高速铁路场景TD-LTE组网的关键问题探讨
浅谈高速铁路的LTE无线网网络覆盖
浅谈高速铁路的LTE无线网网络覆盖一、高铁4G无线网覆盖背景高速铁路，简称“高铁”，是指通过改造原有线路（直线化、轨距标准化），使最高营运速率达到不小于每小时200公里，或者专门修建新的“高速新线”,使营运速率达到每小时至少250公里的铁路系统。
高速铁路除了在列车在营运达到一定速度标准外,车辆、路轨、操作都需要配合提升。
随着环境问题的日益严峻，交通运输各行业中，从单位运量的能源消耗、对环境资源的占用、对环境质量的保护、对自然环境的适应以及运营安全等方面来综合分析,铁路的优势最为明显.然而高铁将通过中国大部分，把中国变成一个“中国村”.图1—1 CRH（China Railway High—speed)，即中国高速铁路与传统的高速公路和航空运输相比，高铁的主要优势有:载客量高、输送力强、速度较快、安全性好、正点率高、舒适方便、能耗较低。
高铁作为一种高效经济的城际交通方式，日渐成为人们中长距离出行的首选。
随着智能终端及移动互联网业务的高速发展，用户搭乘高铁出行时，有越来越多的移动办公和网络娱乐需求，如电话会议、视频点播、互动游戏、上网等.由于高端商务客户云集，高铁通信逐步成为各运营商品牌展示、获取可观经济利润及拉升高端客户黏合度的新竞争领域。
如何在高速运行、客流集中、业务容量高、部署场景复杂的高铁内提供高质量的网络覆盖，成为运营商和设备商面临的重大挑战。
图1-2 2020年中国高速铁路网络二、高铁无线网络覆盖面临的问题1、穿透损耗大，高速铁路的新型列车采用全封闭车厢结构，车箱体为不锈钢或铝合金等金属材料,车窗玻璃为较厚的玻璃材料,导室外无线信号在高速列车内的穿透损耗较大，给车体内的无线覆盖带来较大困难。
不同的入射角对应的穿透损耗不同，当信号垂直入射时的穿透损耗最小.当基站的垂直位置距离铁道较近时，覆盖区边缘信号进入，车厢的入射角小，穿透损耗大.实际测试表明，当入射角小于10度以后，穿透损耗增加的斜率变大。
TD-LTE在高铁场景覆盖下的关键性技术和方案分析
Science &Technology Vision 科技视界0概述随着铁路业务的不断增加,以及数字铁路发展需要,宽带、高效、可靠的无线通信服务是铁路公司和铁路乘客迫切需求。
TD-LTE 作为3GPP 国际组织推出的并拥有中国自主知识产权的LTE 长期演进(Long Term Evolution)宽带无线通信技术,能够实现更高的数据速率、更短的时延、更低的成本、更好的系统容量和覆盖质量。
TD-LTE 作为GSM-R 平滑过渡升级的解决方案,符合未来无线通信系统移动化、宽带化和IP 化的趋势,为铁路无线通信提供强大的业务承载平台。
而由于高铁的高速、车体强度大、电气化程度高等特点使得高铁的TD-LTE 覆盖技术标准高、难度大,需要不断深化研究覆盖方案,提升覆盖效果。
图1铁路TD-LTE 网络组网与拓扑结构1TD-LTE 在高铁深度覆盖和广度覆盖上面临的主要问题1.1穿透损耗大高速铁路的新型列车采用全封闭车厢结构,车箱体为不锈钢或铝合金等金属材料,车窗玻璃为较厚的玻璃材料,导室外无线信号在高速列车内的穿透损耗较大,给车体内的无线覆盖带来较大困难。
图2不同高铁列车的穿透损耗1.2多普勒频偏列车高速运动将引起多普勒频偏,导致接收端接收信号频率发生变化,且频率变化的大小和快慢与列车的速度相关。
高速引起的大频偏对于接收机解调性能提升是一个极大的挑战。
图3多普勒频移与移动终端距离的关系1.3切换频繁由于单站覆盖范围有限,列车高速移动将在短时间内穿越多个小区的覆盖范围,引起频繁的小区间切换,进而影响网络的整体性能。
