高速公路移动通信覆盖方案

郭琦

高速公路移动通信覆盖方案

郭琦

天津中兴软件有限责任公司，天津 300300

高速公路是移动通信网络应用的典型场景，存在多普勒频移、阴影衰落以及穿透损耗等多方面的问题，对移动通信覆盖方案提出了更高的要求。首先阐述了高速公路移动通信覆盖的难点，然后将某地区的机场高速作为研究对象，分析了该高速公路的覆盖方案，通过合理的网络规划方案及网络优化方案，克服了移动通信覆盖的难点，按照该覆盖方案对机场高速进行区域测试，测试的结果显示移动通信网络性能较好，满足用户的通信需求。

高速公路；移动通信；TD-LTE

引言

在移动通信网络的应用场景中，高速公路是较为特殊的一种。因为高速公路狭长空旷，而且通信用户的移动速度较快，再加上高速公路附近的环境较为复杂，所以移动通信网络覆盖的问题较多，需要技术人员明确高速公路的移动通信覆盖难点，有针对性地进行移动通信覆盖方案的设计，提升移动通信覆盖方案的有效性，为高速公路用户提供可靠优质的通信服务。

1 高速公路移动通信覆盖难点

高速公路附近较为空旷，且大部分车辆的时速在100～120 km/h，其移动通信覆盖的要求和城区存在较大的差异。因此，在设计高速公路移动通信覆盖方案时，技术人员需要明确高速公路移动通信覆盖的难点，有针对性地开展设计工作，从而提高移动通信覆盖方案的有效性和可行性。具体而言，高速公路在进行移动通信网络覆盖时，主要存在如下问题。

（1）在高速公路中，车辆均保持高速运行状态，很容易导致多普勒频移的出现；（2）高速公路的移动通信网络存在频繁切换问题；（3）移动通信网络在覆盖过程中，存在穿透损耗以及阴影衰落问题，对移动通信网络的正常应用造成不利影响。其中，穿透损耗主要是因为车辆的车体会对无线通信信号造成一定的穿透损耗，不同的车辆具有不同大小的穿透损耗，损耗范围在8～12 dB之间；阴影衰落是由高速公路周围种植的绿化树木引起的，会对高速公路移动通信信号造成遮挡，信号损耗的范围在3～5 dB。为了使TD-LTE在高速公路中实现较好的无线覆盖，为用户提供更好的业务体验，技术人员需要克服上述难点，通过一定的网络规划及先进技术，制订完善的移动通信覆盖方案[1]。本文将某地区的机场高速作为研究对象，分析其移动通信覆盖方案。

2 高速公路移动通信覆盖方案

2.1 网络规划方案

一般来说，TD-LTE系统在高速公路中的组网方案最好采用沿线专网方案，通过线性异频组网方式，实现移动通信的全覆盖。对于本文研究的机场高速而言，主要采用小区合并的组网方式，通过TD-LTE系统的室外宏基站对机场高速的沿线进行移动通信覆盖，在每个室外宏基站中进行S11配置。移动通信网络呈现两个扇区，通过扇区背向覆盖的方式，将移动通信扇区覆盖于室外宏基站两侧的机场高速公路。与此同时，为了防止移动通信网络出现频繁切换或者重选问题，技术人员通过小区合并技术，将单小区的移动通信覆盖区域半径提升较大的数值，有效降低了不同小区之间切换与重选现象出现的频率。机场高速使用单站的2个RRU间小区合并。

通过上述分析可知，高速公路中存在较为严重的多普勒频移，移动通信网络需要克服车体的穿透损耗。这两个指标和移动通信网络的使用频段关系密切。如果使用频段越低，那么高速公路的多普勒频移以及车体的穿透损耗就越低，表明TD-LTE系统的网络性能就越好。因此，在设计高速公路的移动通信覆盖方案时，技术人员需要采用较低的频段。在本文研究的机场高速中，主要采用线性覆盖方式进行移动通信网络的规划，在机场高速的每个小区中进行两个邻区的规划，主要是在机场高速沿线的小区两侧分别设计一个小区，以此缩短移动终端的测量时间，提高切换的实时性与准确性。

另外，为了避免移动通信网络受到多普勒频移与同频干扰的影响，技术人员在移动网络覆盖方案的设计中，应用了较多先进技术。比如，线性插值算法能够补偿频偏，通过配套的TD-LTE系统设备，实现时域线性插值算法的应用，提升移动通信网络性能的稳定性。

2.2 网络优化方案

高速公路移动通信的网络优化方案和城区网络优化方案相差无几，都是利用无线参数优化与工程优化这两种方法实现优化目标。在本文研究的机场高速中，主要采用工程优化方法作为网络优化方案。工程优化方法主要通过调整天线的方位角、下倾角与发射功率，来实现移动通信网络的优化，主要的优化内容为移动通信覆盖的RSRP（参考信号接收功率）以及SINR（信号与干扰加噪声比）。本文研究的机场高速共规划建设了近五十个站点，通过两扇区的方式保证移动通信网络呈带状覆盖。大部分基站都选择3G、4G共址的建设方式，并在实际的优化过程中，选择连续的十个小区作为试验网的正式测试区域。通过工程优化方法对TD-LTE天线的方位角、下倾角以及智能天线的赋形因子采取专项优化。

在应用上述网络优化方案之后，测试区域中RSRP小于﹣100 dBm的比例从原本的31%下降到2.4%；SINR小于5 dB的比例从原本的8.9%下降到0.2%；SINR高于15 dB的比例从原本的55.8%提高到87.6%。由此可以看出，工程优化方案的优化效果十分显著，移动同行网络在测试区域的切换成功率从原本的50%提高到95%。

2.3 覆盖方案的实施效果

技术人员首先进行区域移动网络使用效果的测试，在不同速度下，对高速公路的网络性能进行测试，主要测试的内容为业务建立成功率和切换成功率。在100 km/h的运行速度下，使用测试车在高速公路中行驶，测试车中有五个用户同时应用移动业务，使用五个移动终端进行切换测试，一共进行了481次有效切换，测量所得的切换成功率高达98.97%。结合测试的结果，可以对本文提出的移动通信覆盖方案进行如下评价与分析。

第一，在高速公路中，TD-LTE系统能够正常使用，也就是说，TD-LTE系统可以用于速度为120 km/h的场景中；第二，在初期移动通信覆盖效果较差时，可以通过工程优化方法，对移动通信网络进行优化，以此提升高速公路各个区域的下行吞吐量与上行吞吐量；第三，在覆盖方案的测试中，技术人员可以通过高速算法将线性差值用于信道估计中，确保移动终端与TD-LTE系统可以满足高速公路对移动通信解调性能的需求；第四，本文提出的移动通信覆盖方案的网络性能优异，业务建立成功率和切换成功率高达95%，能够满足高速公路对于组网的需求[2]。

3 结论

综上所述，高速公路移动通信主要采用TD-LTE系统，要求技术人员制订合理的组网方案。通过本文的分析可知，技术人员可以应用小区合并技术进行网络规划方案的设计，应用工程优化或者无线参数优化方法进行网络优化方案的设计，从而实现移动通信覆盖方案的优化。

[1]钟如鹏. LTE 800M高速公路覆盖方案[J]. 信息通信，2017（1）：235-236.

[2]孙志慧，聂海彬. 高速公路隧道信号覆盖解决方案及分析[J]. 科技创业家，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，汉族，江苏常州人，硕士研究生学历，职称为中级工程师，研究方向为无线通信。