藍(lán)秀明+李偉強(qiáng)

摘要：高鐵作為目前一種高效經(jīng)濟(jì)的城際交通方式，逐漸成為了人們出行的首選。對此，怎樣建設(shè)滿足高鐵運(yùn)營場景下的信息通信網(wǎng)絡(luò)也成為了目前需要攻克的新難題。本文從A高鐵項(xiàng)目的實(shí)際應(yīng)用出發(fā)，對TD-LTE高鐵覆蓋組網(wǎng)方案及關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行探討，以期能夠?yàn)門D-LTE高鐵覆蓋建設(shè)提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：高鐵；覆蓋；關(guān)鍵技術(shù)；優(yōu)化；分析

引言

近年來，隨著國內(nèi)高速鐵路建設(shè)的不斷加快以及鐵路列車的速度不斷提高，越來越多的客戶開始選擇高鐵出行，隨之，用戶對網(wǎng)絡(luò)覆蓋以及質(zhì)量也提出了越來越高的要求。TD-LTE網(wǎng)絡(luò)是現(xiàn)代移動(dòng)通信中的重要技術(shù)類型，具有帶寬大、時(shí)延短等特性，為高鐵寬帶無線通信提供了最佳的技術(shù)手段?；诖?，本文對TD-LET網(wǎng)絡(luò)高鐵覆蓋展開探討，對其覆蓋組網(wǎng)方案及關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行闡述，且詳細(xì)分析具體的實(shí)例，以提升高鐵TD-LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋效果。

1.項(xiàng)目簡介

A高鐵全長257km。其中，A高鐵某段全長57km，設(shè)計(jì)時(shí)速為250km/h。項(xiàng)目一次建成雙線，包含山區(qū)、丘陵、湖泊、隧道以及平原等典型場景。

2.覆蓋組網(wǎng)方案及關(guān)鍵技術(shù)

2.1組網(wǎng)方案

高鐵覆蓋面臨線性覆蓋、高穿透損耗、多普勒頻移、頻繁重選切換等問題。為盡量減小高鐵網(wǎng)絡(luò)對現(xiàn)網(wǎng)的影響，A高鐵某段組網(wǎng)方案采用專網(wǎng)覆蓋的方式進(jìn)行建設(shè)。設(shè)備選型采用中興B8300BBU+R8984EM192026四通道RRU進(jìn)行F/D雙層組網(wǎng)。

2.2關(guān)鍵技術(shù)

2.2.1小區(qū)合并技術(shù)

小區(qū)合并技術(shù)，即將多個(gè)RRU接于同一BBU，并設(shè)置為同一邏輯小區(qū)。目前，中國移動(dòng)高鐵采用TD-LTE建網(wǎng)。不同于FDD網(wǎng)絡(luò)，由于TDD同頻組網(wǎng)，對網(wǎng)絡(luò)重疊覆蓋要求較高?？紤]到高鐵高速移動(dòng)狀態(tài)，必須保證一定的重疊覆蓋區(qū)域來保證切換。小區(qū)合并可實(shí)現(xiàn)將小區(qū)間的相互切換轉(zhuǎn)變?yōu)橥恍^(qū)內(nèi)部不同CP間的轉(zhuǎn)換，這樣既可以避免過多的重疊覆蓋，又能保證切換，大大降低了切換次數(shù)。另外，終端在小區(qū)內(nèi)部各CP間還可獲得一定的合并分集增益，有益于提高無線鏈路質(zhì)量。圖1為多小區(qū)合并技術(shù)方式的示意圖。

圖1 多小區(qū)合并技術(shù)方式

2.2.2多普勒頻移補(bǔ)償技術(shù)

為了能夠處理好高鐵高速運(yùn)行帶來的多普勒頻移，開通自適應(yīng)頻偏校正算法對頻偏進(jìn)行補(bǔ)償。算法可以在檢測基帶層面中，實(shí)時(shí)檢測出目前子幀頻率偏移的相應(yīng)信息，以校正頻偏造成的基帶信號(hào)相位偏移，提高基帶性能解調(diào)。

2.2.3頻率選擇

根據(jù)外省高鐵專網(wǎng)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，專網(wǎng)和沿線公網(wǎng)異頻組網(wǎng)性能較優(yōu)。因此，A高鐵專網(wǎng)采用F+D2+D3方式組網(wǎng)，其中F頻段與公網(wǎng)頻率存在10M重疊。為解決公專網(wǎng)干擾，沿線公網(wǎng)F頻段壓縮10M，保證與專網(wǎng)F頻段無頻率重疊。