图4高铁小区切换2高铁TD-LTE 组网关键性技术2.1高铁主干道组网技术高铁采用双通道RRU 进行覆盖组网,体积小,方便部署,同时可结合双通道天线实现MIMO ,可实现多个RRU 级联,降低工程实施难度利用MIMO 提升网络数据业务速率;同时采用多RRU 小区合并,减少小区间切换,从而提升网络性能。
关于高铁场景下LTE网络的规划与优化研究
关于高铁场景下LTE网络的规划与优化研究摘要：随着我国经济的发展，区域沟通和联系日益紧密，为了缩短区域联系的时间，进而为地区联合发展提供更加有利的条件，我国在高铁技术的不断完善下进行高铁实践并取得了显著的成果。
从目前的具体研究来看，高铁系统因为列车的速度快，所以在信号传输等方面有了更高的要求，为了达到高铁整体效率和质量提升的目的，我国在信号网络传输方面加大了研究力度，最终产生了LTE网络。
LTE网络在目前的高铁场景中被广泛的应用，主要是因为此种网络的灵活性较强，网络节点和系统的复杂程度比较低，所以系统延迟的情况会得到有效的解决。
总而言之，LTE网络对于高铁的健康发展有着重要的作用，所以在高铁场景下进行LTE网络的科学规划和应用优化十分的重要。
基于此，本文展开高铁场景下LTE网络的规划和优化研究。
关键词：高铁场景；LTE网络；规划；优化高铁是我国经济发展和社会进步的产物，是区域联系强化和沟通加强的重要方式。
强化高铁的发展和建设无论是对于区域经济的进步还是对于我国整体经济的发展都有着积极的作用。
从目前的研究来看，高铁的发展需要先进的技术来支持，又因为高铁是综合性和系统性的工程，所以各方面的技术提升都要进行考虑。
就目前高铁的运行来看，其运行的调整以及安排需要网络信号的传输，而传统网络因为节点和系统的复杂性较强，所以信号传输可能会发生迟滞或者是混乱的情况，这种情况的存在给高铁运行带来了严重的安全隐患，所以必须要进行根除。
在网络技术研究深化的基础上，LTE网络的利用率在不断的提升，此种网络非常符合高铁的现代化发展要求，所以在高铁环境下进行此种网络的规划和优化现实意义十分的显著。
一、高铁场景下LTE网络的规划（一）站间距规划在高铁场景下要进行LTE网络的规划，首先要做的工作就是做好站间距的规划。
在高铁场景下，车速和车体材料特殊性的对链路预算会产生两方面的影响，这种影响体现在穿透耗损的增加和解调门限要求的提高上。
高速铁路TD-LTE网络覆盖方案研究及应用
因为单个基站覆盖范围是有限度的，所以铁路沿线需设置很多的基站，由于高铁运行速度非常快，接收机必须频繁切换小区。以列车行驶速度300km/h为例，用户大约12s就要切换一次。频繁的切换会降低网络性能，增加掉线的几率，使用户通信质量大大降低。
2改善高铁TD-LTE网络覆盖的方案与应用
高速铁路TD-LTE网络覆盖方案研究及应用
摘要：随着4G网络的大规模部署，高速铁路沿线场景下的多普勒频移、车厢穿透损耗、小区频繁切换等关键问题影响着4G网络的覆盖，本文因此分析了这些问题的来由，并对解决方案及应用进行了探讨。
关键词：TD-LTE；网络覆盖；高速铁路；应用
目前，我国高速铁路总里程已超过1万公里，接近世界高铁运营里程的一半。伴随着高铁的飞速发展，运营铁路上2G/3G通信方案已难以满足用户对高速数据业务的需求，由于高铁用户中商务人士比例较高，他们对高质量的数据业务要求很迫切，TD-LTE方案是解决这一问题的最佳平台之一，因此在高铁沿线覆盖TD-LTE成为中国移动公司展现品牌优势的主战场。但是高铁环境与常规移动通信场景有着显著差别，其关键问题[1，2]包括：（1）列车运行速度快，正常运营速度可达200～350km/h，多普勒频移导致接收性能恶化；（2）高铁车厢对无线电信号穿透损耗大，高出普通车厢10dB左右；（3）小区切换频繁，影响网络整体性能。此外，高铁沿途复杂的地形地貌、线状覆盖区域特点等也是高铁TD-LTE网络覆盖方案需要考虑的因素。本文针对相关问题探讨了改善高铁覆盖TD-LTE方案及应用。
