“LTE在高鐵場景下的覆蓋”的理論研究

福建省郵電規劃設計院有限公司 張 克 孔佑禮

近幾年，我國高鐵行業發展迅速，結合通信網絡建設機制，高鐵的覆蓋面積也在增大，這就對無線通信網絡覆蓋率提出了新的要求，要想合理性提升覆蓋性能，就要充分重視“LTE在高鐵場景下的覆蓋”這一理論。本文簡要分析了LTE的內涵以及高鐵LTE網絡覆蓋的性質，并對“LTE在高鐵場景下的覆蓋”理論的具體研究內容展開討論，僅供參考。

一、LTE概述

（一）內涵

所謂LTE就是指由3GPP組織制定的通用移動通信系統技術標準，在技術體系長期演進的過程中，技術的應用和運行范圍也在擴大，這個理論是在2004年正式啟動。

在LTE運行過程中，要從系統性能要求以及網絡架構等方面對其進行分析，從而整合描述機制，對比運行體系后才能發揮技術的優勢，并且切實落實LTE在高鐵場景下的覆蓋的理論。首先，LTE本身能有效提升通信效率，其基礎性下行峰速為100Mbps，上行峰速為50Mbps。因此，LTE能在有效提升頻譜運行效率的基礎上，維護鏈路處理效果，也為信號傳遞和信息應用提供保障。其次，主要是借助分組域業務的處理機制對其進行應用，整個系統建立后能基于分組交換體系完成數據處理，并且借助系統設計就能對Qos機制進行實時業務管控，維護服務的基本質量。最后，在應用LTE系統后，整個系統的部署將更加靈活，能支持1.25MHz到20MHz之間的系統寬帶，且能支持不同的頻譜分配要求，在整體系統運行部署結構中發揮了重要作用，實現了應用管理工作的全面優化目標（李棟.不同制式LTE技術的高鐵場景適應性比較研究[J].鐵道工程學報,2016,33(7):64-70）。

（二）高鐵LTE網絡覆蓋性質

高鐵作為一種新興的交通工具，能為城市連接工作提供較好的保障，不僅能提升軌道交通的實效性水平，也能有效完善交通管理水平。常規情況下，高鐵運行速率能達到每小時300千米，因此，相較于室內分布以及室外宏站覆蓋等較為傳統的信息覆蓋處理方式，高鐵站臺要結合沿線實際情況進行LTE網絡覆蓋處理，能一定程度上提高新型傳遞和應用管理的科學水平。

高鐵主要的軌道是沿線覆蓋以及站臺覆蓋兩種基礎方式，最基本的特征就是線裝分布，因為時速較高，這就會出現多普勒頻移現象，因此，高鐵的車廂都是密閉式且金屬材料打造，會有效屏蔽信號。這就使得信號在穿越過程中出現了大量的損失，為了提升小區間移動效果，要對用戶重選和切換進行綜合判定，合理性完善響應時間切換處理（邢劍卿.高鐵場景下的LTE網絡覆蓋規劃淺析[J].廣東通信技術,2018,38(4):6-10）。

二、“LTE在高鐵場景下的覆蓋”的研究內容

在對“LTE在高鐵場景下的覆蓋”這一理論進行研究的過程中，要對高鐵環境對無線通信的影響有明確的認知，從而建立相應的數據分析和管控機制。也就是說，只有全面分析和管理“LTE在高鐵場景下的覆蓋”的相關內容，才能有效整合數據監督機制，確保能配合移動運營商、國家發改委以及國家鐵路部門開展的技術運營機制建立完整的性能處理體系，為高鐵行業的飛速發展提供保障，實現技術管理和“LTE在高鐵場景下的覆蓋”的全面落實（張陽.“TD-LTE在高鐵場景下的覆蓋”的理論研究[J].中國新通信,2015,17(21):43）。

