广州地铁4号线无线信号小区重选问题研究

刘 军

(广州市地下铁道总公司运营事业总部，510710，广州∥助理工程师)

广州地铁4号线金洲站至黄村站共16 个无线基站，多为长大区间。移动终端在区间使用时，部分区间出现信号重选不平滑而使列车进站减速后才进行重选的情况，由此造成通话中断、不连续等用户负面影响。上述现象的存在表明，广州地铁4号线的无线信号覆盖及小区重选参数设置存在一定的不合适因素，应进行调整优化。

小区重选问题研究涉及多个方面，本文是对基于城市轨道交通无线信号的小区重选问题进行研究。城市轨道交通专网与移动公网有所区别:移动公网用户基数多、基站多，小区重选涉及优先级、C2算法;相对移动公网而言，城市轨道交通专网小区重选较为直观、可控。

1 小区重选的类型及参数介绍

小区重选或切换的目的是为了保持终端和基站之间的无线链路有足够通话质量，以便为用户提供最优的使用感受。此过程的最优结果应为无缝、快速的。无线链路保持的最低要求是C1＞0(C1为当前服务小区的路径损耗参数)，且终端处的业务路径状态不超过规定时延。在满足最低要求的基础上，如果无线链路还满足一些特定预先设置条件，移动终端便会进行小区重选或切换。

移动终端判断重选的依据是服务小区下行链路损耗。下行链路是指从基站到移动终端的链路，其中参数 C 为供小区选择的路径损耗标准，其公式为:

式中:

IRSS——接收信号强度指标，即移动终端在服务小区接收的平均电平;

PF，min——移动终端接入系统时可使用的最小发射功率电平;

PF，max——移动终端接入系统时可使用的最大发射功率电平;

Pmax——移动终端接入系统时可使用的最大功率。

移动终端通过比对服务小区与邻区的接收电平值以及结合小区重选参数，对服务小区及邻区的无线链路进行对比，来决定小区重选策略。

广州地铁4号线无线集群调度系统是采用数字式TETRA 标准的无线集群系统。TETRA 协议专网小区重选是由移动终端来决定，而非交换机或基站决定。移动终端通过广播信道接收中心交换机重选参数，进而判断是否需要进行小区重选，同时无线集群系统将对移动终端的请求进行响应。

TETRA 数字集群定义了以下4 种小区重选策略:

1)无线链路丢失重选策略。满足以下任一条件，则判断为无线链路丢失:① C1＜0;②无线链路信息擦除率持续超过所设的阈值。

2)无线小区可用重选策略。同时满足以下条件，则判断为无线小区可用重选:①C1＞(TFR+HFR)并持续5 s，其中，TFR为快速重选阈值，HFR为快速重选迟滞值;②邻近小区的服务级别比当前小区的服务级别高;③移动终端需入网注册并处于空闲状态。

3)无线小区可改进重选策略。同时满足以下条件，则判断为无线小区可改进重选:① 服务小区的C1值低于参数TSR定义的值5 s，其中，TSR为慢速重选阈值;② 邻区的C2值大于(服务小区C1值+参数HSR定义值)并持续5 s。其中，HSR为慢速重选迟滞值;③移动终端需入网注册并处于空闲状态。

4)无线小区可释放重选策略。同时满足以下条件，则判断为无线小区可释放重选:① 服务小区的C1值低于参数TFR定义的值并持续5 s;② 邻区的C2值大于(服务小区C1值+HFR定义值)并持续5 s;③移动终端需入网注册并处于空闲状态或业务状态。

综上所述，无线小区重选流程图如图1所示。

在城市轨道交通行业中，一般基站较少，整个无线信号沿轨道两旁覆盖，呈带状式分布，小区重选可不考虑优先级因素。故在城市轨道交通行业中，移动终端一般都是直接选择下一到达车站的小区进行重选。这里可以认为服务小区与邻区具有相同的优先级。

从图1 以及式(1)可以得知，影响小区重选的关键因素包含 TSR、HSR、PF，max、PF，min。在实际优化中可以通过沿线多次测试，得出最佳参数值，再调整相应重选参数，使得移动终端可以在不同的小区之间平滑重选。

图1 无线信号小区重选流程图

2 广州地铁4号线无线信号小区切换优化实例

2.1 石碁站—海傍站无线信号覆盖现状

广州地铁4号线石碁站—海傍站区间无线覆盖设备布局示意图如图2所示。

经无线专业人员现场测量确认，4号线列车车载电台在石碁站—海傍站下行区间，一直使用石碁基站小区信号，列车即将进入海傍站才切换到海傍基站小区信号。

2.2 石碁站—海傍站无线信号小区切换参数分析

通过查询广州地铁4号线无线系统中央交换机信息，其无线集群系统原使用的小区切换参数如表1所示。

图2 广州地铁4号线石碁站—海傍站区间无线覆盖设备布局示意图

表1 石碁站、海傍站原使用的小区切换参数

将相应数值代入式(1)可得C=IRSS+100。

由于TETRA 体制下的小区切换属于硬切换类型，为了减少因为切换带来的通话中断，TETRA 标准中对于处于业务状态的切换采用无线小区可释放重选策略，其关键参数为TFR、HFR;对于处于空闲状态的重选采用无线小区可改进重选策略，其关键参数为 TSR、HSR。

选取在通话模式小区切换进行研究，在优先级相同的前提下，移动终端要进行小区切换需要同时满足以下2 个条件:

1)服务小区C1＜TFR;

2)邻区 C2＞HFR+C1并保持5 s。

即对应原系统参数设置计算值为:

1)IRSS，1+100 ＜ 30，即 IRSS，1＜-70 dBm;

2)IRSS，2+100 ＞ 2 + IRSS，1+100，即 IRSS，2＞-68 dBm。

从现场用仪器测试的结果来看，移动终端在石碁站—海傍站上下行区间平均接收电平为-75 dBm，容易满足服务小区 IRSS，1＜-70 dBm 的条件，却难以满足邻区IRSS，2＞-68 dBm 的条件。此切换参数过于严苛，使列车往往抵达海傍站才进行切换。通过对该区间2 个频率场强分布(见图3)的分析可以发现，石碁站—海傍站小区切换条件为服务小区 IRSS，1＜-84 dBm，邻区 IRSS，2＞-82 dBm 较为合适。

通过相应计算系统切换指令对参数进行修改，修改后的参数如表2所示。

经无线专业人员现场测试及运营列车使用反馈，移动终端(手持台和车载电台)在石碁站—海傍站下行区间2/3 处进行切换，切换场强为-80 dBm左右，切换过程平滑舒畅，通话质量良好。

表2 石碁站、海傍站修改后的参数

图3 石碁站—海傍站下行区间信号场强分布示意图

3 结语

小区重选、切换技术在无线通信网络的规划中起着重要作用，是建立在信号覆盖良好前提下的一种优化手段。如果专用无线信号覆盖不良，则修改小区重选参数的效果甚微。不合适的小区重选、切换参数会增加额外的重选与切换量，进而造成无线通信网络负担的增加，降低了无线通信网络的利用率;小区频繁的重选会加重无线通信网络信令负荷，导致小区接入性变差，影响无线通信网络的性能。

［1］关国俊.TETRA 系统小区重选探讨［J］.铁道通信信号，2011(5):28.

［2］黄格宁.广州地铁无线集群系统小区重选优化探讨［J］.铁道通信信号，2012(3):29.