TD-LTE在高鐵場景下的覆蓋方案探討

劉志禹 薛煥福

【摘要】 本文主要對TD-LTE在高鐵場景下的組網(wǎng)特點進行了闡述，同時組網(wǎng)方案進行了深入的分析。

【關鍵詞】 TD-LTE 高鐵 覆蓋方案

一、TD-LTE技術高鐵組網(wǎng)特點

鐵路沿線采用鏈狀站點進行專門覆蓋，配合一定特性提升性能、應對多普勒頻移，站點拓撲要求嚴格，具有以下特點：

1、覆蓋方式：建設高鐵覆蓋專用站點，專網(wǎng)專用，保證覆蓋深度；2、組網(wǎng)形態(tài)：雙通道RRU級聯(lián)合并；3、業(yè)務承載：僅承載鐵路旅客，業(yè)務量大小由旅客使用的服務決定；4、重選切換：多個RRU級聯(lián)共小區(qū)，小區(qū)間的切換減少，提高網(wǎng)絡性能；5、周邊區(qū)域影響：頻率相同時，高鐵專網(wǎng)易與公網(wǎng)產(chǎn)生同頻干擾，專網(wǎng)信號需要嚴格控制；6、基站布局：基站與鐵路間距離要求較小，基站間距離要求較高，周圍壞境復雜，定點難度大[1]。

專網(wǎng)建設采用新建和利用現(xiàn)網(wǎng)資源相結合的方式，但是僅利用現(xiàn)網(wǎng)的機房、鐵塔和電源等配套資源，主設備和天饋仍然采用新建方式，不通過現(xiàn)網(wǎng)小區(qū)來覆蓋鐵路。在鐵路沿線，專網(wǎng)不與現(xiàn)網(wǎng)發(fā)生切換，但是在車站和停車區(qū)域，可以發(fā)生切換，以保證了高速移動用戶切換與重選的路徑，提高通信質量。

二、規(guī)劃方案

1、組網(wǎng)方式。為了實現(xiàn)高鐵TD-LTE專網(wǎng)覆蓋，需采用專用設備（如2通道RRU+高增益天線）、專用功能（如高速移動+小區(qū)合并）、專用頻率以及專用參數(shù)的覆蓋技術方案，并通過精細規(guī)劃、精確建設保證專網(wǎng)信號在鐵路線線的主導地位。

2、頻率選擇。市區(qū)路段，與區(qū)域內(nèi)公網(wǎng)采用異頻組網(wǎng)方式。郊區(qū)、農(nóng)村路段，使用低頻段組網(wǎng)，提升覆蓋距離，降低站址數(shù)量。隧道，相對封閉，可使用低頻段組網(wǎng)。車站，優(yōu)先使用室內(nèi)專用頻段組網(wǎng)。

3、小區(qū)合并

采用多RRU小區(qū)合并，每站配置兩個RRU，分別連接高增益雙通道天線進行覆蓋，BBU和RRU直接采用直連方式，在主站BBU和RRU采用尾纖連接，在拉遠站，BBU和RRU通過主干光纜連接。

4、站軌距。站軌距有一定的要求，距離太近，信號傳播方向與鐵路方向夾角變小，多普勒頻偏增大，系統(tǒng)解調(diào)難度加大，穿透損耗也會增大；距離太遠，則會增大傳播損耗，不利于信號良好覆蓋[2]。站軌距一般控制在100米-200米為宜，最遠不宜超過300米，應盡量能夠均勻、交替地布置在鐵路兩側，形成“之”字形分布，對高鐵沿線形成有利覆蓋。處于彎道的鐵路，因車廂的穿透損耗隨著信號入射角的減小而急劇增大，所以基站選址宜選在彎道內(nèi)側，以保證對彎道的良好覆蓋。

5、站間距。手機在服務小區(qū)的信號強度衰落到一定程度，會觸發(fā)小區(qū)重選或者切換過程，我們必須保證切換順利進行。因此需要控制重疊區(qū)域的大小，來保證重選或者切換的完成。對于合并小區(qū)之間的站距，重疊的區(qū)域長度應該大于或等于鐵路速度*切換時間*2（考慮雙向切換）；對于合并小區(qū)內(nèi)的站距（如級聯(lián)的RRU之間），由于不用考慮切換，只要滿足覆蓋指標要求的電平值即可。具體站間距需要結合具體站高、天線增益、場景傳播特性、基站設置以及工程實施條件綜合考慮確定。

6、站高。綜合考慮站間距、站軌距及天線入射角等因素，建議天線相對于鐵軌的相對掛高20-30米，在有高架橋的區(qū)域，天線掛高應高出高架橋10-20米，塔高原則上控制在40米以內(nèi)。在具體工程中，可根據(jù)站間距調(diào)整天線掛高，比如天線視距覆蓋不被樹木等遮擋的條件下，覆蓋距離要求較大的天線可掛于塔桅較高位置。

三、特殊場景方案

1、隧道覆蓋方案。高鐵隧道覆蓋要解決兩個問題：隧道內(nèi)的盲區(qū)覆蓋和隧道口的進出切換。隧道內(nèi)覆蓋：建議優(yōu)先采用泄露電纜方式進行覆蓋，特殊的短距離隧道（長度小于200米），可視投資情況和隧道彎曲程度采用隧道內(nèi)架設定向天線的方式進行覆蓋，但是隧道內(nèi)天線架設難度大[3]。進出隧道口的切換：在隧道進出口加裝室外高增益定向天線，確保隧道內(nèi)外信號的順利切換。注意切換帶的位置不要位于隧道內(nèi)部，盡量使切換在進出口發(fā)生。

2、車站覆蓋方案。站臺專網(wǎng)小區(qū)將作為專網(wǎng)與公網(wǎng)進出關系的橋梁，一旦站址選擇不好，將直接導致與公網(wǎng)進出關系不暢。對火車站站臺采用室分系統(tǒng)覆蓋，并直接歸入專網(wǎng)；選擇在火車站站臺附近建設專網(wǎng)宏站，就主要覆蓋主站臺，確保站臺處信號強于其他公網(wǎng)小區(qū)，同時盡量減少其他區(qū)域的覆蓋，如火車站出入口處，候車室等。

四、結語

通過建設高鐵LTE專網(wǎng)，針對高鐵場景進行專用的網(wǎng)絡建設，能夠助力各運營商打造出更加優(yōu)質的LTE高鐵覆蓋網(wǎng)絡，提升品牌價值和企業(yè)形象，有效解決網(wǎng)絡覆蓋投訴，強化客戶感知，同時具備較高的社會效益。

參 考 文 獻

[1]白雪峰.高速鐵路無線網(wǎng)絡現(xiàn)網(wǎng)優(yōu)化技術研究與實施[D].北京： 北京郵電大學，2010.

[2]李美艷.基于LTE技術的高鐵無線通信方案[J].廣東通信技術，2011（7）：23-26.

[3]田良.鐵路隧道無線場強覆蓋方案研究[J].鐵路通信信號工程技術，2013（3）：95-97.