高铁移动通信的特殊性讨论_苏华鸿
高铁环境下无线通信的特点及覆盖策略
2018年第4期信息通信2018(总第184 期）IN F O R M A T IO N&C O M M U N IC A T IO N S(Sum.No 184)高铁环境下无线通信的特点及覆盖策略陈海畴(广东省电信规划设计院有限公司，广东广州510630)摘要：高铁环境对无线通信信号影响是十分巨大，通过对高铁环境下无线通信的信号损耗、多普勒效应、信号快衰落等特 点进行分析，提出了高铁环境下无线通信的组网方式与优化方案，并结合高铁运行的实际环境，指出不同环境下高铁无 线通信信号的覆盖策略。
关键词：高铁;无线通信;覆盖策略中图分类号:TN92 文献标识码:A文章编号：1673-1131(2018)04-0220-02随着高铁速度的不断提升，越来越多的人开始从飞机转 身损耗为25dBm左右,要保证能够正常通信，车厢外的信号强向高铁，乘客在高铁上的无线通信业务成为各个运营商开始 度必须在-60dBm以上才能满足要求。
关注的焦点。
随着速度的提升，高铁上无线通信的质量也受 1.2多普勒效应导致通信信号频率偏移到了严重的影响，高时速所带来无线通信信号的快衰落、多普 当高铁列车在以两三百公里的时速移动时，车辆上的移勒效应等问题造成高铁上通信经常出现掉线、无线连接、数据 动终端相对移动通信的基站来说也在高速的运动中，在接收无法连接、网速慢等情况制约着高铁无线通信的发展与应f。
信号时就会发生通信频率偏移的现象，这就是由于多普勒效因此，对高铁环境下的无线通信覆盖策略与组网技术进行研应导致的结果，移动通信的接收端与发射端的频率之差就是 究，成为当前高铁移动通信的重要问题之一。
多普勒频移结果,如果列车的速度越高，多普勒频移就越明显，1高铁环境下无线通信的特点 偏离量就会越大。
通信基站和移动设备终端对于移动通信中1.1列车车体导致无线通信的信号损耗加强 频率的多普勒频移有一定的上限，超出这个承受范围，就会导目前，我国的高铁都是CRH列车，列车的密封性能好，使致列车上通^出现连接错误、信号中断的情况。
我国铁路无线移动通信系统的现状PPT课件
探讨铁路无线移动通信系统的发展趋势和 未来发展方向。
提出加强铁路无线移动通信系统建设和管 理的建议。
02
我国铁路无线移动通信系统概述
系统定义与功能
系统定义
铁路无线移动通信系统是专门为铁路运输生产服务的专用无线通信系统，主要 提供列车调度、铁路公务、应急抢险以及旅客服务等移动通信业务。
运营管理模式及流程优化
01
02
03
运营管理模式
采用集中管理、分级负责 的模式，确保系统高效运 行。
流程优化
针对运营管理中的关键环 节，如故障处理、设备巡 检等，进行优化，提高工 作效率。
标准化管理
制定统一的运营管理标准， 确保各项工作规范化、标 准化。
维护保养策略及成本控制
维护保养策略
制定详细的维护保养计划， 包括定期检查、预防性维 护等措施，确保设备处于 良好状态。
当前阶段
目前，我国铁路无线移动通信系统已经形成了以GSM-R系统为主、其他无线通信系统为辅的格局；同时，随着 5G技术的不断成熟和应用，铁路无线移动通信系统正朝着更高速度、更大容量、更低时延的方向发展。
03
关键技术分析
无线通信协议与标准
GSM-R
基于GSM的铁路无线通信系统，满足列 车调度和列车控制等业务需求。
随着高速铁路的快速发展 和智能化铁路建设的推进， 对铁无线移动通信系统 的要求越来越高。
研究铁路无线移动通信系 统的现状和发展趋势，对 于推动我国铁路事业的发 展具有重要意义。
国内外研究现状及发展趋势
国内研究现状
我国铁路无线移动通信系统已经 取得了一定的成果，但在高速铁 路、山区铁路等特殊环境下的应
GSM-R专用移动通信系统：调度通信
GSM-R专用移动通信系统：调度通信GSMR 专用移动通信系统：调度通信在当今高度发达的铁路运输领域，高效、可靠的通信系统是保障列车安全运行和提高运输效率的关键因素之一。
