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摘要：高铁现在已经成为人们日常出行的必要交通工具之一，而随着高铁的覆盖，各大运营商也需要在高铁内实现网络全覆盖，高铁是各个运营商进行竞争的重要场所，而在高铁场景下LTE网络覆盖不仅可以有效促进各个运营商业业务收入的增长，还能帮助运营商建立良好的企业形象和社会形象，提高企业品牌价值。本文就对高铁场景下LTE网络覆盖的解决方案进行探讨与研究。
关键词：高铁场景；LTE网络覆盖；解决方案
随着高速铁路在全球范围内的得到广泛应用和发展，在移动互联网时代到来的同时，人们对于高铁通信需求在不断增加，因此在高铁中实现网络全覆盖是通信行业发展的必然需求[1]。而高铁则成为我国各大运营商竞相竞争的重要场所，其中LTE系统具有时延短，带宽大等诸多特点，为高铁宽带无线通信提供了技术支持，同时在高铁内实现网络覆盖，具有业务需求量集中、运行速度快、覆盖场景复杂等诸多特点，因此对LTE系统在高铁场景下实现无线覆盖的解决方案提供了更高的要求。
一．高铁场景下LTE技术的组网特点
在铁路沿线进行LTE技术组网覆盖，主要是采用链状站点来进行覆盖，并配合一定的特性来提高站点的心梗，并应对多普勒频移，因此对于站点的拓扑要求十分严格，要求其具备多个特点：首先在覆盖方式上，针对高铁场景需要建设专用的覆盖站点，并保持专网专用和覆盖的深度，采用双通道RRU级联合并的组网形态。在这一场所下业务承载着铁路旅客，而业务量的大小则取决于旅客所使用的服务量大小。在组网过程中还要具备多个RRU级联共小区，减少小区间的切换，从而使网络性能提高[2]。其次，对于周边区域来说，当网络频率相同时，则高铁专用网络容易和公共网络产生同频干扰，因此需要严格控制专网信号。在基站布局中由于基站和铁路间距较小，对于基站间的距离要求较高，且周围环境较为复杂，基站的定点难度较大。最后，在专网建设过程中需要遵循新建和现网资源利用相结合的方式，对于现网资源的利用仅仅是指现有的电源、铁塔和机房等配套资源，对于天馈和主设备仍采用新建的方式，不通过现网小区来对铁路进行覆盖。在铁路沿线中通常专网与现网之间不发生切换，但在停车区域和车站则可以发生切换，确保高速移动用户重选和切换路径，使通信质量明显提高。
二．高铁场景下LTE技术组网的规划方案
（一）组网方式
为了实现高铁场景下LTE技术专网全面覆盖，需要采用专用设备和专用功能、专用频率及专用参数等技术方案来进行全面覆盖，并通过精确建设和精细规划来确保在铁路沿线中专网信号的主导位置。
（二）频率选择
在频率选择过程中，通常市区路段和区域内的公用网络采用的是异频组网的方式，而对于农村路段和郊区则采用的是低频段组网方式，使覆盖距离提升，并将降低站址的数量。对于相对封闭的位置，如隧道，则词用低频段组网方式，车站优先使用室内专用频段组网方式。
（三）站轨距
在站轨距设定时对于其距离要求较高，如距离过近，则信号传播和铁路的方向夹角较小，多普勒偏移增加，从而增加了系统解调的难度，使穿透损耗也会相应增加；如距离过远的情况下则传播损耗较大，难以使信号得到良好的覆盖[3]。通常在站轨距设置中将其距离控制在100-200米左右，最大不超过300m，并在铁路两侧均匀交替布置，使之形成之字形分布，并在铁路沿线进行有利覆盖。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆对于弯道铁路，随着信号入射角的减少，车厢穿透损耗会快速增加，因此基站在选址时应将其选择弯道的内侧，确保在弯道铁路中信号得到良好覆盖。
（四）站间距
