高速公路移動通信覆蓋方案

郭琦

高速公路移動通信覆蓋方案

郭琦

天津中興軟件有限責(zé)任公司，天津 300300

高速公路是移動通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的典型場景，存在多普勒頻移、陰影衰落以及穿透損耗等多方面的問題，對移動通信覆蓋方案提出了更高的要求。首先闡述了高速公路移動通信覆蓋的難點(diǎn)，然后將某地區(qū)的機(jī)場高速作為研究對象，分析了該高速公路的覆蓋方案，通過合理的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案及網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方案，克服了移動通信覆蓋的難點(diǎn)，按照該覆蓋方案對機(jī)場高速進(jìn)行區(qū)域測試，測試的結(jié)果顯示移動通信網(wǎng)絡(luò)性能較好，滿足用戶的通信需求。

高速公路；移動通信；TD-LTE

引言

在移動通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用場景中，高速公路是較為特殊的一種。因?yàn)楦咚俟藩M長空曠，而且通信用戶的移動速度較快，再加上高速公路附近的環(huán)境較為復(fù)雜，所以移動通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋的問題較多，需要技術(shù)人員明確高速公路的移動通信覆蓋難點(diǎn)，有針對性地進(jìn)行移動通信覆蓋方案的設(shè)計(jì)，提升移動通信覆蓋方案的有效性，為高速公路用戶提供可靠優(yōu)質(zhì)的通信服務(wù)。

1 高速公路移動通信覆蓋難點(diǎn)

高速公路附近較為空曠，且大部分車輛的時(shí)速在100～120?km/h，其移動通信覆蓋的要求和城區(qū)存在較大的差異。因此，在設(shè)計(jì)高速公路移動通信覆蓋方案時(shí)，技術(shù)人員需要明確高速公路移動通信覆蓋的難點(diǎn)，有針對性地開展設(shè)計(jì)工作，從而提高移動通信覆蓋方案的有效性和可行性。具體而言，高速公路在進(jìn)行移動通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋時(shí)，主要存在如下問題。

（1）在高速公路中，車輛均保持高速運(yùn)行狀態(tài)，很容易導(dǎo)致多普勒頻移的出現(xiàn)；（2）高速公路的移動通信網(wǎng)絡(luò)存在頻繁切換問題；（3）移動通信網(wǎng)絡(luò)在覆蓋過程中，存在穿透損耗以及陰影衰落問題，對移動通信網(wǎng)絡(luò)的正常應(yīng)用造成不利影響。其中，穿透損耗主要是因?yàn)檐囕v的車體會對無線通信信號造成一定的穿透損耗，不同的車輛具有不同大小的穿透損耗，損耗范圍在8～12?dB之間；陰影衰落是由高速公路周圍種植的綠化樹木引起的，會對高速公路移動通信信號造成遮擋，信號損耗的范圍在3～5?dB。為了使TD-LTE在高速公路中實(shí)現(xiàn)較好的無線覆蓋，為用戶提供更好的業(yè)務(wù)體驗(yàn)，技術(shù)人員需要克服上述難點(diǎn)，通過一定的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃及先進(jìn)技術(shù)，制訂完善的移動通信覆蓋方案[1]。本文將某地區(qū)的機(jī)場高速作為研究對象，分析其移動通信覆蓋方案。

2 高速公路移動通信覆蓋方案

2.1 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案

一般來說，TD-LTE系統(tǒng)在高速公路中的組網(wǎng)方案最好采用沿線專網(wǎng)方案，通過線性異頻組網(wǎng)方式，實(shí)現(xiàn)移動通信的全覆蓋。對于本文研究的機(jī)場高速而言，主要采用小區(qū)合并的組網(wǎng)方式，通過TD-LTE系統(tǒng)的室外宏基站對機(jī)場高速的沿線進(jìn)行移動通信覆蓋，在每個(gè)室外宏基站中進(jìn)行S11配置。移動通信網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)兩個(gè)扇區(qū)，通過扇區(qū)背向覆蓋的方式，將移動通信扇區(qū)覆蓋于室外宏基站兩側(cè)的機(jī)場高速公路。與此同時(shí)，為了防止移動通信網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)頻繁切換或者重選問題，技術(shù)人員通過小區(qū)合并技術(shù)，將單小區(qū)的移動通信覆蓋區(qū)域半徑提升較大的數(shù)值，有效降低了不同小區(qū)之間切換與重選現(xiàn)象出現(xiàn)的頻率。機(jī)場高速使用單站的2個(gè)RRU間小區(qū)合并。

通過上述分析可知，高速公路中存在較為嚴(yán)重的多普勒頻移，移動通信網(wǎng)絡(luò)需要克服車體的穿透損耗。這兩個(gè)指標(biāo)和移動通信網(wǎng)絡(luò)的使用頻段關(guān)系密切。如果使用頻段越低，那么高速公路的多普勒頻移以及車體的穿透損耗就越低，表明TD-LTE系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)性能就越好。因此，在設(shè)計(jì)高速公路的移動通信覆蓋方案時(shí)，技術(shù)人員需要采用較低的頻段。在本文研究的機(jī)場高速中，主要采用線性覆蓋方式進(jìn)行移動通信網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃，在機(jī)場高速的每個(gè)小區(qū)中進(jìn)行兩個(gè)鄰區(qū)的規(guī)劃，主要是在機(jī)場高速沿線的小區(qū)兩側(cè)分別設(shè)計(jì)一個(gè)小區(qū)，以此縮短移動終端的測量時(shí)間，提高切換的實(shí)時(shí)性與準(zhǔn)確性。