GSMR 专用移动通信系统作为专门为铁路设计的通信解决方案，其中的调度通信功能发挥着至关重要的作用。
GSMR 系统的出现是为了满足铁路运输对于通信的特殊需求。
与普通的移动通信系统相比，它在可靠性、安全性、抗干扰性等方面有着更高的要求。
调度通信作为 GSMR 系统的核心功能之一，承担着列车运行指挥、调度控制、应急处理等重要任务。
首先，我们来了解一下 GSMR 调度通信的基本组成部分。
它主要包括移动终端设备（如车载台、手持台）、基站、交换中心以及各种应用服务器等。
移动终端设备是列车司机、乘务人员、调度员等与系统进行交互的工具，通过这些设备，他们能够实时发送和接收语音、数据等信息。
基站负责覆盖铁路沿线的通信区域，确保信号的稳定传输。
交换中心则如同整个系统的“大脑”，负责对通信进行管理和路由，实现不同终端之间的互联互通。
在日常的铁路运输中，GSMR 调度通信的应用场景十分广泛。
例如，列车司机与调度员之间的通信。
司机通过车载台向调度员报告列车的位置、速度、运行状态等信息，调度员则根据这些信息下达调度指令，如调整速度、变更线路等。
这种实时的通信能够让调度员对列车运行情况了如指掌，及时做出决策，确保列车的安全、正点运行。
再比如，在车站内，车站值班员与列车司机之间的通信也是通过GSMR 调度通信系统来实现的。
值班员需要向司机传达列车的进路安排、发车时间等重要信息，司机则根据这些指令进行操作。
此外，在铁路维护和施工期间，现场工作人员与调度中心之间的通信同样依赖于该系统，以保障施工安全和铁路的正常运营。
GSMR 调度通信的一个重要特点是其优先级机制。
在紧急情况下，如遇到突发事故、自然灾害等，某些通信会被赋予更高的优先级，确保关键信息能够及时传递。
例如，当发生列车故障时，相关的救援信息能够优先传输，以便迅速组织救援力量，减少损失。
移动通信多普勒频移与高铁覆盖技术8月23
移动通信多普勒频移与高铁覆盖技术总结：1, 介绍多普勒频移实际是频谱扩展，等效为衰落信道，限制了低速率数据的传送。
（问：低速率的话多普勒效应明显吗？）当今的2G 与3G在列车时速不超过500KM时均可以对抗多普勒频移，影响通信的主因是快速瑞利衰落。
（问：什么是快速瑞利衰落？，如何对抗多普勒频移？时速多少的时候大概会产生影响通信的多普勒频移？）2, 多普勒频移通常被叫做多普勒频移，它代表了信道的衰落速率。
3, 多普勒频移决定了数据速率的下线。
文献通过论证在300KM/h 移动台在GSM系统中呈现慢衰落影响。
信道衰减和相移对于至少一个比特持续时间内基本上不变，在这种情况下信道呈现慢衰落或准静态。
4, 多普勒扩展，接收信号的多普勒频谱上不等于0的频率范围定义为多普勒扩展，用B1表示，当所传送的基带信号的带宽B0远大于B1时，则多普勒扩展可以忽略不计，这种信道可看做慢衰落信道，若B0<B1，则称之为快衰落信道，否则称为慢衰落信道。
5, 相干时间：相干时间与多普勒扩展成反比，它是信道冲激响应维持不变的时间间隔的统计平均值。
换句话说，就是指一段时间间隔，在此间隔内，接收信号的幅值具有很强的相关性。
相干时间的一种定义方法为Tc≈0.423v/fm式中：fm———最大多普勒频移，fm=f0v/c同样，也可以根据基带信号的符号周期Ts（Tb）和Tc的关系，将信道分为慢衰落信道（Ts＜Tc）和快衰落信道（Ts＞Tc）。
也是把多普勒频移归纳为信道是慢衰落信道还是快衰落信道，而不是看做一频偏6, 各种制式移动通信空中传输数据速率，GSM为270kbit/s，CDMA800为1.2288Mc/s，TD-SCDMA为1.28Mc/s，WCDMA为3.84Mc/s，均远远大于由于多普勒频移所引起的信道衰落速率500Hz （当列车时速为300km时），分析结果表明当今的2G和3G制式可以抵抗时速达300km的多普勒频移(问：这个时候2G和3G是通过何种方式来抵抗时速高的频移的？这几种制式为何传输数据速率这么高？)小结数据：GSM可以抗多普勒频移1.3kHz，CDMA800为6kHz，TD-SCDMA为6.5kHz，WCDMA为19.2kHz。