1.2车厢穿透损耗
高铁列车车厢为全封闭结构，箱体材质为不锈钢或铝合金，车窗玻璃厚度较大，因此室外信号在车厢内穿透损耗较大。经测试，高铁新型列车CRH型、T型、K型、D字头型和庞巴迪型的车体穿透损耗分别为10dB、12 dB、14 dB、20 dB和24 dB，所以车厢穿透损耗一般以庞巴迪型列车进行考虑，穿透损耗至少取24 dB。
高铁环境下TD-LTE基站规划的研究
高铁环境下TD-LTE基站规划的研究高铁环境下TD-LTE基站规划的研究随着高铁的快速发展，越来越多的人选择乘坐高铁进行长途出行。
然而，在高铁运行过程中，移动通信信号的稳定性和可靠性却面临着巨大的挑战。
为了保证高铁上的通信质量，TD-LTE基站的规划和布局显得尤为重要。
本文将研究高铁环境下TD-LTE基站规划的相关问题。
首先，高铁运行速度快、时刻在变动，因此TD-LTE基站的规划需要考虑高速移动环境下的特殊要求。
由于高铁运行速度较快，信号的传播时间极短，需设计更灵敏的接收系统。
此外，高铁运行时会经过多个基站覆盖区域，频繁切换基站会造成通信中断，因此需要优化切换算法，减少通信时延，提高用户的移动体验。
其次，高铁经过的地域复杂多变，地形、建筑、植被等都会对信号的传播产生干扰，影响通信质量。
根据高铁沿线的地理环境，合理选择基站的布设位置，可有效降低通信干扰。
在需求高密度覆盖的区域，应加强基站的部署密度以减少用户间的双跳延时。
同时，在高铁经过山区等地形复杂的地方，还需考虑地形因素对信号传播的影响，合理安排基站布局，提高覆盖效果。
此外，高铁上移动终端数量庞大，传输数据量巨大，对基站的信号处理能力提出了更高的要求。
对于基站的处理器和存储容量，需要进行充足的优化和加强，以满足高铁上用户的通信需求。
在高密度的人流区域，可以采用MIMO（多输入多输出）技术，提高网络容量和覆盖范围。
最后，高铁沿线的TD-LTE基站规划还应考虑环境保护和节能减排。
高铁对环境的影响不可忽视，因此在选址和建设基站时，应尽量减少对自然环境的干扰，并充分利用已有的基础设施，提高资源利用率。
在高铁基站的建设和维护过程中，采用节能技术，降低能源消耗，减少对环境的不良影响。
总的来说，高铁环境下TD-LTE基站规划需要综合考虑高速移动、复杂地理环境、大数据处理能力和环境保护等多重因素。
通过科学的规划和布局，可以提升高铁上的通信质量，为乘客提供更加便捷的网络服务。
高速铁路TD-LTE网络覆盖关键问题探讨
高速铁路TD-LTE网络覆盖关键问题探讨作者：李世成马力君来源：《中国新通信》 2017年第15期【摘要】随着网络技术的快速发展，高速铁路成为连接全国各地、方便人员往来的重要途径，而TD-LTE 则是我国具有自主知识产权的新一代移动通信技术，因其具有带宽大、时延短的优势，将其应用在高速铁路网络通信中无疑能够进一步提高铁通信体验。
本文将从覆盖、多普勒频移、切换三个视角对其网络覆盖关键问题展开分析，以为高度铁路网络全覆盖提供帮助。
【关键词】高速铁路 TD-LTE 网络覆盖关键问题前言：随着我国高速铁路的快速发展，网络覆盖问题日益凸显，尤其是高速铁路普遍运行速度较快（时速≥ 200km/h），网络信号在穿透车体时损耗较大，使得信号在不同场景中强弱尤为明显，所以围绕高速铁路TD-LTE 网络覆盖存在的关键问题展开深入研究与分析将成为TD-LTE 推广使用的当务之急。
一、高速铁路TD-LTE 网络覆盖问题高速铁路TD-LTE 网络有助于提高数据业务处理效率，使得乘客能够获取理想的网络服务。
然而，由于数据业务量大，TD-LTE 网络覆盖主要存在以下两个问题：1.1 链路覆盖由于当前我国高速铁路建设多处于城市边缘地带，视野开阔，周围建筑物对网络信号的干扰小，基站与高速铁路列车信号的传输为直视径传输，所以在链路覆盖方面必须重点关注如下问题：①发射端。