2.2.4天線選擇

由于高鐵屬于線性覆蓋場景且地理環(huán)境復(fù)雜多樣，專網(wǎng)基站實(shí)際選址建設(shè)時(shí)與鐵路沿線有一定距離，需根據(jù)實(shí)際情況選擇不同的天線。為避免越區(qū)覆蓋，優(yōu)先采用30°窄波束高增益天線。如果專網(wǎng)基站與鐵路沿線的垂直距離較遠(yuǎn)，不超過300m，可采用45°或65°波束高增益天線，且整個(gè)覆蓋范圍內(nèi)基本上依靠天線主瓣對鐵路沿線進(jìn)行主力覆蓋。

2.2.5低成本快速建網(wǎng)

針對山區(qū)多山、多河流、多濕地場景，部分路段即使站間距滿足要求，受山體阻擋仍存在弱覆蓋，甚至無覆蓋現(xiàn)象。為解決這一難題，因地制宜，采用靈活多樣的建站方式，如抱桿加RRU拉遠(yuǎn)方式、共享其他運(yùn)營商站點(diǎn)、附掛橋梁等方式，實(shí)現(xiàn)低成本快速建網(wǎng)。

本次A高鐵專網(wǎng)室外主要采用抱桿加RRU拉遠(yuǎn)方式和共享其他運(yùn)營商站點(diǎn)的方式進(jìn)行補(bǔ)盲補(bǔ)弱覆蓋，隧道則采用泄露電纜方式覆蓋，從而保證專網(wǎng)良好的連續(xù)覆蓋能力。

2.2.6 A高鐵某段配套類建設(shè)方案

電源解決方案：為保證遠(yuǎn)端電源引入安全和可靠性，采用直流遠(yuǎn)供方案。

傳輸解決方案：所有中心基站接入接入環(huán)，采用24芯光纜，中心基站新建鏈型桿路接入。

塔型選擇：城區(qū)附近天線高度為鐵軌以上10～15m，郊區(qū)或農(nóng)村天線高度建議為鐵軌以上20～25m。根據(jù)該地區(qū)特殊場景，高鐵專網(wǎng)采用角鋼塔和三管塔進(jìn)行建設(shè)，而在有地勢優(yōu)勢的地方考慮抱桿等低成本建設(shè)方式。

3.A高鐵無線網(wǎng)覆蓋實(shí)例

3.1 A高鐵低成本建設(shè)實(shí)例

某站點(diǎn)原有站間距922m，前期F頻段專網(wǎng)滿足覆蓋需求。由于D頻段擴(kuò)容需要，通過鏈路預(yù)算，高鐵專網(wǎng)D頻段連續(xù)覆蓋需要保證站間距小于800m，而此處不滿足高鐵D頻段專網(wǎng)要求。通過現(xiàn)場勘查，該處建設(shè)傳統(tǒng)鐵塔投資效益較低，適合低成本建設(shè)方案。最終方案確定采用12m簡易雙層拉線塔方案，新增R8984M192026RRU一臺(tái)，通過小區(qū)合并方式補(bǔ)充高鐵專網(wǎng)D頻段覆蓋。

3.2基于高鐵專網(wǎng)的F/D雙層網(wǎng)參數(shù)優(yōu)化

F/D雙層網(wǎng)開通后，高鐵專網(wǎng)F頻段與公網(wǎng)有10M帶寬重疊，存在干擾，影響客戶感知。目前，常規(guī)手段是通過壓縮公網(wǎng)帶寬降低干擾。但是，隨著公網(wǎng)用戶規(guī)模的不斷增加，10M帶寬已無法滿足容量需求，需恢復(fù)20M帶寬。這勢必會(huì)增加對高鐵F頻段專網(wǎng)的干擾。

通過高鐵專網(wǎng)F/D雙層網(wǎng)參數(shù)優(yōu)化，使專網(wǎng)F頻段保證連續(xù)覆蓋。由于農(nóng)村區(qū)域公網(wǎng)無D頻段小區(qū)，使高鐵業(yè)務(wù)主要集中在專網(wǎng)D頻段承載，以保證用戶感知。