高速移动通信环境下无线通信面临的问题
高速移动通信环境下无线通信面临的问题在当今这个高度信息化的时代，高速移动通信已经成为我们生活中不可或缺的一部分。
从随时随地的视频通话，到快速下载大容量文件，再到流畅的在线游戏，我们对高速移动通信的依赖日益加深。
然而，随着移动设备的普及和通信需求的不断增长，高速移动通信环境下的无线通信也面临着一系列严峻的问题。
首先，信号衰减和干扰是高速移动通信中的常见难题。
在高速移动的情况下，比如乘坐高铁或汽车时，移动设备会快速穿过不同的信号覆盖区域，导致信号强度的频繁变化。
建筑物、山脉等障碍物会阻挡信号传播，造成信号衰减。
此外，不同频段的信号之间也可能相互干扰，影响通信质量。
想象一下，当你正在进行一个重要的视频会议，却因为信号问题画面卡顿、声音断断续续，这无疑会给工作和生活带来极大的不便。
其次，多普勒频移现象也给高速移动通信带来了挑战。
当移动终端与基站之间存在相对运动时，接收信号的频率会发生变化，这就是多普勒频移。
在高速移动通信环境中，多普勒频移的影响更为显著，可能导致信号解调错误，从而降低通信的可靠性。
比如，在高速行驶的列车上，手机接收到的信号频率可能会发生较大的变化，使得通信变得不稳定，通话质量下降甚至掉线。
多径传播也是一个不容忽视的问题。
信号在传播过程中，可能会通过多条不同的路径到达接收端，这些路径的长度和传播条件不同，导致信号到达的时间和相位存在差异。
在高速移动通信中，由于移动速度快，多径传播的影响更加复杂，可能会引起信号的衰落和失真。
这就好比声音在一个有很多反射面的房间里传播，会产生回音和重叠，使得原本清晰的声音变得模糊不清。
频谱资源的有限性也是制约高速移动通信发展的重要因素。
随着无线通信业务的不断增长，频谱资源日益紧张。
为了满足高速移动通信的需求，需要更高效地利用频谱资源。
然而，现有的频谱分配方式和技术还存在一些不足，导致频谱利用率不高。
这就像是在一条拥挤的道路上，如果车辆不能合理地分配车道和行驶时间，就会造成交通拥堵。
高铁移动网络中克服多普勒效应方法
2012年第03期，第45卷 通 信 技 术 Vol.45，No.03,2012 总第243期 Communications Technology No.243,Totally高铁移动网络中克服多普勒效应方法李辉明（中国移动湖州分公司，浙江 湖州 313307）【摘 要】移动通信网络中，高速移动网络一直是个难解决的课题，高速移动会带来很强的多普勒效应，产生较强的快衰落特性，对网络各项关键绩效指标（KPI）产生严重影响，严重时会导致用户无法使用移动网络。
高速铁路时速较快，多普勒移频较大，大的频移特性给高铁网络优化带来很大的麻烦。
这里先分析多普勒效应基本概念，接着讨论了多普勒频移对网络产生的影响，再介绍了克服多普勒效应的方法和算法，最后从站址选择上提出现网中应该注意的地方。
【关键词】多普勒频移；AFC算法；包络【中图分类号】TN929.532【文献标识码】B 【文章编号】1002-0802(2012)03-0057-03 Method for Overcoming Doppler Effect in High-speed RailLI Hui-ming（Huzhou Branch, China Mobile Communications Co.,Ltd, Huzhou Zhejiang 313307, China）【Abstract】In the mobile communication network, it’s a hard to solve high-speed mobiling of the