高速铁路覆盖解决方案分析

．－目薅　：苏华鸿：高速铁路ＧＳＭ—Ｒ　Ｔ程隧道覆盖技术方案　

三　Ｃ　兰．　ｏ　∞　＝￡　ｏ　３　＿－－　Ｌ＿Ｉ　口　同　速铁路⑤　一　工程隧道　

覆盖技术方案　Ｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄＲａｉｌｗａｙＧＳＭ－Ｒ　Ｐｒｏｊｅｃｔ　Ｔｕｎｎｅｌ　Ｃｏｖｅｒａｇｅ　Ｓｏｌｕｔｉｏｎ　

苏华鸿　Ｓｕ　Ｈｕａｈｏｎｇ　１９６５年毕业于北京邮电学院无线系。中讯邮电　咨询设计院教授级高工，享受国务院政府特殊　津贴，ｊｂ京邮屯　电子工程系兼职教授，京信　通信系统（广州）有限公司无线业务技术总监。　摘要对隧道覆盖涉及的几个重要技术问题进行分析，其　

中包括无线覆盖组网方式、时延色散的分析和解决办法、铁　路站间话务自适应技术、光纤直放站上行噪声的分析以及上　下行链路的场强预算。　关键词　高速铁路ＧＳＭ—Ｒ隧道覆盖　光纤直放站　泄　

漏电缆　

Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｉｔ　ａｎａｌｙｚｅｓ　ｔｈｅ　ｋｅｙ　ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ｉｓｓｕｅｓ　ｏｎ　ｔｕｎｎｅｌ　ｅｏｖｅｒ－　ａｇｅ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ　ｔｈｅ　ｒａｄｉｏ　ｃｏｖｅｒａｇｅ　ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ，ｔｈｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　

ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｉｍｅ　ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ，ｔｈｅ　ｔｒａｆｆｉｃ　ａｄａｐｔｉｖｅ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｂｅ—　

ｔｗｅｅｎ　ｒａｉｌｗａｙ　ｓｔａｔｉｏｎｓ，ｔｈｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｏｐｔｉｃａｌ　ｆｉｂｅｒ　ｒｅｐｅａｔｅｒ　ｕｐ　

ｎｏｉｓｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｆｉｅｌｄ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ｂｕｄｇｅｔ　ｏｆ　ｕｐｌｉｎｋ　ａｎｄ　ｄｏｗｎｌｉｎｋ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ　Ｈｉｇｈ—－ｓｐｅｅｄ　ｒａｉｌｗａｙ　ＧＳＭ－Ｒ　Ｔｕｎｎｅｌ　ｃｏｖｅｒａｇｅ　Ｏｐｔｉｃａｌ　ｆｉｂｅｒ　ｒｅｐｅａｔｅｒ　Ｌｅａｋａｇｅ　ｃａｂｌｅ　

０前言　

ＧＳＭ—Ｒ系统是常规ＧＳＭ技术应用到铁路系统　

的技术延伸，除了可以完成ＧＳＭ的基本功能外，还　

总５５５期第１期　

２０１５年１月　河南科技　

Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｈｅｎａｎ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｖｏ１．５５５．Ｎｏ．１　

Ｊａｎ，２０１５　

基于“基站＋村通宝’’的高速铁路专网覆盖解决方案研究　

李海胜赵慧　

（郑州铁路职业技术学院，河南郑州４５００５２）　

摘要：由于ＣＲＨ动车组车体密封性好、车速快、损耗高，车厢内的通信质量明显下降，现有ＧＳＭ网络无法为　

高速列车提供服务。通过对列车的穿透损耗进行测试与分析，引入标准传播模型以及对地貌因子的校正、小区　

重选及切换，建立行驶列车中乘客的话务模型和数据业务模型，提出了基于“基站＋村通宝”的高速铁路覆盖解　

决方案，以解决和优化列车提速后通信质量差、掉话、接通率低等问题。　

关键词：ＧＳＭ；高速铁路覆盖；解决方案：村通宝　

中图分类号：ＴＮ９１４　文献标识码：Ａ　文章编号：１００３—５１６８（２０１５）０１—００１５—０３　

Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｏｎ　ｔｈｅ　Ｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｈｉｇｈ－Ｓｐｅｅｄ　Ｒａｉｌｗａｙ　Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ｃｏｖｅｒａｇｅ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　

“Ｂａｓｅ　Ｓｔａｔｉｏｎ＋Ｖｉｌｌａｇｅ—ｔ０一Ｖｉｌｌａｇｅ　Ｃｏｖｅｒａｇｅ”　

Ｌｉ　Ｈａｉｓｈｅｎｇ　Ｚｈａｏ　Ｈｕｉ　（Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ　Ｒａｉｌｗａｙ　Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ＆Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ　Ｈｅｎａｎ　４５００５２）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｅｃａｕｓｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｇｏｏｄ－ｓｅａｌｉｎｇ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ｆａｓｔ　ｓｐｅｅｄ，ａｎｄ　ｈｉｇｈ　ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ　ｏｆ　ＣＲＨ　ｔｒａｉｎｓ，ｔｈｅ　

ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｈａｓ　ａｎ　ｏｂｖｉｏｕｓ　ｄｒｏｐ　ｉｎｓｉｄｅ　ｔｈｅ　ｃａｒｒｉａｇｅ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｅｘｉｓｔｉｎｇ　ＧＳＭ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｃｏｕｌｄ　ｎｏｔ　ｐｒｏｖｉｄｅ　

【摘要】　【关键词】　高速铁路ＴＤ—ＬＴＥ网络覆盖方案研究　杨一帆　（中国移动通信集团设计院有限公司广东分公司，广东广州５１０ｔ）《）（））　ｉｉ网规网优　ｉ　

针对高速铁路ＴＤ—ＬＴＥ网络覆盖展开研究，首先分析在高铁部署ＴＤ　ＬＴＥ网络所面临的问题，然后通过链路预算得　出在不同服务等级下的建议站间距，最后通过仿真论证覆盖方案的科学性。事实证明，该方案能有效指导高铁　ＴＤ．ＬＴＥ网络的规划与建设。　高铁覆盖ＴＤ．ＬＴＥ链路预算　中图分类号：ＴＮ９２９　５　文献标识码：Ａ　文章编号：１００６一１０ｌ０（２０１４）一１８－…１３一（｝５　

１引言　经过１０多年的高速铁路建设，我国目前已经拥有　全世界最大规模以及最高运营速度的高速铁路网，总　里程达到１０　４６３公里，　“四纵”干线基本成型，运营　里程约占世界高铁运营里程的４５％，稳居世界高铁里　程榜首。　伴随着高铁的建设，我国通信运营商也积累了较　为丰富的高铁无线网络建设经验，在武广、广深港等　收稿日期：２０１４一（）５—１５　责任编辑：袁婷ｙｕａｎｔｉｎｇ＠ＩＴｌｂｃｏ１］１．ｃｎ　运营铁路上已有成熟的２Ｇ／３Ｇ覆盖运营实例。然而目　前方案仅限于２Ｇ／３Ｇ的应用，仍然存在带宽不足的问　题，未能满足用户对高速数据业务的需求。ＴＤ—ＬＴＥ　网络的商用为数据业务的承载提供了一个更宽阔的平　台，高铁沿线部署ＴＤ—ＬＴＥ网络将是下一步高铁无线　网建设的必然趋势。　２高速铁路ＴＤ．ＬＴＥ覆盖问题分析　２．１多普勒效应　无线电发射机在高速列车上进行通信时，由于发　射机与接收机的相对运动，无线电波会产生“多普勒　效应”，因此发射机的信号频率在到达接收机时会产　秒罢　蒜Ｉ１３２０１　８　Ｉ　４年第１期Ｉ

