快速公交BRT系統(tǒng)TD-LTE覆蓋方案探討

董勁文

【摘要】 隨著公共交通事業(yè)的高速發(fā)展，我國(guó)已在幾個(gè)大城市建設(shè)了快速公交BRT系統(tǒng)，目前三大運(yùn)營(yíng)商正大力發(fā)展4G業(yè)務(wù)，快速公交系統(tǒng)上也將實(shí)現(xiàn)TD- LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋。在快速公交BRT系統(tǒng)上進(jìn)行TD- LTE覆蓋不同于其他場(chǎng)景下的TD- LTE覆蓋。我國(guó)目前采用TD- LTE- FI的覆蓋方式。文章中主要討論了快速公交BRT系統(tǒng)的特點(diǎn)以及提出了如何在快速公交BRT系統(tǒng)上覆蓋TD- LTE的方案。

【關(guān)鍵詞】 快速公交 TD- LTE 覆蓋 方案

目前我國(guó)已在幾個(gè)城市建設(shè)了快速公交系統(tǒng)，在快速公交系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)TD-LTE系統(tǒng)信號(hào)覆蓋，將是一個(gè)全新應(yīng)用場(chǎng)景的研究。對(duì)于TD-LTE系統(tǒng)而言，由于采用了智能天線，MIMO等無(wú)線通信技術(shù)，對(duì)傳統(tǒng)的通信覆蓋特性以及覆蓋規(guī)劃帶來(lái)巨大的發(fā)展。但是對(duì)于快速公交BRT系統(tǒng)而言，是讓公交車(chē)運(yùn)行在專(zhuān)用的公交車(chē)道上，雖然是行駛在道路上，但是具有軌道交通的特點(diǎn)。而TD-LTE系統(tǒng)在所選擇的天線數(shù)，以及頻率等都會(huì)對(duì)覆蓋效果有影響。因此如果想在快速公交BRT系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的TD-LTE覆蓋應(yīng)該從天線類(lèi)型，頻段，主控站，無(wú)線承載四個(gè)方面考慮。

一、快速公交BRT系統(tǒng)的特點(diǎn)

（一）快速公交BRT系統(tǒng)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)。快速公交BRT系統(tǒng)是在城市交通網(wǎng)絡(luò)中設(shè)計(jì)出專(zhuān)用車(chē)道，而專(zhuān)用車(chē)道分為四個(gè)級(jí)別。第一個(gè)級(jí)別為混行車(chē)道，即公交車(chē)和其他機(jī)動(dòng)車(chē)都可以使用。這種車(chē)道具有易于實(shí)現(xiàn)，充分利用道路資源的特點(diǎn)。第二級(jí)車(chē)道為路外側(cè)專(zhuān)用車(chē)道，這也是最常見(jiàn)的專(zhuān)用車(chē)道。這種車(chē)道對(duì)乘客的上下車(chē)來(lái)說(shuō)十分便捷，但是這種車(chē)道同時(shí)會(huì)受到出租車(chē)上下客的干擾，并且沒(méi)有充分利用道路資源。而第三級(jí)專(zhuān)用車(chē)道為路中央專(zhuān)用車(chē)道，這種車(chē)道不會(huì)受到其他車(chē)輛的干擾，但是需要搭建專(zhuān)用乘車(chē)站臺(tái)。第四級(jí)專(zhuān)用車(chē)道為封閉式公交車(chē)專(zhuān)用道，這種車(chē)道不僅能夠保證公交車(chē)不會(huì)受到其他車(chē)輛影響，而且行進(jìn)的路面狀況也會(huì)得到保障。但是這種車(chē)道的建造成本往往很高，且不易于建造。

（二）快速公交BRT系統(tǒng)的智能系統(tǒng)?？焖俟籅RT系統(tǒng)包含了動(dòng)態(tài)調(diào)度系統(tǒng)，輔助車(chē)輛駕駛技術(shù)系統(tǒng)，信號(hào)優(yōu)先系統(tǒng)以及乘客出行信息服務(wù)系統(tǒng)。動(dòng)態(tài)調(diào)度系統(tǒng)能夠通過(guò)車(chē)輛定位從而實(shí)現(xiàn)測(cè)量的動(dòng)態(tài)調(diào)度。輔助車(chē)輛系統(tǒng)是通過(guò)車(chē)輛的自動(dòng)導(dǎo)向技術(shù)使車(chē)輛在行駛過(guò)程中保持平穩(wěn)，保證車(chē)輛行進(jìn)過(guò)程中的安全。信號(hào)優(yōu)先技術(shù)是靠網(wǎng)絡(luò)控制車(chē)輛技術(shù)從而讓BRT車(chē)輛能夠在道路上優(yōu)先行進(jìn)。