network, and thus problem always attracts much attention. High-speed mobiling would bring strong Doppler effect, and thus result in fast fading characteristics and serious impact on KPI, or even on network operation. High-speed rail is known for its high speed, and Doppler frequency shift brings much trouble to the high-speed rail network. This paper first analyzes the basic concept of the Doppler effect, then discusses its impact on mobile network and the method and algorithm for overcoming this effect, and finally gives suggestions in site selection for reducing the Doppler effect.【Key words】Doppler Effect; AFC Algorithm; Envelope0 引言随着全国高铁建设得如火如荼，高铁网络越来越显得重要，高铁网络也成为省公司考核要点。
[高铁,沿线,移动,其他论文文档]高铁沿线移动网络组网原则及方案探讨
高铁沿线移动网络组网原则及方案探讨高铁沿线移动网络组网原则及方案探讨近年来我国高速铁路建设事业飞速发展，多条城际快速铁路和高速客运专线开通运营，还有多条客运专线正在建设或列入今后的规划，可以预见，未来几年高速铁路将成为我国地面铁路客运的主流。
随着3G移动网络的建成和日益普及，高速铁路旅客对旅行途中的话音和高速上网需求非常迫切，因此，改善高铁覆盖质量，对于提高客户满意度、提升运营商品牌形象至关重要。
高铁移动通信具有终端移动速度快、车体密封性能好、地形地貌复杂等特点。
因此，面临的技术难题远比普通场景复杂。
事实上，高铁场景下的移动网络通信质量与普通场景相比，也的确存在着不小的差距。
1 高铁覆盖面临的问题高速列车车体密封性能好，运行速度快，车内网络质量较差，高速列车网络覆盖具有以下的特点：1）列车高速运行中，多普勒频移影响明显。
如图1所示，多普勒频移原理公式可写为：式中：：多普勒频移V：列车速率C：光速C：载波频率频移大小和运动速度及运动方向相关，速度越快频偏越大。
因信号入射角度关系，频移具有时变特性，合成频率在中心频率上下偏移。
当列出驶向基站时，频偏为正，当列出驶离基站时，频偏为负。
另外，手机终端以下行频率为基准发送上行信号，因此基站接收机将承受2倍于终端的多普勒频移。
以350km/h的时速为例，在GSM 900Mhz频段，多普勒频移能够达到近300hz；在WCDMA 2000 Mhz频段，多普勒频移最高能够达到650hz。
2）高速列车穿透损耗大，车体损耗最大达到24dB左右（各种高铁车型穿透损耗参考值如表1所示）。
为了保证车内覆盖信号强度达到-95dBm，车体外信号至少需要达到-65～-70d Bm左右。
注：以上数据供参考，实际值与入射角、多径等多种因素有关。
4）高铁线路上经过的桥梁隧道等特殊场景较多，沿线及周边的交叉覆盖导致组网复杂，特别是车站、市区等地方公网与专网交错覆盖导致接入困难。
2 高铁覆盖难题的解决方案1）多普勒频移。
高铁通信信号知识要点汇总
高铁通信信号知识要点汇总高铁通信信号是指在高铁列车上进行无线通信时所使用的信号，它是保障高铁通信稳定和高效运行的关键之一。
本文将对高铁通信信号的要点进行汇总，并提供相关知识和技术细节。
