高速火车TD-SCDMA信号穿透性能研究

自TD-SCDMA网络开工建设以来，各厂家和运营商一起面临着如何在高速移动区域（如高速公路、铁路）内进行TD-SCDMA网络的建设和优化的问题。

随着中国铁路正式实施大面积提速，列车时速将达到200km/h至350km/h，极大地影响了TD-SCDMA网络的性能，优化工作显得十分必要和迫切。因此充分进行高速移动方面的研究和方案验证，从而找到适当有效的优化方案，成为打造TD-SCDMA精品网络建的重要前提和必要条件。

CRH1型"和谐号"动车组通常包括两侧各一个车头在内共的8个车厢。列车为全封闭车厢列车，车身由铝合金和不锈钢材料组成，车窗采用特殊材质制成，密封性能很好，因此相对于普通列车，列车车厢电波的穿透损耗要高出很多。而车厢的穿透损耗直接会影响车厢内的终端的接受信号强度，从而影响到铁路沿线小区的覆盖范围。

采用典型的电波传播模型（如Ericsson9999模型），可以计算出小区半径与穿透损耗的关系，如图1所示。可以看到，随着车厢穿透损耗的增加，小区覆盖半径将会明显缩小。从中我们可以得到结论，车厢穿透损耗是影响TD-SCDMA信号在火车车厢内覆盖的重要因素，在进行无线网络设计和优化时，必须仔细考虑穿透损耗的取值以及对网络性能带来的影响。

高速火车车厢的穿透损耗

根据以往的经验和测试数据表明，普通公路上汽车的穿透损耗大致为5~8dB，普通火车列车车厢的穿透损耗大致为10~15dB。本文将给出我们在广深铁路上测试得到的CRH1火车车厢穿透损耗数值。

1．穿透损耗的测试

在广州到深圳的高速铁路的一段，紧邻铁路边上有一条公路，这为我们测试创造了良好的条件。首先，我们运用TD-SCDMAScanner测试动车组内的PCCPCH信号强度；然后，又在和铁路线平行并紧靠铁路的公路上测量相同小区的PCCPCH信号强度，运用GPS记录下测试信号点对应的位置，从而记录下测试的轨迹。通过对比车厢内外得到的信号对比，我们便能得到火车的穿透损耗。典型的信号测试对比如图2所示。

由图2可以看出，车厢内的信号强度(RSCP-in)明显低于车厢外的信号强度(RSCP-out)。由于火车运动速度远大于测试汽车的速度，火车内信号的测量数据点数远远少于车厢外的汽车所得到的测量数据点数。通过对数据的插值等数学处理，我们可以找到车厢内的测试点对应的车厢外的数据点，从而得到穿透损耗的测量值。

另外，我们还在火车车厢内的不同位置，进行了测量，以模拟手机在车厢内靠近基站和远离基站的使用场景，从而反映列车穿透损耗与不同位置的依赖关系。

根据基站所处的位置和测试点的位置，我们可以计算得到电波与火车形成的掠射角，掠射角的定义如图3所示：

其中，掠射角(Grazingangle)指的是基站信号与列车车体的夹角。