高速鐵路TD—LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋方案之研究

湯曉慶

【摘要】通過研究高速鐵路TD-LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋方案，首先對高鐵覆蓋TD-LTE網(wǎng)絡(luò)所遇到的問題進(jìn)行分析，之后在實際工作中制定相應(yīng)的覆蓋方案對策。

【關(guān)鍵詞】高速鐵路 TD-LTE網(wǎng)絡(luò) 覆蓋方案

近年來，我國高速鐵路工程建設(shè)速度不斷加快，高鐵列車因為車廂穿透損耗高，車速較快，因此，將一定的困難帶給了無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋。所以，如何在高速鐵路鐵路中覆蓋TD-LTE網(wǎng)絡(luò)是擺在高鐵運營單位面前的一項重要課題。

一、基本覆蓋方案的確定

（一）科學(xué)的選擇專網(wǎng)和公網(wǎng)

專網(wǎng)和公網(wǎng)是高鐵中兩種覆蓋方案。通過公網(wǎng)覆蓋，可以有效應(yīng)用當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)資源，工程建設(shè)速度快，成本低。但是優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)的難度較大，此外，還需要大規(guī)模調(diào)整高鐵沿線基站運行狀態(tài)，這樣對大網(wǎng)絡(luò)環(huán)境必將產(chǎn)生影響。通過專網(wǎng)覆蓋，能夠按照用戶的相關(guān)需求，獨自完成優(yōu)化，尤其是RRU共小區(qū)，帶狀區(qū)域覆蓋，降低了小區(qū)在公網(wǎng)間的頻繁切換，很好的保證了高速用戶效率。

（二）分析多普勒效應(yīng)

因為高鐵運行速度加快，這樣必然會影響到TD-LTE系統(tǒng)的無線信號傳播速度。所以，可以通過以下公式進(jìn)行分析：

F/c×cosθ×v=fc

在這個式子中，光速用V表示，多普勒頻移用fc表示，用c表示工作效率。按照多譜勒原理，在移動通信里面，再向基站轉(zhuǎn)移移動臺時，會有較高的頻率，而離基站越遠(yuǎn)，就會不斷降低其頻率。列車的速度會影響到頻率的快慢和大小。多普勒頻移會嚴(yán)重的影響到接收機(jī)的性能，主要是將接收機(jī)的靈敏度降低。在出現(xiàn)頻移情況后，對信號接收點進(jìn)行系統(tǒng)的測算，并非具體信號的最強(qiáng)接收點，造成收集與基站的干解調(diào)性下降，這樣對小區(qū)重選、卻換和小區(qū)選擇產(chǎn)生影響。所以，在高速鐵路運行狀態(tài)下，不管是終端側(cè)頻偏補(bǔ)償、估計還是基站側(cè)都屬于一個重要過程中。

（三）設(shè)置穿透損耗

因為高鐵列車屬于全封閉是結(jié)構(gòu)，而且一些車型還用金屬鍍膜玻璃包裹，這樣就會大大降低電磁波穿透性，尤其是具備較高的電磁波頻率時，就會呈現(xiàn)出非常明顯的穿透損耗。現(xiàn)階段，通常在20dB以上控制高鐵車型的車體穿透損耗，為了確保用戶能夠穩(wěn)定通信，對車體的穿透損耗必須要有效克服。這樣就需要增強(qiáng)室外的信號發(fā)射功率，這樣就需要增強(qiáng)用戶終端發(fā)射信號強(qiáng)度或者增強(qiáng)基站接收機(jī)靈敏性。

同時，入射角度不同，也會呈現(xiàn)不同的穿透損耗，在垂直入射信號時，會有最小的穿透損耗，如下圖所以，具體的測試說明，在不斷降低了入射角度后，就會相應(yīng)的增加穿透損耗。在具體額工程設(shè)計時，鐵路和基站的垂直距離是對入射角帶來影響的關(guān)鍵。

二、以某地為例闡述TD-LTE高鐵網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

該地位于京津冀，具有橫貫?zāi)媳钡木V鐵路。為了滿足高鐵用戶的話音體驗和數(shù)據(jù)要求，將運營商品的市場競爭力提升，在分析了上述原理后，同該市的具體情況相結(jié)合，將該市的4G TD-LTE高鐵網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案制定了出來。

（一）制定規(guī)劃指標(biāo)

在RSRP>-113dBm的概率以上孔子LD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋率，-3dB

并且，在95%以上控制TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋率。在95%以上控制RS-SINR，在9dB控制業(yè)務(wù)量需求的高區(qū)域覆蓋指標(biāo)。

全網(wǎng)95%以上的用戶邊緣速率都會超出1Mbit/S，且負(fù)載下用戶下行邊緣速率維持在50%。

（二）分析網(wǎng)絡(luò)覆蓋容量

分析CEH3，配置出了8節(jié)車廂，一般選擇應(yīng)用重聯(lián)的形式，也就是每一節(jié)設(shè)置16節(jié)車廂。

列車有2節(jié)一等座，12節(jié)二等座，2節(jié)帶廚房的座位。160個一等座，955個二等座，整個列車可以稱作1115人。

分析列車滿載狀態(tài)，主要通過網(wǎng)絡(luò)初期發(fā)展及后期發(fā)展情況將終端用戶量估算出來。

初期：依據(jù)我國移動用戶滲透情況，其中，有30%的TD-LTE終端滲透率，有234個單列車TD-LTE終端用戶。

后期：我國有70%的移動用戶滲透率，其中，有80%的TD-LTE終端滲透率，共有625個單列車TD-LTE終端用戶。

（三）分析單列車用戶吞吐量

因為會在1 Mbit/s控制每個業(yè)物用戶的平均網(wǎng)絡(luò)運行速度，在1：5控制上下行比例，有60%的用戶激活附著比，10%的用戶業(yè)務(wù)并發(fā)率，通過對單用戶平均速率需求進(jìn)行計算分析，下行60kbit/s、上行12 kbit/s。

通過分析TD-LTE終端用戶得知，初期的單列車上下行速率為：2.8 Mbit/s、14 Mbit/s。

（四）制定合理的組網(wǎng)方案

通過上述所制定的TD-LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案。通過專網(wǎng)的方式覆蓋本次高鐵，然后利用精確建設(shè)和精細(xì)規(guī)劃確保專網(wǎng)信號在線路范圍內(nèi)的重要性。工程175個站點設(shè)置出來，設(shè)置102個2G專網(wǎng)站點，在2000控制2G專網(wǎng)的平均距離，在1020米控制4G專網(wǎng)站的平均間距。將四個高鐵站設(shè)置到該網(wǎng)絡(luò)中，將專網(wǎng)和公網(wǎng)的臨區(qū)關(guān)系合理的配置出來，從而提升網(wǎng)路質(zhì)量。在區(qū)分不用小區(qū)時，PCI發(fā)揮著重要作用，終端下行期間一起應(yīng)用，高鐵宏站和PCI規(guī)劃原則基本相同。

三、結(jié)語

文章研究了TD-LTE高鐵規(guī)劃期間所所遇到的一些問題，并且，同某市具體工程相結(jié)合，將相應(yīng)的指導(dǎo)工程實踐方案制定了出來，也就是通過當(dāng)前的2G專網(wǎng)基礎(chǔ)對TD-LTE4G專網(wǎng)進(jìn)行覆蓋?，F(xiàn)階段，有關(guān)TD-LTE的高鐵施工正在快速進(jìn)行，將良好的上網(wǎng)體驗為高鐵用戶終端提供了出來，從而將高鐵轉(zhuǎn)網(wǎng)性能提升了上來。