探讨TD—LTE高铁覆盖组网方案及关键技术

蓝秀明+李伟强

摘要：高铁作为目前一种高效经济的城际交通方式，逐渐成为了人们出行的首选。对此，怎样建设满足高铁运营场景下的信息通信网络也成为了目前需要攻克的新难题。本文从A高铁项目的实际应用出发，对TD-LTE高铁覆盖组网方案及关键技术进行探讨，以期能够为TD-LTE高铁覆盖建设提供理论依据。

关键词：高铁；覆盖；关键技术；优化；分析

引言

近年来，随着国内高速铁路建设的不断加快以及铁路列车的速度不断提高，越来越多的客户开始选择高铁出行，随之，用户对网络覆盖以及质量也提出了越来越高的要求。TD-LTE网络是现代移动通信中的重要技术类型，具有带宽大、时延短等特性，为高铁宽带无线通信提供了最佳的技术手段。基于此，本文对TD-LET网络高铁覆盖展开探讨，对其覆盖组网方案及关键技术进行阐述，且详细分析具体的实例，以提升高铁TD-LTE网络覆盖效果。

1.项目简介

A高铁全长257km。其中，A高铁某段全长57km，设计时速为250km/h。项目一次建成双线，包含山区、丘陵、湖泊、隧道以及平原等典型场景。

2.覆盖组网方案及关键技术

2.1组网方案

高铁覆盖面临线性覆盖、高穿透损耗、多普勒频移、频繁重选切换等问题。为尽量减小高铁网络对现网的影响，A高铁某段组网方案采用专网覆盖的方式进行建设。设备选型采用中兴B8300BBU+R8984EM192026四通道RRU进行F/D双层组网。

2.2关键技术

2.2.1小区合并技术

小区合并技术，即将多个RRU接于同一BBU，并设置为同一逻辑小区。目前，中国移动高铁采用TD-LTE建网。不同于FDD网络，由于TDD同频组网，对网络重叠覆盖要求较高。考虑到高铁高速移动状态，必须保证一定的重叠覆盖区域来保证切换。小区合并可实现将小区间的相互切换转变为同一小区内部不同CP间的转换，这样既可以避免过多的重叠覆盖，又能保证切换，大大降低了切换次数。另外，终端在小区内部各CP间还可获得一定的合并分集增益，有益于提高无线链路质量。图1为多小区合并技术方式的示意图。

图1 多小区合并技术方式

2.2.2多普勒频移补偿技术

为了能够处理好高铁高速运行带来的多普勒频移，开通自适应频偏校正算法对频偏进行补偿。算法可以在检测基带层面中，实时检测出目前子帧频率偏移的相应信息，以校正频偏造成的基带信号相位偏移，提高基带性能解调。

2.2.3频率选择

根据外省高铁专网建设经验，专网和沿线公网异频组网性能较优。因此，A高铁专网采用F+D2+D3方式组网，其中F频段与公网频率存在10M重叠。为解决公专网干扰，沿线公网F频段压缩10M，保证与专网F频段无频率重叠。

2.2.4天线选择

由于高铁属于线性覆盖场景且地理环境复杂多样，专网基站实际选址建设时与铁路沿线有一定距离，需根据实际情况选择不同的天线。为避免越区覆盖，优先采用30°窄波束高增益天线。如果专网基站与铁路沿线的垂直距离较远，不超过300m，可采用45°或65°波束高增益天线，且整个覆盖范围内基本上依靠天线主瓣对铁路沿线进行主力覆盖。

2.2.5低成本快速建网

针对山区多山、多河流、多湿地场景，部分路段即使站间距满足要求，受山体阻挡仍存在弱覆盖，甚至无覆盖现象。为解决这一难题，因地制宜，采用灵活多样的建站方式，如抱杆加RRU拉远方式、共享其他运营商站点、附挂桥梁等方式，实现低成本快速建网。

本次A高铁专网室外主要采用抱杆加RRU拉远方式和共享其他运营商站点的方式进行补盲补弱覆盖，隧道则采用泄露电缆方式覆盖，从而保证专网良好的连续覆盖能力。

2.2.6 A高铁某段配套类建设方案

电源解决方案：为保证远端电源引入安全和可靠性，采用直流远供方案。

传输解决方案：所有中心基站接入接入环，采用24芯光缆，中心基站新建链型杆路接入。

塔型选择：城区附近天线高度为铁轨以上10～15m，郊区或农村天线高度建议为铁轨以上20～25m。根据该地区特殊场景，高铁专网采用角钢塔和三管塔进行建设，而在有地势优势的地方考虑抱杆等低成本建设方式。

