TD-LTE高铁覆盖方案分析

2015-03-23广东南方电信规划咨询设计院有限公司

电子世界 2015年23期

广东南方电信规划咨询设计院有限公司林琳

0 前言

2009年开启的高铁投资盛宴，时隔5年后再次迎来高潮。截止15年4月份，广东省运营时速超过200km/h的高速铁路有5条，包括了厦深高铁、武广高铁、广深港高铁、贵广高铁、南广高铁。在高速运行的环境下，多普勒效应、穿透损耗、小区选择及重选、呼叫与切换等将会有较高的要求。

1 高铁覆盖中的技术难点

1.1 穿透损耗大

目前国内使用的高速列车均为密闭式厢体设计，型号为CRH。车体损耗远远大于普通列车。同时不同类型的CRH列车，穿透损耗也不尽相同。

1.2 多普勒效应影响

多普勒效应指由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者感到频率变化的现象。在移动通信中，当移动台在高速运动中通信情况下，当移动台MS靠近基站时，MS接收到的频率会变大；而远离基站时，频率减小，这就是通信中的多普勒现象。

1.3 小区选择、重选、呼叫和切换的问题

移动通信系统中涉及到小区选择、重选、呼叫和切换；处理以上问题需要一定的时间对无线信道资源进行测量、平均、判决、执行等。而高速铁路相较于普通的应用场景，移动台MS移动速度快，导致一项流程从发起到完成（如切换、呼叫等），移动台MS所处的无线环境已经发生了很大的变化，这就相较于正常的通信增加了新的影响[1]。

如果按照现有的TD-LTE小区信号来对高速铁路进行覆盖，现网中的小区一般覆盖半径较小，一般在0.5km～1.5km之间，列车高速通过一个小区所需时间较短，按200km/h计算（55m/s），仅仅只需9s～27s，1分钟内手机平均切换次数达到2.2～6.6次，切换会很频繁。

同时现网中存在大量切换带比较窄的覆盖区域，特别是在密集城区，完成测量和判决后，移动台MS已经穿越至下一个小区或更下一个小区，无法完成小区选择、重选、呼叫和切换等流程，脱网、掉话的现象将大量存在，所以使用现有传统的TD-LTE网络进行覆盖时，切换成功率往往比较低。

针对该影响，可通过扩大单小区覆盖范围来降低切换次数、提高重叠覆盖区等方式组合应用来解决[2]。

由于高速铁路的运行的特殊环境，需要车体密封性极好，带来了信号的损耗高，使车厢内场强减弱，通信质量明显下降；同时由于列车运行速度较快，移动台在TD-LTE网络进行各种测量、判决、执行的过程中，无线环境已发生很大变化，因此产生网络的质量下降，主要体现：

(1)信号衰落严重，列车内场强弱；

(2)小区间重叠覆盖区域缩短，用户通话接通率低；

(3)质量差，切换频繁，掉话率高；

(4)位置更新频繁、量大，信令负荷重。

因此为保证乘客的通信畅通和通信质量，解决铁路提速后出现的接通率低和掉话等现象，需要对现有TD-LTE网络进行优化，优化解决方案可以设置独立的覆盖专网，并且使用小区合并技术，扩大单个小区的覆盖范围，延长小区的驻留时间；扩大切换带，增大相邻小区的重叠覆盖范围，进而提高网络质量，提升用户感知度。

2 高铁覆盖中的规划分析

2.1 多RRU级联小区合并

高速铁路覆盖属于狭长地形场景，沿线通过存在环境多样、地形复杂、选址困难的问题，覆盖时采用分布式基站BBU+RRU方式；同时考虑线路内隧道及隧道外组网方便，多采用双通道RRU；该方式中的设备分为射频拉远单元（RRU）和基带处理单元（BBU）两个部分，并通过光缆进行连接，避免了信号的损耗。BBU采用集中放置，实现了基带池，基带资源能够充分的利用， RRU可以灵活地放置于铁路沿线位置，实现更好的覆盖，使用光缆与BBU进行连接，同时RRU之间可以级联，实现几个RRU归属于同一个小区。通过级联及小区合并，可实现物理上不同位置的RRU，逻辑上设置为同小区，使到达MS终端的信号为同一信号。将多小区合并，同时设置铁路覆盖专网，扩大了单小区的覆盖范围，可以大大减少切换次数，提高了通话质量。