工作频率1890MHz、最大发射功率43dBm、基站天线增益18dBm、馈线及接头损耗0.5dB。
② TD-LTE 网络终端接收电平为-110dBm。
③储备。
阴影衰落余量与慢衰落储备的比值在4.05dB；信号穿透车厢厢体时的损耗24dB；储备总计28.05dB；允许的最大路损111.66dB。
④覆盖。
站点高度、杆距铁路垂直距离、1km 处路损、覆盖半径分别需要35m、200m、119.54dB、0.593km，而实际则为10m、100m、127.06dB、0.396km[1]。
四川高铁TD-LTE网络覆盖解决方案探讨
（ １】多普勒频偏 铁 路线 一 般呈 线状 分布 ，因此 铁路 沿线 的基 站 也呈
差较大 ，总体地形多 山Ｊ ｌ Ｉ 河流 ，四川 的高速 铁路就贯 穿于
这些典型 的地形地貌之 间。除了面 临常规地 理条件下ห้องสมุดไป่ตู้设
高 铁Ｔ Ｄ— Ｌ Ｔ Ｅ网络 所 面 临 的 困难 之 外 ，四 川 的 高 铁 Ｔ Ｄ—
区域 铁 路 附近 其他 区域覆 盖 由公 需覆盖 网解 决 专 网信 号只覆 盖 铁路 。 不覆
设置较 多的基站 。
３ 、高铁Ｔ Ｄ — Ｌ Ｔ Ｅ 网络 覆盖 常规解 决 方 案
（ １） 专 网组网方案
通常 情况下 ，解决高铁下 的Ｌ Ｔ Ｅ网络 覆盖 可 以采用专 网、公 网两种覆盖方案 ，两种覆盖方 案比较 如表２ 所示 。
［ ＝ ＝ 二
ｌ ＝二羔
圈１ 多瞢轴频移示意圈
表２ 高铁组网方式对 比
ｆ ｄ ＝ 丢 ｖ ｅ ． ｏ ￣ ｆ ｏ — — 下 行 频 率 ｎ — — 上 行 频 率
从式 （ １ ）可 以看 出 ，用户移 动方 向和 电磁 波传播 的
项目
专 网方 式
公网方式 高速 铁路 和 铁路 附 近 区域均
覆盖 只 覆 盖高 速铁 路 带状 区域 ，
需求 ，提 出相应的解决方案 。
高 速移动的用户频繁 改变与基站之 间的距 离 ，频移现 象 非常严重 。运 动速度越快影 响越大 。多普勒 效应显著 ，
会 影响无线通信 质疑 （ 载干 比） ，影响的程度 与频偏的变
２ 、高铁Ｔ Ｄ — Ｌ Ｔ Ｅ 网络覆盖面临 的挑战
TD-LTE高铁覆盖组网方案及关键技术研究
TD-LTE高铁覆盖组网方案及关键技术研究何承亮【摘要】With the rapid development of modern Chinese society and economy, high-speed railway area now becomes an important scene for users to experience network quality. The rapid development of high-speed railway puts forward higher requirements for the coverage quality of mobile communication network while bringing convenience to people's daily travel. And how to build up a mobile communication network suitable for the high-speed rail scene becomes a new problem at present. From the practical application of high-speed rail, and based on the research of key technology for Multi RRU common cell, the problem of high-speed railway coverage and capacity requirement is solved, and this is of certain guiding significance for the construction of similar network coverage of high-speed rail scene.