（三）快速公交系統(tǒng)的站臺(tái)特點(diǎn)。快速公交系統(tǒng)的站臺(tái)與傳統(tǒng)站臺(tái)不同，它采取了封閉式站臺(tái)，因此可以在站臺(tái)內(nèi)部安裝天線，從而接受和傳輸高速信號(hào)。而且在快速公交系統(tǒng)的站臺(tái)上擁有LED看板，從而讓乘客能夠清晰的了解到需要乘坐的車(chē)輛信息。

二、影響B(tài)RT系統(tǒng)覆蓋的因素

（一）無(wú)線承載對(duì)于BRT系統(tǒng)覆蓋的影響。在固定的TD-LTE系統(tǒng)載波帶寬下無(wú)線承載數(shù)量也是固定的，而每個(gè)無(wú)線承載的頻帶寬度也是相同的。為了讓每個(gè)用戶(hù)都能夠使用到這些資源就需要對(duì)系統(tǒng)承載進(jìn)行改變，因此頻帶寬度和無(wú)線承載也會(huì)發(fā)生改變。在這樣的情況下，資源的變化會(huì)引起帶寬也進(jìn)行變化，所以讓用戶(hù)使用網(wǎng)絡(luò)時(shí)速率會(huì)發(fā)生影響，也會(huì)對(duì)覆蓋程度進(jìn)行影響。

（二）調(diào)制編碼方式對(duì)BRT系統(tǒng)覆蓋的影響。目前我國(guó)普及覆蓋的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為2G和3G系統(tǒng)。而TD-LTE系統(tǒng)主要采用了高階調(diào)制的方式，在這種調(diào)制方式下，編碼率十分的豐富。所以在這種情況下，如果用戶(hù)在固定無(wú)線承載情況下能夠?qū)⒄{(diào)制等級(jí)降低，那么編碼率也能夠隨之降低。在編碼率降低的情況下，TD-LTE系統(tǒng)可以覆蓋的更遠(yuǎn)。由于城市快速公交BRT系統(tǒng)主要覆蓋的地域有所不同，所以可以在調(diào)制編碼方式上進(jìn)行改變，從而改變TD-LTE的覆蓋范圍，讓所有乘客都能夠享受到TD-LTE系統(tǒng)覆蓋。

（三）天線類(lèi)型對(duì)于BRT覆蓋的影響。目前TD-LTE最主要是使用了MIMO天線為系統(tǒng)提供增益。各種天線配置下的增益不同從控制信道上來(lái)講，上行控制信道在2天線下的接收分集增益為3db，在8天線下的分集增益為8db。而下行控制信道8天線相對(duì)于2天線的覆蓋增益為-1.5db。從業(yè)務(wù)信道上來(lái)講，上行業(yè)務(wù)信道的接收分集增益在2天線情況下為3db，在8天線下的情況下為8db，而下行業(yè)務(wù)信道的賦形增益在2天線的情況下為0db，在8天線下的賦形增益為5db，而8天線相對(duì)于2天線的覆蓋增益為3.5db。因此可以根據(jù)快速公交BRT系統(tǒng)的路線，以及城市公交情況的實(shí)際狀況進(jìn)行天線的選擇。

（四）TD-LTE基站對(duì)于BRT覆蓋的影響

對(duì)于TD-LTE系統(tǒng)覆蓋來(lái)講，基站建設(shè)與各基站的協(xié)調(diào)直接決定了快速公交BRT覆蓋的質(zhì)量。在幾代通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和優(yōu)化實(shí)施過(guò)程中，我們積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，各類(lèi)技術(shù)方案和手段都趨于成熟。借鑒以往在快速公交BRT系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)2G/3G網(wǎng)絡(luò)覆蓋的經(jīng)驗(yàn)，在該特殊場(chǎng)景下實(shí)現(xiàn)TD-LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋最為重要的一點(diǎn)是需要多建設(shè)TD-LTE基站。

三、BRT系統(tǒng)下進(jìn)行TD-LTE覆蓋的方案

（一）BRT系統(tǒng)覆蓋的總體方案。在總體覆蓋上，可以在城市內(nèi)每個(gè)公交站臺(tái)附近進(jìn)行4G基站的鋪設(shè)，快速公交系統(tǒng)需要的公交站臺(tái)數(shù)量巨大，如果只采取多頻分合路器來(lái)將每個(gè)基站的信號(hào)進(jìn)行合并很容易會(huì)出現(xiàn)信號(hào)互相干擾的問(wèn)題。所以可以采取用不同的多頻分合器將信號(hào)進(jìn)行分合。從具體方法上講，如果是第一級(jí)，第二級(jí)和第三級(jí)的專(zhuān)用道路可以使用寬帶全頻天線來(lái)進(jìn)行覆蓋，具體可以在道路兩旁的路燈，交通燈上進(jìn)行安裝。天線間距一般為1.25米左右，并且要注意應(yīng)該垂直放置。對(duì)于第四級(jí)專(zhuān)用道路則可以采用泄漏電纜的方式進(jìn)行覆蓋，實(shí)現(xiàn)區(qū)間無(wú)線信號(hào)的覆蓋。具體方法為鋪設(shè)上行電纜和下行電纜，綜合考慮建設(shè)成本，選取在合理的距離內(nèi)設(shè)置節(jié)點(diǎn)。而為了保證在區(qū)域間的信號(hào)切換質(zhì)量?jī)?yōu)秀，可以將信號(hào)源的距離控制在500米左右。