一、高铁通信信号概述1. 高铁通信信号的定义：高铁通信信号是指用于高铁列车上实现无线通信的一种特定信号。
2. 高铁通信信号的作用：保障高铁列车内外通信的质量与稳定性，提高高铁列车的运行效率。
二、高铁通信信号的类型1. GSM-R信号：全球移动通信系统铁路手机无线通信技术，是目前高铁列车上最主要的通信信号。
2. LTE信号：长期演进技术，是一种高速无线通信标准，逐渐在高铁上得到应用。
3. Wi-Fi信号：用于提供高铁列车上的无线网络连接。
4. GPS信号：用于高铁列车的定位和导航。
三、高铁通信信号的特点1. 高速传输：高铁通信信号需要支持高速移动情况下的数据传输，保证通信的实时性和稳定性。
2. 强干扰环境：高铁列车通常在电力线、隧道、桥梁等强干扰环境中行驶，通信信号需要具备良好的抗干扰能力。
3. 波段资源利用：高铁通信信号需要充分利用有限的频谱资源，提高频段的利用效率。
4. 多用户支持：高铁通信信号需要支持多个用户同时进行通信，提供稳定的服务质量。
四、高铁通信信号的技术细节1. 天线设计：高铁通信信号的天线设计需要考虑信号覆盖范围、增益和功率等因素，以达到良好的通信效果。
2. 信号处理技术：采用先进的信号处理技术，如调制解调、信道编码等，提高通信的可靠性和速率。
3. 信道分配：高铁通信信号的频率和信道分配需要根据通信网络规划和需求进行合理配置，避免信号冲突和干扰。
4. 转发器设备：高铁通信信号的转发器设备需要满足高速传输和低延迟的要求，确保通信信号的快速传递。
五、高铁通信信号对乘客的影响1. 方便通信：高铁通信信号的覆盖范围广，乘客可以在列车上进行语音通话、短信和网络访问等。
2. 信息获取：乘客通过高铁通信信号可以获取到车票预订、列车时刻表、旅行指南等相关信息。
5G移动通信技术在高铁通信网络中的应用
5G移动通信技术在高铁通信网络中的应用摘要：随着通信技术发展，目前已经进入到5G时代，大大提升了通信水平，可以满足更高的需求。
5G移动通信技术是“第五代数字蜂窝移动通信技术”，具有4G、3G移动通信技术不可比拟的优势，能够发挥出更大作用。
文章就5G移动通信技术在高铁通信网络中的应用展开探讨，为实际工作开展提供借鉴。
关键词：5G移动通信技术；高铁；通信网络；具体应用引言：我国高铁建设速度加快，构建出完善交通体系，让人们出行更加便利。
通信网络对高铁运行非常重要，必须保证通信质量，实现列车有序运行。
将5G移动通信技术运用在高铁通信网络中，加快通信技术升级，可以发挥出更大作用。
加强对5G移动通信技术研究，提升在高铁通信网络中应用水平，保证列车稳定、高效地运行。
一、5G移动通信技术目前网络用户数量持续增加，让移动通信面临不小压力，为了让人们有更好的上网体验，产生了5G移动通信技术，5G手机和流量套餐已经被推向市场，预示着5G时代的到来。
对5G移动通信技术特点分析，网络传输速度明显提升，实现信息快速传递；覆盖移动业务范围更为广泛，为不同行业提供网络支持；网络延迟低，改善用户网络体验；相比较于之前的移动通信技术，5G移动通信技术成本低、能耗小，可以获得更高经济效益。
对于高铁网络通信而言，使用4G移动网络通信技术会出现不稳定的情况，5G移动通信技术则很好对其进行了弥补，列车在高速运行状态下去依然可以保证网络稳定性，避免信息的波动。
我国5G移动通信技术应用范围在不断扩大，在实际中取得良好成效，具有广阔发展前景。
二、我国高铁与其通信系统我国人口众多，特别是城市交通压力较大，通过建设高铁可以得到有效缓解，让人们有更多的出行工具选择。
对于跨市、跨省等距离远的行程，选择坐高铁可以节省时间，具有快速、稳定的特点，乘客会有良好乘车体验。
我国掌握了先进高铁技术，可以在复杂地形、气候条件下建设，线路长度在不断增加，构建出了完善交通体系。
高速移动通信环境下无线通信面临的问题
3.1多普勒频移引入的时变载波频率偏移(续)
