电信LTE高铁覆盖方案研究

杨杰

【摘要】 文章根据高铁场景下移动通信网络所具有的特点，对不同场景下电信LTE无线网覆盖方案进行分析和研究。

【关键词】 LTE 高铁 覆盖方案

一、引言

随着数据业务的不断发展，高铁上高端用户对数据业务需求也不断提高，仅仅提供高质量的通话业务已经不能满足这些高端用户的需求。高铁的覆盖建设对提升电信的整体形象，满足高端用户的业务体验，带动移动业务的扎实推进具有重要的战略意义。随着4G牌照的发放，电信针对高铁的LTE建设也将逐步提上日程。

二、LTE高铁覆盖方案

2.1 高铁场景下移动通信网络具有的特点

高铁场景下移动通信网络具有如下特点：

（1）穿透损耗大。高铁新型车厢采用全封闭式车体结构，车厢体密封性好，损耗较普通列车大很多，给无线覆盖增添了困难。（2）多普勒频移效应。高铁高速运动引起的大频偏对于接收机解调性能的提升是个大挑战。目前LTE系统已经具备抵抗多普勒频移效应的能力，满足高铁350公里/小时高速移动的需求。（3）切换频繁。由于单站覆盖范围有限，列车高速移动时将在短时间内穿过多个小区的覆盖范围，引起频繁的小区切换，导致掉话率升高，进而影响整体网络性能。（4）覆盖场景变化多样。我国幅员辽阔，地形复杂，山川河流众多，除了一般的室外场景，桥梁和隧道场景也经常会遇到。

2.2 LTE高铁覆盖方案

2.2.1 组网模式

为避免列车高速行驶中频繁的跨越小区，高铁场景全线采用小区合并技术BBU+RRU分布式基站方式组网。小区合并技术使多个RRU共小区，从而增加单小区覆盖范围，降低高铁切换次数，提高切换成功率。

2.2.2 室外场景站点建设原则

（1）站点与铁路线垂直距离设置原则。根据高铁无线传播模型和链路预算，站点距铁路线垂直距离建议在200-350米，不宜超过350米。（2）站间距设置原则。根据链路预算，基站站间距不宜超过1.1公里。建议同PCI基站站间距设置在1-1.1公里，非同PCI基站站间距设置在0.8-0.9公里。（3）站点选点原则。对于直线轨道，由于高铁一般为复线铁轨，也就是说来往的铁轨不是同一条铁轨，因此相邻站点宜交错分布于铁路的两侧，形成“之”字型布局，这样有助于兼顾复线铁轨来往列车的覆盖需求。对于铁路弯道，站址宜设置在弯道的内侧，可提高入射角，保证覆盖的均衡性。（4）天线选型原则。当站点与铁轨沿线垂直距离较近时，可选用窄波束高增益天线，如33度21dbi天线；当站点与铁路沿线的垂直距离较大时可选用65度18dBi天线。在郊区宜采用单极化天线，城区宜采用双极化天线，实现接收分集。（5）天线挂高设置原则。天线挂高设置应考虑铁轨高度，天线挂高需高出轨面15米以上，应保证天线与轨面视通。（6）天线方位角设置原则。天线方位角的设置应该使小区主波瓣更好地沿铁路方向覆盖，有效地提高覆盖距离。方向角的调整与基站与铁路的垂直距离相关，一般原则是距离越近则方向可越贴近铁路线方向，距离越远，则天线方向越朝垂直铁路方向。由于天线主瓣方向和高铁列车车厢体形成的夹角小于10°时，车厢体的穿透损耗迅速增加，设置天线方位角的时候应避免入射角小于10°。（7）切换距离设置原则。LTE的切换时间在0.5秒钟左右，按350公里/小时来计算LTE切换距离应该为97米。

2.2.3 隧道场景建设原则

（1）对于单独的短隧道（长度小于150米），此类隧道两头较开阔，长距离内无其他隧道，针对此类型隧道建议可利用附近室外站点的信号，不需进行单独覆盖。（2）对于大于150米的隧道，有漏缆和普通天线两种方式进行覆盖，建议采用漏缆方式覆盖。（3）对于隧道群，隧道的间隔以及隧道之间的路段用板状天线进行覆盖，隧道内采用漏缆方式覆盖。（4）为保证列车进出隧道口的时候用户能够顺利切换，建议采用隧道口高增益天线向外覆盖。隧道口属于铁路方红线范围内，如对于天线选址具有一定困难，建议使用隧道外放置高增益天线向隧道方向覆盖。

2.2.4 桥梁场景建设原则

桥梁一般情况下仍采用基站加天线的方式来进行覆盖，因桥梁上没有任何空间可以安装天线，因此一般在桥梁两端以及桥梁旁寻找合适站址。对于特别长的桥梁，仅靠桥梁两端的基站无法完全覆盖，同时桥梁旁也找不到合适的位置来建站，此时可以考虑漏缆方式覆盖。

三、结束语

本文从高铁场景下移动通信网络具有的特点出发，总结出了不同场景下的LTE高铁覆盖方案，为今后电信的LTE高铁覆盖建设提供了宝贵的借鉴经验。

参考文献

[1] 3GPP TR 21.905：”Vocabulary for 3GPP Specification”

[2]肖清华. TD-LTE网络规划设计与优化.人民邮电出版社.2013