（二）解決頻率問(wèn)題的具體方案。在TD-LTE系統(tǒng)下的各種通信系統(tǒng)工作頻段都不同，因此可以根據(jù)各種不同的頻率對(duì)頻率源進(jìn)行要求。而在頻率資源足夠多的情況下也可以使用較低的頻段來(lái)解決道路覆蓋以及車(chē)內(nèi)的頻率源少，信號(hào)差的問(wèn)題。例如在A地區(qū)使用的頻段為1號(hào)頻段，信號(hào)傳輸?shù)紹地會(huì)有一定量的損耗，此時(shí)可以將1號(hào)頻段減弱，那么由A地傳入到B地的損耗也會(huì)減弱，這樣可以提升功率使用的效率，成本也不高。但是如果頻率資源較少而又處于人員較為密集，無(wú)法建立頻率資源的情況下，則可以將頻率增強(qiáng)，由A地發(fā)射一個(gè)頻段十分高的信號(hào)，傳入B地后會(huì)有一定量的損耗，但是由于信號(hào)本身十分強(qiáng)，那么在B地雖然有損失但是強(qiáng)度仍然足夠乘客使用。但是這種方法需要增強(qiáng)頻率，對(duì)于通信上來(lái)講成本較高。

（三）對(duì)于基站數(shù)量的解決方案。為了保證用戶(hù)可以在乘車(chē)過(guò)程中隨時(shí)都能使用4G移動(dòng)通信，可以在城市內(nèi)多造基站，保證BRT系統(tǒng)內(nèi)的4G信號(hào)強(qiáng)度。但是這種方法成本十分巨大，而且城市內(nèi)土地較少，定址困難，因此可以考慮采用多站型部署的方法。TD-LTE系統(tǒng)的基站具體可以分為中繼站，微微基站，微基站和宏基站。在人員密集，土地缺乏的地區(qū)可以部署微微基站。例如可以在第一級(jí)專(zhuān)用道路上部署微微基站，這種道路由于往往處在市中心，無(wú)法部署宏基站。而在第二級(jí)，第三級(jí)專(zhuān)用道路上，雖然土地較為稀缺，但是人員較第一級(jí)道路少些，所以可以使用微基站。而在站臺(tái)等地區(qū)由于地址固定且沒(méi)有較大的信號(hào)需求，因此可以使用中繼站，在中繼站的幫助下實(shí)現(xiàn)乘客的通信需求和在展臺(tái)上顯示公交車(chē)信息的功能。對(duì)于第四級(jí)專(zhuān)用道路來(lái)講，這種道路所處地區(qū)普遍人員較稀少，土地資源也較多，因此可以建立宏基站。（四）天線類(lèi)型的選擇。天線類(lèi)型對(duì)于信號(hào)增益顯得至關(guān)重要，因此選擇合適的天線對(duì)于在快速公交系統(tǒng)中的TDLTE覆蓋很有幫助。從控制信道上來(lái)講，上行最好是選擇8天線，因?yàn)?天線在上行情況下比2天線信號(hào)強(qiáng)度要好些。而在下行8天線的信號(hào)強(qiáng)度比2天線低。而從業(yè)務(wù)信道來(lái)講，8天線的上下行都比2天線的信號(hào)強(qiáng)度要好。因此可以就這種特性來(lái)選擇快速公交系統(tǒng)采用的天線類(lèi)型。

四、結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)社會(huì)的快速發(fā)展，移動(dòng)通信技術(shù)得到了長(zhǎng)足進(jìn)步，而公交系統(tǒng)也在向快速公交，智能公交的方向普及。因此，如何在快速公交系統(tǒng)上覆蓋目前先進(jìn)的TD-LTE系統(tǒng)成為了通信行業(yè)需要解決的重要問(wèn)題。而目前覆蓋TD-LTE系統(tǒng)需要解決的問(wèn)題主要是在信號(hào)強(qiáng)度，基站建設(shè)，天線類(lèi)型的選擇上。在信號(hào)強(qiáng)度上，可以通過(guò)在不同的多頻分合器來(lái)讓快速公交系統(tǒng)上的每條道路都覆蓋上TD-LTE網(wǎng)絡(luò)，并且通過(guò)減少信號(hào)頻率的方法來(lái)讓信號(hào)衰減減少，使得乘客所接收到的信號(hào)都較為優(yōu)秀。而在天線選擇上，可以通過(guò)對(duì)快速公交系統(tǒng)線路上信道類(lèi)型的調(diào)查來(lái)進(jìn)行選擇。

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