1、高鐵沿線挪動網(wǎng)絡組網(wǎng)原那么及方案討論高鐵沿線挪動網(wǎng)絡組網(wǎng)原那么及方案討論近年來我國高速鐵路建立事業(yè)飛速開展，多條城際快速鐵路和高速客運專線開通運營，還有多條客運專線正在建立或列入今后的規(guī)劃，論文聯(lián)盟可以預見，將來幾年高速鐵路將成為我國地面鐵路客運的主流。隨著3G挪動網(wǎng)絡的建成和日益普及，高速鐵路旅客對旅行途中的話音和高速上網(wǎng)需求非常迫切，因此，改善高鐵覆蓋質(zhì)量，對于進步客戶滿意度、提升運營商品牌形象至關(guān)重要。高鐵挪動通信具有終端挪動速度快、車體密封性能好、地形地貌復雜等特點。因此，面臨的技術(shù)難題遠比普通場景復雜。事實上，高鐵場景下的挪動網(wǎng)絡通信質(zhì)量與普通場景相比，也確實存在著不小的差距。1高鐵

2、覆蓋面臨的問題高速列車車體密封性能好，運行速度快，車內(nèi)網(wǎng)絡質(zhì)量較差，高速列車網(wǎng)絡覆蓋具有以下的特點：1列車高速運行中，多普勒頻移影響明顯。如圖1所示，多普勒頻移原理公式可寫為：式中：多普勒頻移V：列車速率：光速：載波頻率頻移大小和運動速度及運動方向相關(guān)，速度越快頻偏越大。因信號入射角度關(guān)系，頻移具有時變特性，合成頻率在中心頻率上下偏移。當列出駛向基站時，頻偏為正，當列出駛離基站時，頻偏為負。另外，終端以下行頻率為基準發(fā)送上行信號，因此基站接收機將承受2倍于終端的多普勒頻移。以350k/h的時速為例，在GS900hz頻段，多普勒頻移可以到達近300hz；在DA2000hz頻段，多普勒頻移最高可以

3、到達650hz。2高速列車穿透損耗大，車體損耗最大到達24dB左右各種高鐵車型穿透損耗參考值如表1所示。為了保證車內(nèi)覆蓋信號強度到達-95dB，車體外信號至少需要到達-65-70dB左右。注：以上數(shù)據(jù)供參考，實際值與入射角、多徑等多種因素有關(guān)。3高速列車運行速度快，按照現(xiàn)行RH3車型最高時速380k/h計算上海磁懸浮列車最高運行速度更是高達432k/h，每秒列車運行約105.6米。以DA制式為例，根據(jù)切換算法時間的估算，完成2次快速切換的時間為56秒，設計考慮為78秒。為了保證切換的順利完成，需要足夠大的小區(qū)重疊覆蓋間隔 切換帶。表2列出了各種速率下對重疊覆蓋間隔 的需求。4高鐵線路上經(jīng)過的橋

4、梁隧道等特殊場景較多，沿線及周邊的穿插覆蓋導致組網(wǎng)復雜，特別是車站、市區(qū)等地方公網(wǎng)與專網(wǎng)交織覆蓋導致接入困難。2高鐵覆蓋難題的解決方案1多普勒頻移。根據(jù)第三代挪動通信系統(tǒng)的要求，挪動終端應具有從靜止環(huán)境到500k/h挪動環(huán)境的適應才能。挪動通信信道通常為多徑時變衰落信道，也就是說，接收信號的幅度和相位會隨時間發(fā)生隨機變化。一般情況下，接收機都是通過接收導頻pilt信號，估計出多徑信號的幅度和相位信息，并最終實現(xiàn)所需的相干接收。多普勒頻移的估計方法主要包括基于信道相關(guān)特性的估計、基于電平通過率LR的估計和基于開關(guān)分集的估計等。在實際應用中，這些方法的估計誤差受信噪比和車速影響較大，因此可以利用信

5、噪比估計技術(shù)進展修正，進而大大擴展這些估計方法的應用范圍。2重疊覆蓋間隔 。挪動臺在效勞小區(qū)的信號強度衰落到一定程度，會觸發(fā)小區(qū)重選idle形式或者切換Ative形式過程。為確保重選或者切換順利完成，我們必須保證在順利進入新小區(qū)之前，當前小區(qū)的信號不會衰落到門限值以下，否那么空閑的可能脫網(wǎng)NServiede、或者通話中的掉話切換失敗。因此，相鄰小區(qū)間重疊覆蓋區(qū)域的大小的設計就非常重要。系統(tǒng)在判斷是否要進展越區(qū)切換時，可以遵循不同的準那么，一般包括：接收信號強度、載干比、業(yè)務負載和挪動臺間隔 等。論文聯(lián)盟實際應用中，測量信號載干比有一定的困難，網(wǎng)絡負載做為判決根據(jù)時其適用范圍有限，計算挪動臺間隔