%随着现代中国社会经济的高速发展,高速铁路区域已成为用户体验网络质量的重要场景.高速铁路迅猛发展,给人民群众日常出行带来便利的同时,对移动通信网络的覆盖质量也提出了更高要求.怎样建设满足高铁场景下的移动通信网络,成为目前新的问题.从A高铁实际应用出发,通过多RRU 共小区等高铁组网关键技术解决A高铁覆盖及容量需求,对类似高铁覆盖场景的建设组网具有一定的指导意义.【期刊名称】《通信技术》【年(卷),期】2017(050)011【总页数】4页(P2545-2548)【关键词】高铁;关键技术;覆盖;容量【作者】何承亮【作者单位】中国移动通信集团安徽有限公司池州分公司,安徽池州 247100【正文语种】中文【中图分类】TN915.02A高铁由南京南站起始，经马鞍山东站、芜湖站、铜陵站、池州站，跨安庆长江铁路大桥后，抵达铁路安庆新站，全长257 km。
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农村场景类似 ，重点 以解 决覆盖为 目标 。影响 Ｔ Ｄ． Ｌ Ｔ Ｅ系统 勒频移效应 、上下信道相 关性减弱 以及频繁切换和 重选 困难
等 问题 。
（ １ ） 多普勒 频移 ： 终端在移 动 中会 产生 多普勒频 移 ， 由
于基站 发射和 接收 频率不 一致 ，使得解 调性 能下 降。移动
面都有 比较高的要求 ，实现 高速移动场景的 良好覆盖对 Ｔ Ｄ．
Ｅ在高速铁路场景
工 程 设 计 中一 些 关 键 问题 进 行 浅要 的探 讨 。
公网之 间分离， 最大程度 上满 足高速铁路和周边区域 的覆盖
要 求 。专 网组 网除了在车站和 列车停 留区域与大 网允许切
组网的方式适合用于高速铁路覆盖 ， 多Ｒ Ｒ Ｕ可用于扩大覆盖 范围， 超级小区技术可 以缓解终端驻留小区时间过短问题 ， 保 证终端随机接入流程在单个小区内完成 ，减少频繁切换 引起
的掉话。
关性变弱， 随着速度的提 高其 赋形增益也会下降 。
（ ３ ） 频繁切换和重选 不及 时： 终端 高速移动导致终端穿越 切换区的时问变 短。当终端穿越切换区的时间小于系统处理
速 度越快 ， 多普勒 频移也越 大 ， 基站信号接 收性能 恶化越厉
害。
２ ． ３超级 小 区技术
在满足 网络容量的前提 下， 加 大基站 的覆盖范围， 减少频 繁 切换 。Ｂ Ｂ Ｕ ＋ Ｒ Ｒ Ｕ 组 网方 式 将 相 邻 多个 站 址 的 Ｒ Ｒ Ｕ 通过
光纤串联， 配 置 为 一个 小 区 ， 接入一个 Ｂ Ｂ Ｕ 处理 。 Ｂ Ｂ Ｕ ＋ Ｒ Ｒ Ｕ
换外 ， 沿 线 采 用 链 形 邻 区 设 计 ，不 与 大 网 发 生 切 换 。可 以很
ｌ场景 特点
１ ． １信道 传播环 境 简单 、 移 动终端 速度 快
高速铁路轨道地面或悬空架设， 周围 ３ ０米 内无建筑物 ， 周边基本无超过三层的建筑物 。 基站天线主要架设在铁塔上，
一
摘要： Ｔ Ｄ－ Ｌ Ｔ Ｅ作为新一代通信技 术， 在２ ０ １ ２年大规模开展 了商业 网建设 ， 高速移动 场景 的无线 网络建设长期以来一直 是移动通信技 术发展的难点 ， 尤其像 高铁 平均车速在 ２ ５ ０ 公里， 小时， 多普勒频移现 象和小 区间频繁切换 问题更为突出。
