北京华麒通信科技股份有限公司
摘要：在过去铁路部门发展中，由于受到多因素的限制，使得其无法实现宽带服务以及移动信号目标。随着铁路部门开始逐渐融合移动业务，但是在各种因素的影响下，出现的信号不良的情况也越多。对于这种情况，会使得人们在高铁途中很难进行顺畅通话。在当前移动通信技术和科学技术发展的背景下，我国高铁列车中开始广泛应用具有高性能的移动通信服务。本文就对“LTE在高铁场景下的覆盖”理论进行探讨和分析。以期能够进一步推动我国高铁现代化发展，满足社会时代发展需求。
关键词：LTE；高铁场景；移动网络覆盖；理论研究
在近几年，社会经济发展快速发展趋势下，其对高铁行业也提出进一步要求。因而我国开始重视对高铁行业的建设工作。在建设高铁行业中，首先需要注重对移动通信网络的建设。只有高铁覆盖面积广泛，才会在一定程度上提升无线通信网络覆盖面积的需求。在此基础上，我国相关铁路部门需要在其中投入大量的技术、人员、以及财力等。之所以这样做，主要是为了能够更好的研究和完善无线网络的覆盖和性能问题。对于现代高铁行业发展中，必须要对LTE在高铁场景下的覆盖理论予以足够的重视。
一、LTE的相关概述
关于LTE（Long Tern Evolution,长期演进），主要是由3GPP（The 3rd Generation partnership Project,第三代合作伙伴计划）以及相关标准和要求组织制定的UMTS(Universal Mobile Telecommunications System,全国通用的移动通信系统)技术标准长期演进，并在近几年开始在多个会议中立项并启动。
二、高铁LTE网络覆盖的特殊性
众所周知，高铁作为城市间必不可少的交通工具，同时也是高速轨道交通工具，在实际中超过300km/h。由此可见，这种交通工具与室内分布或室外宏站覆盖方式进行比较的话，高铁站台以及沿线的LTE无线网络覆盖具有一定的区别和特点。
在通常情况下，高铁在与城市之间运行过程中，主要包含轨道沿线覆盖和站台覆盖[1]。因而这就使得整体覆盖场景具有一定的复杂性。关于覆盖的特征，最为明显的就是线状。当高铁运营时速已经超过300km/h时，实验时速则会超过500km/h。在这种形势下，将无线网络覆盖在超高速的影响下，是一定会产生多普勒顿移的问题。由于高铁车厢是密闭式的，同时也是利用相关金属材料所制成的，因而会在很大程度上屏蔽信号，这时信号在实际穿透过程中难免会产生不同程度的损伤[2]。对于超高速度的高铁，会在一定程度上提升对小区间移动用户对切换的要求。在实际中UE终端在具体穿越切换区域的时间与之前比较相近的可能会是小于的，因而很容易在小区中出现各种网络问题，如切换失败、脱网等问题。
三、关于“LTE在高铁场景下的覆盖”的理论研究
对于现阶段 “LTE在高铁场景下的覆盖”的理论研究，本文主要从以下几个方面进行叙述[3]。以便能够为实现我国高铁行业信息便捷化做出重要努力。
（一）高铁环境对无线通信的影响
1.车体穿透损耗
由于高铁设计形态属于密闭箱体，因而在无线信号环境只能够，会使得其在穿透箱体的过车中很容易受到一定程度的损伤。在列出运行速度开始不断提升时，其中信号所受到的损伤也随之提升[4]。而在无线通信建设过程中，相关人员必须要在分布站址上，严格按照相关标准和要求，保证通信网络基站站址与铁路轨道是保持一定距离，在此过程中，相关人员还要保证天线主瓣与轨道之间是存在夹角的。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
2.切换与重选
在现阶段我国信息技术快速发展的形势下，铁路行业得到明显发展[5]。因而现代人们在日常生活中走亲访友、旅游度假以及办公经商都会选择高铁进行。但是在裂成中，列车速度比较快，且车体对移动通信产生一定的影响。具体来说就是产生穿透损耗大的影响。这种情况的出现，会直接造成小区反复进行重选和切换的现象。
3.快衰落
无线通信网络的快衰落的出现的原因之一，就是受到高铁环境的影响。简单来说就是受制于移动台在实际运行中的移动速度。在高铁环境中，对于终端与基站之间信号的传递，大多都是利用直线反射现象来进行的，在这种形式下，难免会使得接受信号的一方所接受的质量不断下降。而如果是在多径作用下，快衰落的影响则会比较小。