6、 也難以保證精度，因此，多數(shù)挪動通信系統(tǒng)都以接收信號強度做為切換判決的根據(jù)。GS系統(tǒng)中，小區(qū)重選與小區(qū)切換需要一定的時間來完成接續(xù)工作。小區(qū)重選規(guī)那么中，當挪動臺測量到鄰小區(qū)2值高于效勞小區(qū)2值且維持5秒鐘，將發(fā)起小區(qū)重眩假如是跨位置區(qū)重選，那么鄰小區(qū)2值必須高于效勞小區(qū)2與RH小區(qū)重選滯后值的和且維持5秒鐘，再發(fā)起小區(qū)重選和位置更新。切換那么由網(wǎng)絡和挪動臺共同完成，在切換規(guī)那么中，當鄰小區(qū)信號強于效勞小區(qū)，網(wǎng)絡即可發(fā)出切換命令，不需要額外等待5秒鐘，切換過程大約3秒內(nèi)完成。所以，工程應用時對相鄰小區(qū)重疊覆蓋間隔 的設計要優(yōu)先滿足小區(qū)重選的時間要求，即10-12秒左右。DA系統(tǒng)中，有兩種狀態(tài)的

7、切換：通話和起呼。通話狀態(tài)的切換所需時間大約為0.7秒，起呼狀態(tài)的切換大約為2.4秒。考慮到切換的可靠性，各廠家設備參數(shù)的異同性，及基站設置周邊的傳播環(huán)境，重疊覆蓋間隔 和切換參數(shù)的設置要根據(jù)詳細情況分析確定。3多徑快衰落及高鐵車廂穿透損耗大。快衰落變化速度與UE行進速度、工作頻率有關(guān)衰落平均速度2v/，對于2.1GHz，350k/h的高鐵列車，快衰落變化速度約為1360Hz，變化幅度高達幾十dB。當UE速度大于150k/h時，DA/GS功控失效，快衰落影響系統(tǒng)性能。對此，通?？刹扇〉姆椒ㄓ校夯咎炀€接收分集；進步覆蓋設計指標，使高鐵沿線保持較高的主效勞小區(qū)覆蓋電平，留一定余量抵抗快衰落；選用

8、可以有效克制多普勒頻移的基站設備，對下行發(fā)信頻率置一樣的偏移量，保證同的正常通信。對于高鐵車廂穿透損耗大的問題，可以采取技術(shù)手段，增強上下行信號，穿透車體，擴大基站覆蓋范圍；同時在高鐵沿線的基站選址時，要考慮掠射角不能過小覆蓋邊緣10度，保證基站與鐵軌有一定間隔 ；另外，也可采用車載直放站方式，在高鐵列車頂部設置天線集中接收，通過分布系統(tǒng)覆蓋車廂內(nèi)部。3組網(wǎng)及參數(shù)優(yōu)化原那么3.1基站站址及參數(shù)設置基于上述對高鐵沿線覆蓋難題解決方案的分析，要較好地解決高鐵環(huán)境下的通信問題，在高鐵沿線基站建立及參數(shù)的設置和優(yōu)化中應滿足三快、兩慢、兩大、一準的原那么，即：接入快、重選快、切換快；鏈路刪除慢、壓縮形式

9、啟動慢；LA區(qū)范圍大、RA區(qū)范圍大；鄰區(qū)配置要準，不可過多，也不可缺失。相關(guān)參數(shù)的調(diào)整還應結(jié)合各廠家之間的差異性以及現(xiàn)場實際情況如站間距等因素綜合考慮。3.2組網(wǎng)方式的選擇針對高鐵沿線的挪動網(wǎng)絡覆蓋，目前有兩種典型的組網(wǎng)方式：公網(wǎng)方式和專網(wǎng)方式。公網(wǎng)方式是把高鐵沿線的覆蓋融入周邊大網(wǎng)統(tǒng)一規(guī)劃和考慮，專網(wǎng)方式與公網(wǎng)方式有明顯不同，它采取的是高鐵沿線單獨組網(wǎng)的形式，因此高鐵專網(wǎng)和周邊的大網(wǎng)相對獨立，除高鐵車站區(qū)域外，高鐵專網(wǎng)基站和周邊大網(wǎng)基站不設鄰區(qū)關(guān)系，或者說高鐵沿線的專網(wǎng)與周邊大網(wǎng)不會發(fā)生切換。表3列出了公網(wǎng)方式和專網(wǎng)方式的比擬。工程實際中，應該考慮高鐵所處的地理位置、地貌、容量需求、現(xiàn)網(wǎng)站址