另外，為了避免移動通信網(wǎng)絡(luò)受到多普勒頻移與同頻干擾的影響，技術(shù)人員在移動網(wǎng)絡(luò)覆蓋方案的設(shè)計(jì)中，應(yīng)用了較多先進(jìn)技術(shù)。比如，線性插值算法能夠補(bǔ)償頻偏，通過配套的TD-LTE系統(tǒng)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)時(shí)域線性插值算法的應(yīng)用，提升移動通信網(wǎng)絡(luò)性能的穩(wěn)定性。

2.2 網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方案

高速公路移動通信的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方案和城區(qū)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方案相差無幾，都是利用無線參數(shù)優(yōu)化與工程優(yōu)化這兩種方法實(shí)現(xiàn)優(yōu)化目標(biāo)。在本文研究的機(jī)場高速中，主要采用工程優(yōu)化方法作為網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方案。工程優(yōu)化方法主要通過調(diào)整天線的方位角、下傾角與發(fā)射功率，來實(shí)現(xiàn)移動通信網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化，主要的優(yōu)化內(nèi)容為移動通信覆蓋的RSRP（參考信號接收功率）以及SINR（信號與干擾加噪聲比）。本文研究的機(jī)場高速共規(guī)劃建設(shè)了近五十個(gè)站點(diǎn)，通過兩扇區(qū)的方式保證移動通信網(wǎng)絡(luò)呈帶狀覆蓋。大部分基站都選擇3G、4G共址的建設(shè)方式，并在實(shí)際的優(yōu)化過程中，選擇連續(xù)的十個(gè)小區(qū)作為試驗(yàn)網(wǎng)的正式測試區(qū)域。通過工程優(yōu)化方法對TD-LTE天線的方位角、下傾角以及智能天線的賦形因子采取專項(xiàng)優(yōu)化。

在應(yīng)用上述網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方案之后，測試區(qū)域中RSRP小于﹣100?dBm的比例從原本的31%下降到2.4%；SINR小于5?dB的比例從原本的8.9%下降到0.2%；SINR高于15?dB的比例從原本的55.8%提高到87.6%。由此可以看出，工程優(yōu)化方案的優(yōu)化效果十分顯著，移動同行網(wǎng)絡(luò)在測試區(qū)域的切換成功率從原本的50%提高到95%。

2.3 覆蓋方案的實(shí)施效果

技術(shù)人員首先進(jìn)行區(qū)域移動網(wǎng)絡(luò)使用效果的測試，在不同速度下，對高速公路的網(wǎng)絡(luò)性能進(jìn)行測試，主要測試的內(nèi)容為業(yè)務(wù)建立成功率和切換成功率。在100?km/h的運(yùn)行速度下，使用測試車在高速公路中行駛，測試車中有五個(gè)用戶同時(shí)應(yīng)用移動業(yè)務(wù)，使用五個(gè)移動終端進(jìn)行切換測試，一共進(jìn)行了481次有效切換，測量所得的切換成功率高達(dá)98.97%。結(jié)合測試的結(jié)果，可以對本文提出的移動通信覆蓋方案進(jìn)行如下評價(jià)與分析。

第一，在高速公路中，TD-LTE系統(tǒng)能夠正常使用，也就是說，TD-LTE系統(tǒng)可以用于速度為120?km/h的場景中；第二，在初期移動通信覆蓋效果較差時(shí)，可以通過工程優(yōu)化方法，對移動通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化，以此提升高速公路各個(gè)區(qū)域的下行吞吐量與上行吞吐量；第三，在覆蓋方案的測試中，技術(shù)人員可以通過高速算法將線性差值用于信道估計(jì)中，確保移動終端與TD-LTE系統(tǒng)可以滿足高速公路對移動通信解調(diào)性能的需求；第四，本文提出的移動通信覆蓋方案的網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)異，業(yè)務(wù)建立成功率和切換成功率高達(dá)95%，能夠滿足高速公路對于組網(wǎng)的需求[2]。

3 結(jié)論

綜上所述，高速公路移動通信主要采用TD-LTE系統(tǒng)，要求技術(shù)人員制訂合理的組網(wǎng)方案。通過本文的分析可知，技術(shù)人員可以應(yīng)用小區(qū)合并技術(shù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案的設(shè)計(jì)，應(yīng)用工程優(yōu)化或者無線參數(shù)優(yōu)化方法進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方案的設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)移動通信覆蓋方案的優(yōu)化。

[1]鐘如鵬. LTE 800M高速公路覆蓋方案[J]. 信息通信，2017（1）：235-236.

[2]孫志慧，聶海彬. 高速公路隧道信號覆蓋解決方案及分析[J]. 科技創(chuàng)業(yè)家，2013（5）：4.

Expressway Mobile Communication Coverage Plan

Guo Qi

Tianjin Zhongxing Software Co., Ltd., Tianjin 300300

The expressway is a typical scenario for mobile communication network applications. It has many problems such as Doppler shift, shadow fading and penetration loss. It puts forward higher requirements for mobile communication coverage scheme. Firstly, the difficulties of expressway mobile communication coverage are expounded. Then the airport expressway in a certain area is taken as the research object. The coverage scheme of the expressway is analyzed. The reasonable network planning scheme and network optimization scheme overcome the difficulties of mobile communication coverage. According to the coverage scheme, the regional test of the high-speed airport is carried out. The test results show that the performance of the mobile communication network is good and meets the communication requirements of the users.

expressway; mobile communication; TD-LTE

TN929.5

A

郭琦（1983—），女，漢族，江蘇常州人，碩士研究生學(xué)歷，職稱為中級工程師，研究方向?yàn)闊o線通信。