接收到的多普勒谱
校正后的多普勒谱
3.2 时变信道
快速变化的信道对于多载波体制的通信系统的影响可以分为三个方面： （1）符号内部产生子载波间干扰，（2）符号间选择性衰落，（3）恶 化信道估计性能。
SINR(dB) SINR(dB)
（1）符号内部产生子载波间干扰
二、信道的时变特性
2.1 信道模型
2.1 信道模型(续)
3GPP TSG-RAN WG4 (Radio) Meeting #41 Riga, Estonia, 6th November – 10th November, 2006
R4-061161
Parameters for high speed train deployment scenarios for BS requirements
4.1 多普勒频移引入时变频偏估计(续)
影响上行链路多普勒频移引 入时变频偏估计性能主要因素是 多用户干扰，使系统性能产生差 错基底。要消除差错基底需要开 展多用户信号分离和用户间干扰 抵消方法的研究。
上行链路多普勒引入时变频 偏估计与下行链路不同，在切换 时不存在下行链路的状况。
4.2 多普勒频移引入时变频偏跟踪
2.信道的快速变化，对于多载波技术传输体制OFDMA和SC-FDMA而 言，快速变化的信道是多载波符号内部产生子载波间干扰，不同 的多载波符号间产生时间选择性衰落。由于插入导频密度的限制 ，快速变化的信道还使信道估计性能性能恶化，从而降低整个系 统的性能。
3.1多普勒频移引入的时变载波频率偏移 例如高速列车时速高达350km，接近100m/s，载波频率考虑2.3GHz
四、多普勒频移估计、补偿与跟踪(续)
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邮电设计技术/2010/06———————————————————收稿日期：2010-05-14
0前言鉴于中国高速铁路采用的是密封式车厢结构，车体屏蔽良好，使车窗穿透损耗加大，因此按常规的宏基站覆盖方式将会产生一系列的质量指标问题，如车内场强弱、切换/重选频繁、话务接通率低、通话质量差、只能低速率业务通信等。当前，高铁公用移动通信大都采用了专网和使用射频拉远技术增加基站覆盖半径，减小用户切换次数，提高网络质量指标。但在实际工程中发现，有诸多技术问题并没有引起人们的足够重视，或者采用的措施并不得当。下面就有关高铁移动通信的特殊性问题进行分析，以供同仁参考。1高速移动时功率控制作用失效按常规理解，WCDMA功率控制频率为1500Hz，是能克服列车时v速360km所带来的1300Hz快速瑞利衰落的，即f＝2v/2λ＝（2×360000/3600）/0.15≈1300（Hz）。依据参考文献［1］，当时速达到50km以上时，功控就不能有效地补偿信道的快速衰落，但为什么快速移动时快速功控会失效呢？这是由功控误差引起的。WCDMA的功率控制算法一般是基于DPCCH导频比特估计接收信号SIR的。在理想条件下，功率控制能够完全补偿信道的衰落影响，使接收信号的SIR恰好满足传输质量要求。但在实际网络中，功率控制总是会存在一定误差的，并成为评估功率控制算法的重要指标。造成功率控制误差的原因有以下几个方面。a）实际的信道估计和外环功率控制的SIR估计
总是存在着误差的。b）闭环功率控制从判决、发送功率控制指令到执行
存在着一定的时延。闭环功率控制的频率为1500Hz，当移动台移动速率较快时，无线信道衰落的频率加快，信
苏华鸿高铁移动通信的特殊性讨论本期关注
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苏华鸿（京信通信系统有限公司，广东广州510663）
SUHua-hong（CombaTelecomsystems（Guangzhou）Ltd.，Guangzhou510663，China）
高铁移动通信的特殊性讨论
