí)延差過(guò)大的有用多徑信號(hào)，從而造成強(qiáng)干擾而掉話，這種現(xiàn)象或因直放站光纜過(guò)長(zhǎng)造成太大時(shí)延；或因搜索窗設(shè)置過(guò)小、或因移動(dòng)臺(tái)速度過(guò)快而來(lái)不及搜索到；或因切換參數(shù)設(shè)置不合理；或因重疊覆蓋不夠；或因短隧道群室內(nèi)外信號(hào)頻繁切換等諸多原因造成。下面以瀏陽(yáng)河隧道掉話問(wèn)題為例進(jìn)行分析。

2.1 瀏陽(yáng)河隧道覆蓋方案介紹

瀏陽(yáng)河隧道全長(zhǎng)10.115km，在隧道南北口各由一個(gè)CRRU來(lái)覆蓋室外切換區(qū)域，在隧道內(nèi)由9個(gè)CRRU帶泄露電纜來(lái)覆蓋，如圖1所示。CRRU近端設(shè)備放置于距離隧道南口附近的鄉(xiāng)政府基站機(jī)房?jī)?nèi)。測(cè)試時(shí)，隧道南口與南段共4個(gè)CRRU采用鄉(xiāng)政府基站第三扇區(qū)（PN480）的信號(hào)；隧道北口與中、北段共7個(gè)CRRU采用鄉(xiāng)政府基站第一扇區(qū)（PN144）的信號(hào)。由于北段4個(gè)直放站市電引入有問(wèn)題，在測(cè)試時(shí)，北段4個(gè)直放站未開通。目前只引入了283頻點(diǎn)的信號(hào)。

2.2 隧道掉話現(xiàn)象

通過(guò)對(duì)武廣高鐵瀏陽(yáng)河隧道進(jìn)行DT測(cè)試，分析測(cè)試結(jié)果，發(fā)現(xiàn)主要存在的問(wèn)題：從隧道外往隧道內(nèi)切換時(shí)容易發(fā)生掉話；在隧道內(nèi)MS無(wú)法穩(wěn)定占用隧道內(nèi)直放站的信號(hào)。

圖2 進(jìn)入隧道時(shí)由于切換失敗而掉話圖

如圖2所示，進(jìn)隧道前占用201頻點(diǎn)PN408；進(jìn)隧道后，由于切換失敗掉話，在隧道內(nèi)不斷進(jìn)行小區(qū)重選，始終無(wú)法占用上直放站的信號(hào)，且接收功率非常低；出隧道后，占用201頻點(diǎn)PN372，才起呼成功。

2.3 切換失敗導(dǎo)致掉話問(wèn)題分析

觀察掉話前，MS一直占用在基站第三扇區(qū)（PN408）上，從理論上分析，應(yīng)當(dāng)在隧道口就切到PN480上。切換失敗的原因有很多，如搜索窗、鄰區(qū)漏配、干擾、前反向不平衡、異頻切換問(wèn)題等。

1）前向相鄰集搜索窗設(shè)置

在直放站的應(yīng)用中，系統(tǒng)前向搜索窗的設(shè)置與直放站的時(shí)延大小有關(guān)。時(shí)延大時(shí)，應(yīng)該增加搜索窗設(shè)置，時(shí)延小時(shí)，減小搜索窗的設(shè)置值。手機(jī)搜索相鄰集導(dǎo)頻時(shí)，均以當(dāng)前激活集中參考導(dǎo)頻的最早到達(dá)的多徑為參考點(diǎn)，來(lái)確定搜索窗中心。為保證相鄰導(dǎo)頻能落在搜索窗里面，要求相鄰集搜索窗大小為相鄰集導(dǎo)頻與參考導(dǎo)頻間最大可能達(dá)到的相對(duì)時(shí)延的兩倍。

通過(guò)計(jì)算得出瀏陽(yáng)河隧道南口直放站信號(hào)與施主基站信號(hào)的最大相對(duì)時(shí)延=25chips。從時(shí)延分析中示例的分析結(jié)果來(lái)看，則直放站和南口周邊的SRCH _WIN_N要求大于2*25=50chips，該搜索窗需要設(shè)置只需大于8（60chips）即可，現(xiàn)網(wǎng)中搜索窗設(shè)置為9（80chips），已符合要求。

2）鄰區(qū)漏配分析

從現(xiàn)象看，掉話前占用的是PN408的201頻點(diǎn)；掉話后，MS同步在施主基站PN480上283頻點(diǎn)上。檢查基站第三扇區(qū)P408的201頻點(diǎn)的鄰區(qū)，發(fā)現(xiàn)其未配PN480的鄰區(qū)，如圖3所示。首先判斷為鄰區(qū)漏配導(dǎo)致切換失敗。但仔細(xì)分析如果切換不成功也不會(huì)造成后面的小區(qū)反復(fù)重選，經(jīng)調(diào)查原來(lái)瀏陽(yáng)河隧道直放站只配了283一個(gè)頻點(diǎn)，因此即使配了鄰區(qū)也切不過(guò)去。除非開通異頻切換，但在雙載頻中心區(qū)開通異頻切換是不太合理的。因此建議在引入201頻點(diǎn)信號(hào)情況下，加入相關(guān)鄰區(qū)配置。