当移动终端设备在服务小区中信号强度会逐渐衰落，并触发小区进行切换和重选过程，为了确保切换得到顺利进行，就需要将重叠区域大小进行严格控制，确保切换和重选完成。而对于合并小区的站距，应确保重叠区域长度大于或等于铁路速度与切换时间的乘积，在切换时应考虑到双向切换[4]。对于合并小区内站距则可以不用考虑切换，只需要确保与覆盖指标电平值要求得到满足。在站间距的具体设定时需要与天线增益、基站设置、场景传播特性、站高与工程实际条件等多方面因素进行综合考虑。
（五）站高
在站高设置中需要对站轨距、站间距、天线入射角等因素进行综合考虑，通常与铁轨相比天线相对挂高为20m左右，在高架桥区域中天线挂高应比高架桥的高度高出10m-20m，根据站间距对天线挂高进行相应的调整，如在天线视距覆盖时不被树木等遮挡，对于覆盖距离要求较大，则天线挂高应可以挂与塔桅较高的位置。
三．不同场景下的网络覆盖规划策略
（一）铁路沿线场景
在铁路沿线场景下进行LTE网络覆盖有两种解决策略，第一种是单RRU小区分裂的方式，即仅配置一个小区，并通过单个RRU来在功分器中引入两幅天线，并在高铁两个相反方向进行分别覆盖，也就是说将一个小区分裂成为两个扇区则成为小区分裂。由于只有一个小区，两个扇区之间的交叠区域较小，从而避免了在两个小区中同一基站切换较小而导致切换失败等问题的发生。但与此同时，由于使用了功分器，则会使3dB产生功分损耗与插入损耗，从而导致小区中的容量降低，在同一覆盖要求下基站数量增加[5]。第二种则是多RRU共小区的策略，具体方案是指每一个抱杆上安装两个RRU，并和两级天线相连接，分别在抱杆两侧的高铁处进行覆盖，其中每一个抱杆为一个子站，多个子站则会通过光缆在集中放置BBU处进行连接，从而形成一个逻辑小区。逻辑小区概念使站址资源得到有效节约，同时这种合并方式仅在LBBP单板上进行基带软合并，并不会产生因硬件射频合并而使底噪升高，进而使高速移动而产生频繁切换等问题得到缓解。但这种解决策略中采用了光缆连接的方式，这种连接方式容易遭到人为破坏，因此需要加强日常的巡检力度。
（二）车站
车站是高铁出入口等关键部位，因此对移动性管理要求高，为了对频繁切换问题得到控制，通常会在车站内建立过渡小区来进行有效控制。而对于大型车展则通常会将出战区、上车通道和旅客候车区分别建立独立室分小区。
（三）其他特殊场景
由于在大型桥梁中传播环境较为空旷，在桥上架设天线具有较高的难度，因此在组网规划中应首先在桥梁两侧覆盖天线，并结合具体的场景条件来选择不同的增益天线和波束宽度[6]。此外，以后与在铁路轨道中常常有分叉道口，为了在分叉道口避免出现切换错误的现象，应在分叉之前将小区适当的向外延伸。
结语：
总而言之，在高铁场景下通过对网络布局进行合理安排，并精确选址，根据不同场景来选择相应的天线型号，确保网络传播质量的最优化，同时满足用户业务需求，提高用户使用满意度，扩大品牌效应，帮助运营商建立良好的形象及品牌价值。
参考文献：
[1]钟志成,宋永胜.TD-LTE在高铁场景覆盖下的关键性技术和方案分析[J].科技视界,2014,(26):75-76.
[2]刘方森,李寿鹏,李方村,杨传祥.TD-LTE高铁覆盖方案研究与测试[J].电信工程技术与标准化,2015,28(02):25-29.
[3]朱毅.高铁场景多网协同覆盖方案研究[J].通信电源技术,2015,32(02):40-41.
[4]邓亮.高铁FDD-LTE覆盖组网规划研究[J].移动通信,2015,39(20):5-8+13.
[5]杨一帆,崔波,李冬,滕琳雅.高铁场景下TD-LTE网络建设方案研究[J].广东通信技术,2016,36(06):6-10+62.
[6]赵晨.5G网络多场景覆盖策略研究[J].信息通信,2016,(09):227-229.
论文作者:张晓魏1,魏涛2
论文发表刊物:《防护工程》2017年第28期
论文发表时间:2018/2/5
标签：高铁论文; 场景论文; 天线论文; 小区论文; 基站论文; 网络论文; 方式论文; 《防护工程》2017年第28期论文;