关键词：高铁；移动通信；功控失效；莱斯分布；基带展宽；损耗加大中图分类号：TN929.5文献标识码：A文章编号：1007-3043（2010）06-0001-04摘要：简要介绍了高铁通信遇到的特殊环境技术问题，如快速功控失效、无线信号包络莱斯分布、多普勒效应使基带信号频谱展宽、车厢窗户穿透损耗和入射角损耗加大、智能天线作用受限、小区硬切换信令开销增大等，并提出了适于高铁通信的无线覆盖方案。
Abstract：
IttakestestsonvideophonecallrecedinginWCDMAnetwork，andanalyzesthefailurecausesofcallreceding，includingterminalandnet-workcauses.Aroundtherecedingfailureissues，itgivessuggestionsonnetworkoptimization.Keywords：
High-speedrailway；Mobilecommunication；Powercontrolfailure；Riciandistribution；Basebandbroaden；Lossincrease
DiscussionontheParticularityofHigh-speedRailwayMobileCommunication
12010/06/DTPT道相干时间缩短。当功率控制时延大于相干时间时，功率控制就不能有效地补偿信道衰落，因此功率控制只对慢速移动的UE较为有效。c）发射机功率调整的动态范围有限。d）步长一般为1dB。发射功率每次只能以步长为单位上调或下调，对信道衰落的补偿存在一定的误差。e）功率控制指令TPC比特在DPCCH信道上发送，TPC不进行信道编码和纠错，在无线链路的传送过程中会发生一定的误码，造成功率控制误差。TPC误码率和衰落信道密切相关。在高速移动的情况下，内环功率控制的主要问题是TPC比特的误码率，它将提高UE接收SIR的标准差。这对于有低SIR要求的承载业务尤其明显，也是AMR语音业务具有比PS业务更高的SIR标准差的原因。从定性分析角度看，功率控制误差对于系统性能的影响是显而易见的。在达到相同传输质量的条件下，功率控制误差增大了发射功率，过大的发射功率只会增加干扰，降低系统容量。从定量分析角度看，功率控制提高了Eb/No均值，从而降低了系统容量。但准确地说，Eb/No的波动不仅仅是功率控制误差造成的，还包括了外环功率控制的调整。总之，对WCDMA来说功率控制频率为1500Hz，而CDMA为800Hz、cdma20001X为600Hz、TD-SCDMA为200Hz、GSM为2Hz。既然具有最高功率控制速率的WCDMA在高速移动时功效会失效，那么其他几种制式的功控同样也是不能起作用的。此时，交织提供的时间分集是克服衰落的主要手段，其次是加大衰落储备，而减少链路损耗也是不可或缺的措施。2高铁通信穿透损耗和入射角损耗中国高铁采用的是密封式厢体，为防止意外事故发生，玻璃窗还加入了一些特殊材料，从而使高铁有较大的穿透损耗。依据参考文献［2］，高铁穿透损耗为20dB左右，还测得厢体玻璃窗存在着一定的入射角损耗，其值随通信距离增大、入射角变小而处于0~15dB之间。例如，远离发射天线600m、入射角为2°左右时，上述2项损耗之和达20＋15＝35（dB），这些损耗使得高铁移动通信的覆盖半径大为减小。3高铁通信多普勒效应使基带信号展宽依据参考文献［1］和［3］，多普勒频移通常被称为多普勒扩展，它代表了信道的衰落速率。其对接收信号的影响来说，可以看做是发射基带信号频率的多普勒扩展或频谱的展宽，而不是频偏。如图1（b）所示的，发射信号的中心频率实际上并没有偏移，只是基带信号展宽了BD。
假定高铁时速为360km，即100m/s，2GHz频段的3G产生的多普勒扩展B＝（V/C）fccosδ＝（v/λ）cosδ
，最