4.多普勒频移
所谓的多普勒频移主要是指信号源与接收机之间发生的运动变化，在这其中，接收信号一定会产生变化，特别是在高速运动的高铁中，多普勒效应更为明显。在多数情况下，信号频率的变化与相关设备上的距离存在一定的关系，即与移动台和基站这两个设备间。在实际中，如果距离近时，频率就会之变高，而距离较远时，频率就会降低。这种现象的出现，不仅会在一定程度上影响接收机具有的灵敏程度，同时还会对接收机的性能带来影响。
5.频偏的校正
通常情况下，高铁移动比较容易出现频偏现象，这就会在一定程度上影响接收机实际操作性能。因而校正频偏是现阶段LTE在高铁场景覆盖中最为主要的问题。针对这种情况，相关人员可利用eNodeB来对实际所接受的上行信号频率进行校正，以便能够有效的提高上性信号解调性能。由于不同的厂家对频率估计和频率校正有不同的频算方式。结合对现代频算算法应用情况来看，大多数重要的相关设备厂家在频率校正上都能够在时速上达到大于350km/h的相关标准和要求。
（二）高铁环境下LTE专网关键技术
1.公网与高铁覆盖
根据对当前网络标准情况的调查得知，高铁环境下的覆盖主要是通过小区分裂的方式来进行。虽然其具有一定的优势，如成本低、资源利用率高等优势。但是在实际中却很难兼顾到一般场景中的通信需求，这就给相关人员在对其进行优化上带来不小的难度。对于这种现象，则就能够使用专网，来进一步提高通信质量，进而有效提高网络质量。
2.波束成形技术
波束成形技术主要利用上下行通道的互异性。在这种特性下，有效的实现下行天线权值通过上行信道的作用进行计算的目的，从而准确的获得天线权值调整的加权系数。而在这其中，主波束则是由已经发送的数据乘积与权值之间进行的乘积计算所得出的。
3.超级小区合并技术
作为铁路建设行业，要想能够更好的解决当前列车在高速移动过程中出现多次切换的问题，相关人员首先就要能够结合实际情况采用RRU小区合并功能，在使用过程中，要能够不断的扩大逻辑小区实际覆盖范围[6]。通过这种方式，不仅有效的减少列车在高速移动过程中小区切换的频繁性所带来的流量损失，同时还极大的缓解高铁站点间存在的同频干扰问题。
4.2/4G高铁协同组网
为了能够在高铁环境中更好的保证CSFB性能，相关人员就需要将现网保证LTE与TA的划分是与GSM高铁专网的LA划分具有一致性。另外，4G终端在4G专网在重现或重定向上需要按照相关标准转向至2G专网，而在2G专网中，则能够重新选向4G专网。
结语：
综合上述，之所以如此重视LTE在高铁场景中的覆盖，不仅因为其是现代铁路行业发展的重要方向，还对我国移动通信以及交通运输业的发展起到重要的推动作用。在现阶段，我国高铁3G通信网络虽然得到全面覆盖，但是在宽带接入工作上还没有实现，这时就需要相关人员不断加强对3G通信网络的规划建设工作，在该工作中，注重对移动宽带业务的研究。这样使得宽带在高铁环境中得到良好的应用，进而在一定程度上实现整个铁路行业中的信息便捷化目标，为高铁乘务人员在工作中创建信息交流环境。
参考文献
[1]张阳.“TD-LTE在高铁场景下的覆盖”的理论研究[J].中国新通信,2015,21:43.
[2]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.
[3]李晓宇,牟守华,刘鹏.LTE在高铁场景下的覆盖方案及理论研究[J].通讯世界,2016,14:31.
[4]高东健,王振宇.“LTE在高铁场景下的覆盖”的理论研究[J].中国新通信,2016,15:38.
[5]王挺.LTE在高铁覆盖场景下的理论研究[A].《建筑科技与管理》组委会.2016年1月建筑科技与管理学术交流会论文集[C].《建筑科技与管理》组委会:,2016:3.
[6].沪杭高铁嘉兴段实现TD-LTE覆盖成为全球首个高铁4G网络[J].电信工程技术与标准化,2012,12:18.
论文作者:姜延辉,牟守华
论文发表刊物:《防护工程》2017年第28期
论文发表时间:2018/2/2
标签：高铁论文; 场景论文; 信号论文; 理论研究论文; 多普勒论文; 人员论文; 环境论文; 《防护工程》2017年第28期论文;