3.3高鐵專網(wǎng)基于速度的遷出優(yōu)化

目前，公專網(wǎng)鄰區(qū)配置策略除車站出入口互配鄰區(qū)外，其余小區(qū)均不配置鄰區(qū)關(guān)系。因此，高鐵用戶一旦出了專網(wǎng)，將很難回到專網(wǎng)，嚴(yán)重影響客戶感知。

A高鐵日常測試發(fā)現(xiàn)，終端在高鐵專網(wǎng)信號(hào)覆蓋良好的情況下，高速移動(dòng)中發(fā)生了4次基于速度A4的切換。將專網(wǎng)用戶切換至公網(wǎng)，造成用戶感知較差，判斷低速遷出功能參數(shù)存在異常。目前，A高鐵專網(wǎng)小區(qū)的低速遷出功能是基于終端在專網(wǎng)完成隨機(jī)接入，且駐留時(shí)間超過低速場景的駐留時(shí)間門限進(jìn)行判決。查詢網(wǎng)管參數(shù)設(shè)置如表1所示。endprint

表1 網(wǎng)管參數(shù)設(shè)置

通過分析發(fā)現(xiàn)，4次A4切換與上一次切換時(shí)間間隔在31s、32s、33s、31s，未達(dá)到設(shè)置的150s。通過核查發(fā)現(xiàn)，參數(shù)“中速場景的駐留時(shí)間門限”設(shè)置為30s，判斷高速移動(dòng)狀態(tài)下的終端被判定為中速用戶，導(dǎo)致在駐留時(shí)長超過30s后發(fā)生基于速度的切換。頻偏設(shè)置根據(jù)實(shí)際車速計(jì)算，表2是典型的F頻段多普勒頻偏值。

表2 F頻段多普勒頻偏值

考慮高鐵動(dòng)車一般速度在200km/h，保留一定的參數(shù)余量下，將頻偏設(shè)置為1200Hz，大致對應(yīng)的車速是350km/h。按照A高鐵專網(wǎng)的現(xiàn)網(wǎng)參數(shù)設(shè)置，高、中、低速用戶的判定執(zhí)行條件如表3所示。

表3 高、中、低速用戶的判定執(zhí)行條件

4次基于A4速度的異常切換，均滿足中速用戶的判定。針對上述問題，優(yōu)化調(diào)整如下：

（1）調(diào)整21個(gè)開啟基于A4速度的切換功能的高鐵專網(wǎng)站點(diǎn)的“高速門限”，由1200Hz到400Hz（車速約120km/h）。

（2）對于單CP下終端駐留時(shí)長超過30s的2個(gè)專網(wǎng)小區(qū)進(jìn)行調(diào)整，修改“中速場景的駐留時(shí)間門限”30s為120s。優(yōu)化調(diào)整后，多次驗(yàn)證測試中，專網(wǎng)用戶均未發(fā)生基于A4速度的切換事件，綜合覆蓋率指標(biāo)提升明顯。

3.4工程建成后測試指標(biāo)分析

站點(diǎn)開通并優(yōu)化入網(wǎng)后，采用自動(dòng)路測儀表測試，A高鐵某段LTE綜合覆蓋率達(dá)99%以上，LTE下載速率達(dá)20Mb/s以上，VoLTE接通率99%以上，CSFB呼叫成功率98%以上，各項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)均達(dá)到優(yōu)秀水平，網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量得到有效保障。

4.結(jié)語

總而言之，TD-LTE高鐵覆蓋規(guī)劃對未來高鐵網(wǎng)絡(luò)覆蓋工作起著非常重要的指導(dǎo)意義。由于TD-LTE高鐵覆蓋組網(wǎng)有其自身的特點(diǎn)，因此在實(shí)際建設(shè)中需要充分考慮高鐵組網(wǎng)下的覆蓋、切換等性能，通過精確的規(guī)劃，合理的網(wǎng)絡(luò)布局，并結(jié)合高鐵特有的優(yōu)化方法和參數(shù)設(shè)置，通過多種手段達(dá)到高鐵場景下TD-LTE組網(wǎng)的最佳性能，以滿足用戶的業(yè)務(wù)需求，提高用戶對產(chǎn)品的滿意度，從而實(shí)現(xiàn)高鐵的可持續(xù)健康發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]韋鍇.TD-LTE網(wǎng)絡(luò)高鐵覆蓋及組網(wǎng)的探討[J].中國新通信.2016（01）

[2]李世成，馬力君.高速鐵路TD-LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋關(guān)鍵問題探討[J].中國新通信.2017，19（15）endprint