大多普勒扩展BD＝（100/0.15）cos0°＝667（Hz
）。通常多
普勒扩展BD被考虑在0.01~0.005Bw量级就认为是慢衰落信道了，其中Bw：GSM900为270kHz，cdma2000
1X为1.228MHz，TD-SCDMA为1.28MHz，WCDMA为3.84MHz，相对应允许的BD：GSM900为1.3kHz，
cdma20001X为6kHz，TD-SCDMA为6.5kHz，WCD-MA为19.2kHz。总之，从对抗多普勒效应来讲，目前
这几种移动通信制式都不存在问题，但也同时提醒我们，将来LTE所采用的OFDM技术是将高速串行数据转为上千个并行数据的，在空中传输的是上千个频宽很窄的基带信号，高速移动时是否会存在严重的多普勒快速衰落信道的效应是值得深思的［4］。
4高铁车厢外传输信号包络莱斯分布依据参考文献［2］实测的高铁覆盖场强，视距下传输损耗要比自由空间损耗大20~29dB，证明接收信号除了直射信号占主导地位外，还存在大量经反射后较弱的散射信号。高铁移动通信传输路径示意见图2。
苏华鸿高铁移动通信的特殊性讨论本期关注
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2邮电设计技术/2010/06图2中，Pt为发射信号，Pr为靠近车厢的接收信号。这种场景不同于市区蜂窝基站小区的散射环境，市区的接收信号包络在任何时候都是瑞利分布的。对于高铁移动通信来说，依据参考文献［3］，接收到的视距传播路径信号是一个起主导作用的不变（非衰落）信号分量加在散射波（反射波为主）上，形成的信号包络Pr将服从莱斯分布。莱斯信号包络的概率密度函数为Pr（x）=xb0exp-x2+c22b000I0xcb000x≥00x＜≥≥≥≥≥≥≥≥≥0式中：Pr———接收信号合成振幅包络b0———弥散（瑞利）分量中的平均功率c2/2———信号中占主导地位的直达（常数）分量的平均功率I0（…）———第一类零阶修正贝塞耳函数当直达信号不存在即c→0时，莱斯分布就退化为瑞利分布；当b0→0时，反射信号不存在，信道根本不出现任何衰落。通常定义K＝c2/2b0。其中：K为莱斯因子，莱斯分布常用该参数来描述；c2/2为直达平均功率；b0为弥散平均功率。K值越大越好，当K＝∞时属于良好的微波通信通道。在实际的高铁移动通信中，应设法增大c2/2、减少b0，最有效的方法是缩短站距，其次是扩大Ht与Hr之间的高差。其中，Hr是车窗高度不能随便改变，因此应适当提高Ht的高度，从而使信号包络稳定，场强增强。5高铁限制了TD-SCDMA智能天线作用通常，TD-SCDMA在宏基站覆盖区内的所有用户是均匀分散分布的，如图3（a）所示，每个用户都能享受到智能天线波束赋形所带来的达9dB的好处。对于图3（b）来说，列车内的用户排为一线，波速赋形也是重叠为一线的，并没有减少干扰增加，这样9dB好处就会失去，使得TD-SCDMA上/下行链路预算
失去9dB，覆盖半径将因此而缩小近一半。
6高铁通信硬切换使信令开销剧增在通常情况下，市区GSM宏基站不同位置区之间的硬切换只发生在覆盖区的边缘用户，对SDCCH的开销并不大，如：3载频扇区只需配置2个时隙共16个SDCCH，6载频扇区只需配置3个时隙共24个SDCCH。处于特殊情况下的高铁移动通信，小区之间
的硬切换不再只有部分用户参与，而是列车内的所有用户都要参与。按1个用户使用1次SDCCH，3s完成1次切换计算，若1列车拥有600个移动用户在10s之内完成切换，那么就需要180个SDCCH，换算成载频数共为3个。与上述2种情况相比就会发现高铁覆盖的特殊性，即信令信道开销增加了载频，从而也就加大了投资成本。
7高铁通信覆盖方案的讨论7.1TD-SCDMA建设方案由于高铁通信的特殊环境，智能天线作用很小，加
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