電信LTE高鐵覆蓋方案研究

楊杰

【摘要】 文章根據(jù)高鐵場景下移動通信網(wǎng)絡(luò)所具有的特點，對不同場景下電信LTE無線網(wǎng)覆蓋方案進行分析和研究。

【關(guān)鍵詞】 LTE 高鐵 覆蓋方案

一、引言

隨著數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，高鐵上高端用戶對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求也不斷提高，僅僅提供高質(zhì)量的通話業(yè)務(wù)已經(jīng)不能滿足這些高端用戶的需求。高鐵的覆蓋建設(shè)對提升電信的整體形象，滿足高端用戶的業(yè)務(wù)體驗，帶動移動業(yè)務(wù)的扎實推進具有重要的戰(zhàn)略意義。隨著4G牌照的發(fā)放，電信針對高鐵的LTE建設(shè)也將逐步提上日程。

二、LTE高鐵覆蓋方案

2.1 高鐵場景下移動通信網(wǎng)絡(luò)具有的特點

高鐵場景下移動通信網(wǎng)絡(luò)具有如下特點：

（1）穿透損耗大。高鐵新型車廂采用全封閉式車體結(jié)構(gòu)，車廂體密封性好，損耗較普通列車大很多，給無線覆蓋增添了困難。（2）多普勒頻移效應(yīng)。高鐵高速運動引起的大頻偏對于接收機解調(diào)性能的提升是個大挑戰(zhàn)。目前LTE系統(tǒng)已經(jīng)具備抵抗多普勒頻移效應(yīng)的能力，滿足高鐵350公里/小時高速移動的需求。（3）切換頻繁。由于單站覆蓋范圍有限，列車高速移動時將在短時間內(nèi)穿過多個小區(qū)的覆蓋范圍，引起頻繁的小區(qū)切換，導(dǎo)致掉話率升高，進而影響整體網(wǎng)絡(luò)性能。（4）覆蓋場景變化多樣。我國幅員遼闊，地形復(fù)雜，山川河流眾多，除了一般的室外場景，橋梁和隧道場景也經(jīng)常會遇到。

2.2 LTE高鐵覆蓋方案

2.2.1 組網(wǎng)模式

為避免列車高速行駛中頻繁的跨越小區(qū)，高鐵場景全線采用小區(qū)合并技術(shù)BBU+RRU分布式基站方式組網(wǎng)。小區(qū)合并技術(shù)使多個RRU共小區(qū)，從而增加單小區(qū)覆蓋范圍，降低高鐵切換次數(shù)，提高切換成功率。

2.2.2 室外場景站點建設(shè)原則

（1）站點與鐵路線垂直距離設(shè)置原則。根據(jù)高鐵無線傳播模型和鏈路預(yù)算，站點距鐵路線垂直距離建議在200-350米，不宜超過350米。（2）站間距設(shè)置原則。根據(jù)鏈路預(yù)算，基站站間距不宜超過1.1公里。建議同PCI基站站間距設(shè)置在1-1.1公里，非同PCI基站站間距設(shè)置在0.8-0.9公里。（3）站點選點原則。對于直線軌道，由于高鐵一般為復(fù)線鐵軌，也就是說來往的鐵軌不是同一條鐵軌，因此相鄰站點宜交錯分布于鐵路的兩側(cè)，形成“之”字型布局，這樣有助于兼顧復(fù)線鐵軌來往列車的覆蓋需求。對于鐵路彎道，站址宜設(shè)置在彎道的內(nèi)側(cè)，可提高入射角，保證覆蓋的均衡性。（4）天線選型原則。當(dāng)站點與鐵軌沿線垂直距離較近時，可選用窄波束高增益天線，如33度21dbi天線；當(dāng)站點與鐵路沿線的垂直距離較大時可選用65度18dBi天線。在郊區(qū)宜采用單極化天線，城區(qū)宜采用雙極化天線，實現(xiàn)接收分集。（5）天線掛高設(shè)置原則。天線掛高設(shè)置應(yīng)考慮鐵軌高度，天線掛高需高出軌面15米以上，應(yīng)保證天線與軌面視通。（6）天線方位角設(shè)置原則。天線方位角的設(shè)置應(yīng)該使小區(qū)主波瓣更好地沿鐵路方向覆蓋，有效地提高覆蓋距離。方向角的調(diào)整與基站與鐵路的垂直距離相關(guān)，一般原則是距離越近則方向可越貼近鐵路線方向，距離越遠(yuǎn)，則天線方向越朝垂直鐵路方向。由于天線主瓣方向和高鐵列車車廂體形成的夾角小于10°時，車廂體的穿透損耗迅速增加，設(shè)置天線方位角的時候應(yīng)避免入射角小于10°。（7）切換距離設(shè)置原則。LTE的切換時間在0.5秒鐘左右，按350公里/小時來計算LTE切換距離應(yīng)該為97米。

2.2.3 隧道場景建設(shè)原則

（1）對于單獨的短隧道（長度小于150米），此類隧道兩頭較開闊，長距離內(nèi)無其他隧道，針對此類型隧道建議可利用附近室外站點的信號，不需進行單獨覆蓋。（2）對于大于150米的隧道，有漏纜和普通天線兩種方式進行覆蓋，建議采用漏纜方式覆蓋。（3）對于隧道群，隧道的間隔以及隧道之間的路段用板狀天線進行覆蓋，隧道內(nèi)采用漏纜方式覆蓋。（4）為保證列車進出隧道口的時候用戶能夠順利切換，建議采用隧道口高增益天線向外覆蓋。隧道口屬于鐵路方紅線范圍內(nèi)，如對于天線選址具有一定困難，建議使用隧道外放置高增益天線向隧道方向覆蓋。

2.2.4 橋梁場景建設(shè)原則

橋梁一般情況下仍采用基站加天線的方式來進行覆蓋，因橋梁上沒有任何空間可以安裝天線，因此一般在橋梁兩端以及橋梁旁尋找合適站址。對于特別長的橋梁，僅靠橋梁兩端的基站無法完全覆蓋，同時橋梁旁也找不到合適的位置來建站，此時可以考慮漏纜方式覆蓋。

三、結(jié)束語

本文從高鐵場景下移動通信網(wǎng)絡(luò)具有的特點出發(fā)，總結(jié)出了不同場景下的LTE高鐵覆蓋方案，為今后電信的LTE高鐵覆蓋建設(shè)提供了寶貴的借鑒經(jīng)驗。

參考文獻

[1] 3GPP TR 21.905：”Vocabulary for 3GPP Specification”

[2]肖清華. TD-LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計與優(yōu)化.人民郵電出版社.2013