文章针对在 高速铁路场景下的 Ｔ Ｄ — Ｌ Ｔ Ｅ无线组 网方案 中一些 关键 问题进行 了探讨 ， 为后续 的高速场景组 网提供参考。
关键词： Ｔ Ｄ— Ｌ Ｔ Ｅ； 高速 铁 路 ； 专 网组 网 ； 关键 问题
中图分类号： Ｔ ９ ９ ３
文献标识码： Ａ
文章编号： １ ６ ７ ３ 一 ｌ １ ３ １ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ５ — ０ １ ６ ４ — ０ ２
要使 Ｔ Ｄ— Ｌ Ｔ Ｅ系统在高速铁路场景能具有很好 的无线覆 盖和业务体验， 必须通过网络规划或技术手段解决上述 问题 。 ２ ． １专 网组 网 专网覆 盖将覆盖高速铁路沿 线的原有基站设备 、 传输、 天 馈 等无 线设备独立于覆盖周边低速 区域 的网络 ， 以专用 网络 覆 盖高速铁路沿线 ， 通 过频率设置和参数配置 ， 保证专 网和
２ ０ １ ３ 年第 ５ 期
信 息 通 信
Ｉ ＮＦ ＯＲＭ ＡＴ Ｉ ＯＮ ＆ ＣＯＭ Ｍ ＵＮＩ ＣＡＴＩ ＯＮＳ
２ Ｏ１ ３
（ 总第 １ ２ ７期）
（ Ｓ ｕ ｍ ． Ｎ ｏ １ ２ ７ ）
高速铁路 场景 Ｔ Ｄ＇ Ｌ Ｔ Ｅ组 网的关键 问题探 讨
陈 伟 杰
（ 广东省 电信规划设 计院有 限公 司， 广 东 广州 ５ １ ０ ６ ３ ０ ）
好 保证高铁的用户在高速移动 时切换和 重选 的路 径， 提 高通
信 质量 ；有 利 于 应 用 专 用 于 高 速 场 景 的无 线 资源 管 理 算法 、
切 换和 重选 策略和 网络参数值 ， 从而更好地提高整个 网络 的
质 量。
般高于周边的树木和建筑物 ， 反射物较少 ， 无线传播环境与
（ ２ ） 智能天线波束赋 形效果变差 ： 智 能天线通过利用上行 信 道得 到的 Ｅ Ｂ Ｂ权值实时生成主瓣指 向 目标用户的波束 ， 从 而实现 目标用户接收信号功率最大化。智能天线快速下行赋 形要求上、 下行信道必须 具备互易性 ， 下行 的波束赋形依赖于 上行的信道估计 结果 。在高速移动环境 下，上下行信道的相
切 换 的 最 小 时延 ，则 切 换 流 程 无法 完 成 导 致 掉 话 。高 速 铁路
２ ． ４ 自适应 频偏校 正算 法
对于高速移动的用户， 多普勒频偏往往非常大 ， 对于基站 接收机来说，估计和发射机之 间的频率误差并完成频率误差 校正是接收机必须完成的功能，否则将对链路性能造成很大 影响， 另外， 基站接收机还需要应对频偏快速变化 的问题 ， 即 保证能够迅速跟上频偏变化速度 并进行有效的补偿 。适应频 偏校正算法 ，能在基带层面实时地检测 出当前子帧频率偏移
预计到 ２ ０ ２ ０年 ， 我国将建成 １ ６ ０ ０ ０公里的高速铁 路， 届 时我 国高速铁路的总里程将位居世界第一。另外， ２ ０ １ ２年 国
内新 开 通 铁 路 ６ ３ ６ ６公里 ， 高铁达 ３ ６ ０ ０公 里 ， 是２ ０ １ １ 年 的三
倍 多。经过多轮 大捉速之后， 动车组时速普遍超 过 ２ ０ ０ ｋ ｍ／ Ｈ， 武广 、 京沪、 沪杭等高速铁路达到 了 ３ ５ ０ ｋ ｍ ／ Ｈ， 在这种高速移 动场景下 ， 多普 勒频移 、 小区选择与重选 、 切换 、 穿透损耗等方
高速移动通信性能的关键因素是高速移动状态下产生的多普
２ ． ２ 站址 选择
高速铁路列车车体由金属钢板构成，穿透损耗很大。信 号发射方 向与车体运动方 向组成的夹角称 为信号掠射角。当 掠射角很小时， 信号需穿透厚度加大 ， 信号穿透损耗相应 也加 大， 为 了进 一步 降低车体穿透 损耗 的影响 ， 运营商在建设基站 时， 网络建设者应该尽量使基站靠近铁路， 保证基站与铁 路垂