3.A高铁无线网覆盖实例

3.1 A高铁低成本建设实例

某站点原有站间距922m，前期F频段专网满足覆盖需求。由于D频段扩容需要，通过链路预算，高铁专网D频段连续覆盖需要保证站间距小于800m，而此处不满足高铁D频段专网要求。通过现场勘查，该处建设传统铁塔投资效益较低，适合低成本建设方案。最终方案确定采用12m简易双层拉线塔方案，新增R8984M192026RRU一台，通过小区合并方式补充高铁专网D频段覆盖。

3.2基于高铁专网的F/D双层网参数优化

F/D双层网开通后，高铁专网F频段与公网有10M带宽重叠，存在干扰，影响客户感知。目前，常规手段是通过压缩公网带宽降低干扰。但是，随着公网用户规模的不断增加，10M带宽已无法满足容量需求，需恢复20M带宽。这势必会增加对高铁F频段专网的干扰。

通过高铁专网F/D双层网参数优化，使专网F频段保证连续覆盖。由于农村区域公网无D频段小区，使高铁业务主要集中在专网D频段承载，以保证用户感知。

3.3高铁专网基于速度的迁出优化

目前，公专网邻区配置策略除车站出入口互配邻区外，其余小区均不配置鄰区关系。因此，高铁用户一旦出了专网，将很难回到专网，严重影响客户感知。

A高铁日常测试发现，终端在高铁专网信号覆盖良好的情况下，高速移动中发生了4次基于速度A4的切换。将专网用户切换至公网，造成用户感知较差，判断低速迁出功能参数存在异常。目前，A高铁专网小区的低速迁出功能是基于终端在专网完成随机接入，且驻留时间超过低速场景的驻留时间门限进行判决。查询网管参数设置如表1所示。endprint

表1 网管参数设置

通过分析发现，4次A4切换与上一次切换时间间隔在31s、32s、33s、31s，未达到设置的150s。通过核查发现，参数“中速场景的驻留时间门限”设置为30s，判断高速移动状态下的终端被判定为中速用户，导致在驻留时长超过30s后发生基于速度的切换。频偏设置根据实际车速计算，表2是典型的F频段多普勒频偏值。

表2 F频段多普勒频偏值

考虑高铁动车一般速度在200km/h，保留一定的参数余量下，将频偏设置为1200Hz，大致对应的车速是350km/h。按照A高铁专网的现网参数设置，高、中、低速用户的判定执行条件如表3所示。

表3 高、中、低速用户的判定执行条件

4次基于A4速度的异常切换，均满足中速用户的判定。针对上述问题，优化调整如下：

（1）调整21个开启基于A4速度的切换功能的高铁专网站点的“高速门限”，由1200Hz到400Hz（车速约120km/h）。

（2）对于单CP下终端驻留时长超过30s的2个专网小区进行调整，修改“中速场景的驻留时间门限”30s为120s。优化调整后，多次验证测试中，专网用户均未发生基于A4速度的切换事件，综合覆盖率指标提升明显。

3.4工程建成后测试指标分析

站点开通并优化入网后，采用自动路测仪表测试，A高铁某段LTE综合覆盖率达99%以上，LTE下载速率达20Mb/s以上，VoLTE接通率99%以上，CSFB呼叫成功率98%以上，各项关键指标均达到优秀水平，网络质量得到有效保障。

4.结语

总而言之，TD-LTE高铁覆盖规划对未来高铁网络覆盖工作起着非常重要的指导意义。由于TD-LTE高铁覆盖组网有其自身的特点，因此在实际建设中需要充分考虑高铁组网下的覆盖、切换等性能，通过精确的规划，合理的网络布局，并结合高铁特有的优化方法和参数设置，通过多种手段达到高铁场景下TD-LTE组网的最佳性能，以满足用户的业务需求，提高用户对产品的满意度，从而实现高铁的可持续健康发展。

参考文献：

[1]韦锴.TD-LTE网络高铁覆盖及组网的探讨[J].中國新通信.2016（01）

[2]李世成，马力君.高速铁路TD-LTE网络覆盖关键问题探讨[J].中国新通信.2017，19（15）endprint