　生一定的频率偏差【１ｊ。　当列车相对基站运动时，多普勒频移变化将由下　式给出：　（ｆ）＝厂ｍ　ｃｏｓＯ（ｆ）　（１）　其中，　为多普勒频移，Ｃｍ　＝ｆ　／ｃ；　为载波频　率（单位为Ｈｚ）；　为火车速度（单位为ｍ／ｓ）；ｃ为　光速（单位为ｍ／ｓ）。角度０（ｆ）由下式计算：　ｃ０ｓ　））　ｄ　ｏ－ｖ　ｔ，Ｏ＜＿ｔ＜＿２ｄｏ／ｖ（２）　其中，ｄ　为火车到。点的初始距离；Ｏ为基站到铁　轨的垂线的垂足；以为基站到铁轨的距离。　根据式（１）可知，由于ｃｏｓ０（ｔ）的存在，距离基站　越远，多普勒频偏就越大，反之则频偏越小；运行在　小区边缘的火车频偏最大，而在经过基站近端。点时　频偏最小。因此，为了减少多普勒频移对网络性能的　影响，建议尽量远离铁路建站，且尽量避免天线覆盖　方向和铁路平行。　根据式（１）可知，最大频偏　：　＝　／　，则依　此计算不同频段在不同车速下的最大频偏如表１所示：　表１　不同车速下的最大频偏　２００　２５０　３００　３５０　４００　４５０　５００　５５０　６００　最大频偏／｝　＼　ＴＤ－Ｓ／　Ｆ频段‘　３７１　４６２　５５５　６４８　７３９　８３３　９２６　１　０１７　１　１１０　ＴＤ—Ｌ　ＴＤ—Ｌ　Ｄ频黝　４８２　６０２　７２３　８４３　９６３　１　０８４　１　２０４　１　３２５　１　４４５　由表１可见，随着车速的不断提高，最大频偏值越　来越大，多普勒频移的影响也越来越明显。多普勒频　移的最大影响是造成接收机解调性能的下降，直接影　响到小区选择、小区重选和切换等性能。　对于ＴＤ—ＬＴＥ频段，由于多普勒频移较大，一　般设备厂商都会有相应的频偏校正技术。目前业内　各厂家ＴＤ—ＬＴＥ设备均支持频偏校正技术，容忍能　力为１　４ｏ０—２　０００Ｈｚ，能够满足高速铁路场景下的多　普勒频偏校正需求。而鉴于Ｄ频段频偏范围更大，建　议采用Ｆ频段进行高速铁路覆盖，以降低多普勒频移对　接收机的影响。　１　４　ｌ　蓉　募　２．２切换影响分析　在高铁场景下，由于列车运行速度非常快，用户　将快速地从一个小区进入到另一个小区，从而造成频　繁切换，这样一方面会给网络资源带来很大的压力，　另一方面为保证高速运行下的切换成功率带来了很大　难度。　针对频繁切换的问题，目前主流做法是采用光纤　拉远组网和小区合并技术，将相邻若干个子小区合并　成一个小区，这样同小区内将不存在切换，从而在整　个路段减少切换次数，同时也降低了切换失败的可能　性。　为保证移动终端的切换和通话质量，相邻小区　需要有一定的信号重叠覆盖区。列车在高速运行情况　下，需设计足够的重叠覆盖区长度，以确保移动终端　有足够的时间完成切换。切换重叠覆盖区长度由切换　时间和列车运行速度决定。从试验网的测试来看，　ＴＤ－ＬＴＥ系统的切换时延在２００ｍｓ以内、切换带的距离　控制在１００ｍ以内即可，按照现有铁路覆盖的重叠接入　方式，需保留１个发射点进行双路馈入。　２．３车体损耗分析　高速铁路运行的车辆一般为ＣＲＨ车型，该列车分　为ＣＲＨ１、ＣＲＨ２、ＣＲＨ３和ＣＲＨ５这４种。广东境内　铁路目前行驶的ＣＲＨ多为ＣＲＨ１、ｃＲＨ２和ｃＲＨ３型　列车。　ＣＲＨ列车采用密闭式厢体设计，增大了车体损　耗。各种类型的ＣＲＨＹｌＪ车具有不同的穿透损耗。在规　划设计时，为保证有足够的冗余度，应选取车体损耗　最大的ＣＲＨ１车型（庞巴迪列车）进行考虑，即车体　损耗取２４ｄＢ。　３高速铁路场景下ＴＤ—ＬＴＥ网络覆盖分析　３．１隧道外链路预算　本文结合高铁项目的特殊性以及目前中国移动　对ＬＴＥ的组网特点，对ＴＤ—ＬＴＥ的链路预算作如下　设定　：　（１）由于ＴＤ－ＬＴＥ系统是业务受限系统，且中国　

专题：Ｆｅｍｔｏ技术与应用　

高速移动场景下Ｆｅｍｔｏ覆盖解决方案　

朱向前，吴央，罗斐琼，康绍莉　

（大唐移动通信设备有限公司北京１０００８３）　

１　引言　家庭基站（Ｆｅｍｔｏ）技术具有组网高效灵活、成本低廉等特点，可以用于快速扩展网络覆盖，提升网络容　量，为用户提供更好的业务体验，具有广泛的应用前景。高速移动场景下的网络覆盖，如高速铁路，已　成为３Ｇ无线网络建设的重要组成部分。本文在对高速移动场景下网络覆盖问题进行研究和分析的　基础上。提出了一种采用家庭基站技术进行高速移动场景覆盖的解决方案。该方案可以改善或解决　高速铁路场景下移动覆盖中移动性管理、网络容量受限及车厢穿透损耗等问题，有效提升高速移动　场景下终端用户的业务体验。　关键词家庭基站；高速移动；覆盖　

ＴＤ．ＳＣＤＭＡ作为我国自主研发的３Ｇ移动通信系统，经　

过多年的大规模网络建设，网络覆盖已经日趋成熟。近几　

年，随着国内高速铁路的不断发展，高速移动场景下的无线　网络覆盖已经成为ＴＤ．ＳＣＤＭＡ网络建设的重要组成部　

分．在高速移动场景下为终端用户提供无缝的覆盖、更高　

的系统容量和数据速率，已经成为移动通信领域的重大挑　

战之一。　

作者针对高速移动场景下的网络覆盖解决方案进行　了研究和分析，提出了采用ＴＤ．ＳＣＤＭＡ　Ｆｅｍｔｏ技术进行高　速移动场景覆盖的解决方案。　

２高速移动场景介绍　

２．１　高速移动通信场景　

高速铁路作为一种安全可靠、快捷舒适、超大运量、低　

上海市科委重点基金资助项目（Ｎｏ．１０５１　１５００４０２１　碳环保的运输方式，已经成为世界铁路发展的重要趋势。截　

至目前．中国大陆投入运营的高速铁路已达６　９２０　ｋｍ，营运　里程居世界第一位．在建的高速铁路达到１０　０００　ｋｍ以上。　

时速３５０　ｋｍ的北京至天津、武汉至广州、郑州至西安、上海　至南京等高速铁路已开通运营，运营速度世界最高。上海市　

的磁悬浮高速铁路时速更是达到了４３１　ｋｍ。高速铁路的