（一）高鐵環境對無線通信的影響

在高鐵運行過程中，要想對相應參數進行分析，就要對高鐵環境和無線通信之間的關系有明確的認知。

第一，車體穿透過程中會出現損耗，因為高鐵設計形態的特殊性，其本身就是密閉箱體，這就會對無線信號的傳輸產生影響，尤其是在穿越箱體的過程中會出現損傷。特別是在列車速度逐漸提升的過程中，信號受到的損傷也會出現增強的趨勢。基于此，在無線通信建設機制建立的過程中，要對分布站址進行集中處理和分析，有效結合通信網絡基站站址和鐵路管理措施，確保兩者之間能形成一定的距離。

第二，要進行切換和重選，高鐵列車在實際運行過程中，因為速度較快就會造成信號的損耗，甚至會出現高頻率小區切換和重選的現象，最終會影響用戶的終端業務體驗（張憲永,于大鵬.不同制式LTE技術的高鐵場景適應性對別分析[J].魅力中國,2017(17):131）。

第三，快衰落問題，在無線通信網絡結構中，快衰落在高鐵環境中會受到一定程度上的影響，此時要對具體問題進行具體分析，有效整合移動臺移動速度，對整合機制予以處理。尤其是在高鐵環境中，終端和基站之間的信號傳遞要借助直線反射實現，這種接收信號的方式能為信號質量的保障提供支持。最重要的是，借助多路徑處理機制能減少快衰落問題，為信號源應用和管理奠定基礎。另外，多普勒頻移也是較為常見的問題，主要是指信號源和接收機之間會形成相互作用的關系，此時，相對運動下接收信號就會出現異常，尤其是在高速運行環境中，信號頻率質量以及距離之間的負相關關系都會對運行結構造成影響，需要引起相關技術人員的高度關注。

（二）“LTE在高鐵場景下的覆蓋”理論的關鍵技術

在對“LTE在高鐵場景下的覆蓋”理論進行研究的過程中發現，高鐵環境下LTE專網要借助關鍵性技術才能建立有效的處理機制和管控流程，維護覆蓋率的基礎上，確保應用效果的最優化，也為信號傳遞和網絡質量管理提供保障。

第一，公網和高鐵覆蓋率之間的關系。在基礎性網絡標準下，高鐵環境下的覆蓋率要結合小區范圍內的分裂處理機制進行統籌控制，有效實現運行效率的升級和優化。盡管會出現資源利用率較低以及成本較低的現象，但是，依舊難以達到統一場景下高速運行的通信需求，就會造成優化難度的升級，甚至會出現運行管理效果的失衡，因此，要對專網運行通信需求予以關注，有效整合通信質量的基礎上，確保相應處理工序的完整性，也為后續提升管理質量和通信效率奠定基礎（宋騰輝.高鐵場景下OFDM/MIMO系統多普勒頻偏估計算法研究[D].北京交通大學,2016）。

第二，波束成形技術，對于整個系統通道而言，互異性是上行通道和下行通道運行結構管理的關鍵，要結合波束成形要點進行特性分析，從根本上維護管理流程的完整性。最重要的是，主波束能結合發送數據進行權值分析。

第三，超級小區合并技術，近幾年，在技術不斷發展的背景下，超級小區技術受到了廣泛關注，為了集中緩解列車高速運行過程中出現的多次切換問題，就要減少高速移動中的頻繁小區切換過程，一定程度上提高流量損失的管理，有效緩解高鐵站點同頻干擾問題，整合實際應用價值的基礎上，維護管理流程的合理性。

第四，要建立3G/4G高鐵協同組網結構，為了從根本上維護CSFB運行性能，要結合現網調節機制對運行流程進行統籌管理，有效整合LTE中TA劃分處理效果，并且對高鐵專網中的相關數據進行分析，優化終端結構和專網處理效果，確保重選回4G網的實效性能滿足實際需求（向明.高鐵場景下基于雙移動中繼的轉發性能及切換方案研究[D].北京交通大學,2015）。

三、結束語

總而言之，在對LTE在高鐵場景下的覆蓋理論進行分析的過程中，要對實際問題進行集中分析和處理，確保能集中解決兼容問題，優化技術應用結構的管控價值，確保能為系統運行提供保障。LTE在高鐵場景下的覆蓋將成為高鐵未來發展的必然趨勢，要強化建設力度，促進寬帶管理工作的全面優化，發揮LTE的優勢，實現高鐵行業的可持續發展。