10、等因素，因地制宜地選取組網(wǎng)方式。一般來說，在高鐵沿線用戶較多、且列車運行速度小于200k/h的市區(qū)范圍內(nèi)，可采用公網(wǎng)方式。而在列車運行時速較高的郊區(qū)和農(nóng)村，以專網(wǎng)方式組網(wǎng)為宜。3.3覆蓋策略高速鐵路呈狹長帶狀分布，區(qū)域跨度大，沿途經(jīng)過車站、地面、高架橋、地塹、隧道和橋梁等多種地形、地貌。在明確詳細的覆蓋方案之前論文聯(lián)盟，需要結(jié)合地形場景、覆蓋質(zhì)量指標、列車速度、基站與軌道間隔 ，進展鏈路預算，確定站距要求。由于天線入射角更多的影響車體穿透損耗，車體穿透損耗與入射角的大小有關(guān)，垂直入射時損耗最小，因此盡量使基站與鐵路保持一定間隔 ，具有一定的入射角。一般來說，掠射角應大于10度，建議基站與鐵路間

11、隔 在50米以上，最正確間距100-500米。天線掛高設置應考慮鐵軌高度，宜高出軌面15米以上，保證天線與軌面視通。天饋選擇上，站點與鐵軌間隔 較近時小于100米，選用窄波束高增益天線，如33度21dBi天線；站點與鐵路間隔 較大時大于100米，小于500米可選用65度18dBi天線；在城區(qū)站距較近條件下，天線增益建議為16dBi，在郊區(qū)宜采用單極化雙天線，城區(qū)宜采用雙極化單天線，實現(xiàn)接收分集。假設建立鐵塔站，應考慮鐵塔安裝位置與投資，可采用雙極化單天線。在高鐵車站，由于人流量較大，應該確保車站內(nèi)部和站臺的良好覆蓋，大中型車站原那么上要考慮建立室內(nèi)分布系統(tǒng)進展覆蓋，小型車站那么可根據(jù)實際情況，

12、優(yōu)先選擇室外宏基站覆蓋。在高鐵途經(jīng)的城區(qū)和站臺區(qū)域，車速較慢，一般都低于200公里/小時，按常規(guī)方式進展覆蓋即可。在郊區(qū)和野外開闊地帶，車速較高，在確保同一物理站址的情況下，可采用雙RRU小區(qū)合并或單RRU功分方式，擴展單小區(qū)覆蓋才能，減少切換。在直線軌道路段，相鄰站點宜交織分布于軌道的兩側(cè)，呈之字狀分布；在鐵路彎道路段，站點宜設置在彎道的內(nèi)側(cè)，進步入射角，保證覆蓋的平衡性。在隧道場景中，主要采用BBU+RRU或光纖直放站方式進展覆蓋，盡量防止切換區(qū)處于隧道口位置。短隧道可通過隧道口的天線向隧道內(nèi)定向輻射進展覆蓋；長隧道可采用泄漏電纜進展隧道內(nèi)覆蓋，其高度一般應保持和高鐵列車中部窗口平齊，隧道外可以采用窄波束、高增益天線應用隧道內(nèi)信號對隧道外進展延伸覆蓋。橋梁場景的覆蓋原那么等同于開闊地帶，假如橋梁長度較長，可通過RRU拉遠方式覆蓋，另外就是要根據(jù)橋梁的高度合理設置天線的掛高。4總結(jié)本文對高鐵場景下挪動通信組網(wǎng)面臨的技術(shù)難題、解決方案進展了分析，并對工程應用中網(wǎng)絡規(guī)劃和參數(shù)設置原那么、組網(wǎng)方式的選擇及覆蓋策略作了進一步討論，對高鐵沿線挪動網(wǎng)絡建立提供了一些參考。隨著高鐵開通里程的逐年增加以及人們需求的日益迫切，各家電信運