高速铁路TD-LTE网络覆盖关键问题与处置技术分析

温小伟



高速铁路TD-LTE网络覆盖关键问题与处置技术分析

温小伟

天津七一二通信广播股份有限公司，天津 300462

TD-LTE系统凭借自身时延短、带宽大的特征，为高铁带宽无线通信提供了最佳的技术手段。因此，为了能够更好地掌握该技术，对相关方面进行了研究，从而为有关单位及工作人员在实际工作中提供帮助。

高速铁路；TD-LTE网络；网络覆盖；关键技术

为了能够更好地研究高速铁路TD-LTE的网络覆盖问题，首先要弄清楚在高速铁路中覆盖TD-LTE时所遇到的问题，制定出相应的解决对策，只有这样才可以更加科学、合理地规划与建设高速铁路TD-LTE网络。

1 分析所存在的关键性问题

随着移动互联网业务及智能终端技术的发展，乘客在乘坐高铁时，有越来越多的网络娱乐和移动办公的需求，如视频点播、互动游戏、上网和电话会议等，同过去的铁路覆盖不同，高铁覆盖不但要将良好的语音话务提供出来，而且，还将较高的要求抛向了数据业务[1]。250 km/h以上是高速列车的最高时速，又因为车厢是全封闭的，所以会从以下几个方面影响着信号覆盖质量。

1.1 信号穿透容易受损

测试发现，在高速列车中，有着25 dB以上的车厢信号穿透损耗，较一般的K、T列车高出18 dB，这样，这就需要高铁覆盖有更强的信号覆盖。

1.2 比较明显的多普勒频偏

在高速状态下运行高铁，会造成有一定的变化频繁出现在接收端接收信号中。不断变化的频率会影响到接收机的解调性能。

1.3 小区之间频繁切换

列车在高速状态下运行，会在很多的时间内将多个小区的覆盖范围穿过，造成小区之间的切换频繁发生。通过测试得知，假定列车在300 km/h的时速下运行，这样每12 s就会出现一次小区的切换。小区之前的频繁切换，使得网络性能被大大降低[2]。

2 高速铁路环境下覆盖LD-LTE网络的方法

2.1 构建铁路专网

因为高铁运行速度极快，一旦应用LD-LTE公网，难以有效确定出小区间的频繁切换。按照高速铁路的运行特征，为了将切换降低，更好地进行覆盖，可以构建LD-LTE专网。

首先，设置频率。优先选取低频率增强网络覆盖能力，从而将站址建设需求降低。优选专网频率，如果缺乏专用频率时，尽量减少公网的同频影响。

其次，配置参数。对系统的广播信息进行简化处理，将获取小区信息的时间缩短。优化切换和重选的控制参数，加快切换和重选的速度。按照负荷的切换机制和优先设置频率优先级的方法，提升网络传输速率[2]。

2.2 合并小区

分析高铁覆盖特征，为了更好地在小区之间进行切换，就应该将小区的覆盖距离增加，将小区之间的切换次数减少，通过RRU+BBU能够实现RRU的组网，通过基带组合技术相一个小区内组合。在重叠连环相连了属于同一个逻辑小区的多个RRU覆盖区域以后，从而将一个狭长地带的高信号强度构建起来，从而能够更好地覆盖铁路沿线小区，有助于将覆盖信号强度增加，降低小区之间的切换次数[3]。此外，合并小区，能够将高速铁路专网单小区覆盖距离增加，从而将站点的需求数量减少，将土地和配套建设投资。

按照相关厂家的最大扶持力度，依据12个2通道RRU合并的原则规划LTE覆盖，两个RRU之间共用同一个塔桅和光口，也就是通过星型连接各个站点，通过链型连接同站点的两个RRU。此外，为了有效地实现RRU与BBU之间线路的传输，需要在铁路的同侧设置6个连续的站址。

2.3 设置增益天线

作为一种特殊的覆盖场景，通过一般的宏站天线覆盖高铁专网是不符合要求的[4]。在研究了钢铁专网的覆盖特征以后，需要依据这样的方式选择天线类型：

第一，一些高铁规划在有大网覆盖的区域内应用D频段，如果没有大网覆盖，就可以应用F频段，通过TD-L和TD-S联合覆盖的策略。因为考虑到以后扩容的需要，天线要确保能够支持FAD3个频段。

第二，高铁是一个较长的区域，所以，不应该设置过大的天线半功率角，不然会对大网信号产生较大的影响。

第三，在上述分析的基础上得知，有较大的衰耗容易出现在高速列车中，所以应该将高增益天线应用到高铁覆盖区域内。

第四，按照设备的基本特征，为了满足更多RRU合并小区的需求，需要通过双通道天线完成高铁覆盖。

第五，因为高铁线路较长，所以网络覆盖的工程量一般都较大，存在较多的站点。考虑到建设时所需的成本，可以选择应用非电调天线。

按照上述分析，选择应用窄带高增益双通道天线是最佳的，也就是双通道内设3°，FA/D21dBi的非电调天线。

此外，需要合理地设置天线水平主瓣方向。一旦列车的入射角度和天线水平主瓣角度低于10°，就会相应地增加信号的穿透损耗，所以要正确控制铁轨和天线的垂直距离、天线水平主瓣的方向和覆盖半径。通过大量的实践测量得知，控制好着这二者之间的关系，是提升高速铁路LD-LTE网络覆盖效率的重要策略。

3 结语

在我国高速铁路不断发展的背景下，很多人都将其作为出行的重要工具。所以，怎样更好地实现高速铁路的网络覆盖，是摆在运营商面前的一个重要工作。在构建网络覆盖系统时，对普通场景和高速铁路覆盖场景之间的差异要考虑充分。通过关键性技术，能够节省成本投入，从而实现最优的覆盖效果。

[1]高明皓，高天，刘培欣，徐江.高速铁路LTE专网覆盖和建设的关键技术研究[J].电信技术，2013（8）：562-563.

[2]王海武.采用L T E技术下高速铁路的覆盖方案[J].中国电子商务，2013（17）：523-524.

[3]吴敏，杨保磊，尤广志.LTE网络本地传输接入方案研究[J].电信技术，2014（8）：113-115.

[4]蒋远，汤利民.TD-LTE原理与网络规划设计[M].北京：人民邮电出版社，2012.

Analysis of Key Problems and Disposal Technology of TD-LTE Network Coverage in High Speed Railway

Wen Xiaowei

Tianjin 712 communications and broadcasting Co., Ltd., Tianjin 300462

Xinhua era, for the current high-speed railway put forward a new request, it needs to meet people’s network information needs.TD-LTE system with its own short delay, large bandwidth features, the best technical means for high-speed rail wireless communication provided.Therefore, in order to be able to better grasp the technology, the article through the following aspects of the relevant content of the inquiry, so as to the relevant units and staff in the actual work to provide some help.

high-speed railway; TD-LTE network; network coverage; key technology

TN929.5

A

温小伟（1982—），男，汉族，天津人，本科学历，职称为工程师，研究方向为工程技术、通信及广播电视。单位为天津七一二通信广播股份有限公司，邮编为300462。