圖3 PN408的201頻點(diǎn)未配PN480的鄰區(qū)圖

3）小區(qū)反復(fù)重選分析

根據(jù)CDMA的原理，MS在手機(jī)初始階段通過(guò)根據(jù)MRU(最大接收單元)/PRL(優(yōu)先漫游列表)/同步信道消息進(jìn)行頻率選擇，確定尋呼信道，進(jìn)入空閑態(tài)。然后轉(zhuǎn)向?qū)ず粜诺澜邮誗PM、ESPM、NLM、CCLM、ECCLM等。其中，在空閑態(tài)與頻點(diǎn)選擇有關(guān)的消息有CCLM、ECCLM和GRM，由于GRM在空閑態(tài)不發(fā)送，所以只與CCLM、ECCLM有關(guān)系，CCLM是95手機(jī)HASH頻點(diǎn)用，ECCLM是CDMA2000手機(jī)HASH頻點(diǎn)用。本次測(cè)試用的手機(jī)為CDMA2000手機(jī)，而且HASH占用201頻點(diǎn)，我們重點(diǎn)檢查ECCLM，通過(guò)觀察，PN480的ECCLM信令有201、283兩個(gè)頻點(diǎn)。

而通過(guò)咨詢直放站廠家的技術(shù)人員，確定了當(dāng)時(shí)由于考慮開雙載波會(huì)影響直放站的總功率，因此將201載波關(guān)閉。這就導(dǎo)致了在隧道內(nèi)根本沒(méi)有201頻點(diǎn)的信號(hào)。而我們所使用的測(cè)試號(hào)碼的IMSI號(hào)通過(guò)HASH算法決定MS守候在201頻點(diǎn)上，于是造成HASH不成功，有意思的是手機(jī)先點(diǎn)201頻未成功后，搜索242，再搜283，283頻點(diǎn)會(huì)指示去搜201，循環(huán)幾次不成功會(huì)到PRL例表中搜，進(jìn)入死循環(huán)。

3 隧道掉話解決方案

通過(guò)以上分析，提出瀏陽(yáng)河隧道的掉話問(wèn)題解決方案。

3.1 解決方案1

1）直放站增開201頻點(diǎn)；

2）南段直放站的施主信源選用鄉(xiāng)政府2扇PN312；

3）中段與北段直放站的施主信源選用鄉(xiāng)政府3扇PN480,鄰區(qū)進(jìn)行相應(yīng)修改，增加大眾傳媒1扇（PN36）、3扇（PN372）為鄰區(qū)；

4）搜索窗調(diào)整方案：將鄉(xiāng)政府3扇（PN480）、大眾傳媒1扇（PN36）、3扇（PN372）鄰集搜索窗（srchwinn）由9（80chips）修改為12（160chips）；

5）小區(qū)半徑調(diào)整方案：將鄉(xiāng)政府2扇（PN312）的小區(qū)半徑（srchwincell）由32μs修改為49μs；將鄉(xiāng)政府3扇（PN480）的小區(qū)半徑（srchwincell）由32μs修改為93μs。

3.2 解決方案2

1）直放站增開201頻點(diǎn)；

2）南段直放站的施主基站信源選用基站1扇，相應(yīng)的鄰區(qū)按新開站設(shè)置；

3）基站分一個(gè)專用扇區(qū)來(lái)帶瀏陽(yáng)河隧道中段與北段直放站(以下簡(jiǎn)稱該扇區(qū)為專用扇區(qū))；

4）搜索窗調(diào)整方案：將專用扇區(qū)的搜索窗設(shè)置為12（160chips）；大眾傳媒1扇（PN36）、3扇（PN372）鄰集搜索窗（srchwinn）由9（80chips）修改為12（160 chips）；

5）小區(qū)半徑調(diào)整方案：將一扇的小區(qū)半徑（srchwincell）設(shè)置為49μs；將專用扇區(qū)的小區(qū)半徑（srchwincell）設(shè)置為93μs。

本方案中，設(shè)置專用扇區(qū)的好處在于，避免了瀏陽(yáng)河隧道中段、北段直放站施主基站因搜索窗和小區(qū)半徑設(shè)大對(duì)室外覆蓋造成影響，另外也很容易進(jìn)行鄰區(qū)規(guī)劃。

4 結(jié)束語(yǔ)

導(dǎo)致高鐵隧道掉話的原因很多，主要可以通過(guò)對(duì)隧道直放站、隧道直放站的施主基站、隧道內(nèi)外切換、隧道呼叫難、直放站與施主基站光纜路由長(zhǎng)度、直放站設(shè)備引入的時(shí)延等問(wèn)題的排查加以解決。具體解決方案需要根據(jù)實(shí)際情況選擇最合適的解決方法。

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Research on CDMA tunnel call-drop of Wuhan-Guangzhou high-speed railway in Hunan

ZHANGMin1,SHUPei-lian2,JIANGZhao-jin2
（1.Hunan Post and Telecommunication College,Changsha,Hunan,China 410015; 2.Hunan Planning&DesigningInstitute ofPost&Telecommunication Co.,Ltd.,Changsha,Hunan, China 410126）

This paper analyzes the CDMAtunnel call-drop ofWuhan-Guangzhou high-speed railwayin Hunan.Takinga call-drop failure in Liuyanghe Tunnel as an example,the paper analyzes the problem fromdifferent angles such as the search windowconfiguration and adjacent regions with leakage.Asolution is put forward for tunnel call-drop.

high-speed railway;CDMA;tunnel coverage;call-drop analysis

10.3969/j.issn.2095-7661.2017.01.001】

TN929.533

A

2095-7661（2017）01-0001-03

2016-11-22

湖南郵電職業(yè)技術(shù)學(xué)院院級(jí)課題“武廣高鐵湖南段CDMA網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的應(yīng)用研究”（課題編號(hào)：2013BZ07）。

張敏（1974-），女，湖南岳陽(yáng)人，湖南郵電職業(yè)技術(shù)學(xué)院副教授，碩士，研究方向：移動(dòng)通信技術(shù)。