TDLTE高铁覆盖邻区设置方案研究.docxVIP

四网协同发展中国移动通信集团设计院第20届新技术论坛论文集TD．LTE高铁覆盖邻区设置方案研究高宏亮，王刚，苏晨黑龙江分院摘要：随着高铁和移动通信的快速发展，铁路快速化及信息化已成为必然趋势。介绍了高铁覆盖面临的 3大挑战及针对高铁覆盖的特殊性而采用的关键技术，重点分析了高速铁路环境下的邻区设置方案。关键词：高铁，TD．LTE，邻区设置2．2切换频繁l引言由于单小区覆盖范围有限，列车高速移动将在近年来，中国的高速铁路建设突飞猛进，按照短时间内穿越多个小区的覆盖范围，引起频繁的小国家规划，“十二五”期间我国将基本建成快速铁路区间切换，进而影响网络的整体性能。当高速铁路网，营业里程达4万km以上，基本覆盖省会及列车以350km／h的速度运行时，列车穿越不同基50万人口以上城市。由于列车速度的提升及车体结站间的时问将会小于10s，列车内的用户将在非常构的改变等因素，传统的通信网络已经不能适应高短的时间内穿过多个信号小区，引起频繁切换。一速列车通信环境，导致高铁上的移动通信质量恶化。旦切换失败的次数增加，会导致掉话率增加。同时，因此，如何在高速移动环境下保持好的网络覆盖和如果列车内所有用户直接与车外的基站进行直接通通信质量是对LTE技术的挑战。本文主要刘针列高信，都需要切换，容易引起信令风暴，导致掉话和 铁覆盖的特殊性而采用的关键技术进行介绍，并重网络的阻塞。点对邻区设置方案进行分析。2．3穿透损耗大高速铁路的新型列车采用全封闭车厢结构，车2高铁覆盖面临的3大挑战厢体为不锈钢或铝合金等金属材料，车窗玻璃为较高铁的运行速度快，并且高铁建设环境包罗万厚的玻璃材料，导致室外无线信号在高速列车内的 象，除了城市和平原，还有高山、丘陵、戈壁、桥穿透损耗较大，给车体内的无线覆盖带来较大困难。梁和隧道等，基本上涵盖了所有的无线衰落场景。不同列车由于材质以及速度上的差异，其对于无线 列车运动速度的提高导致较大变多普勒频移和信道信号的穿透损耗差别很大。表2给出不同材质列车的多样性相结合使得信道的动态衰落特征非常恶的穿透损耗。劣，给高速通信带来很多问题。表2不同材质列车穿透损耗2．1多普勒频移车型列车材质损耗(dB)列车高速运动将引起多普勒频偏，导致接收端普通列车铁质12接收信号频率发生变化，且频率变化的大小和快慢CRHI(庞巴迪列车1不锈钢24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。表1给出了不同CRH2(部分动车1中空铝合金车体14移动速度、不同频段的多普勒频移的范围。CRH3(京津城际)铝合金车体29CRH5(I珂尔斯通1中空铝合金车体22表1不同移动速度、频段多普勒频移1．9G2．6G3针对高铁覆盖难点而采用的关键技术移动速度(km／h)上行频偏下行频偏上行频偏下行频偏(Hz)(Hz)(Hz)(Hz)3．1应对多普勒频移120422211578289首先3GPP规范已考虑对较大多普勒频偏的容3001056528l446723忍能力，在系统侧OFDM系统子载波间隔的选择3501232616l686843取决于频谱效率和抗频偏能力的折中。在保持足够74中国移动通信集团设计院第20届新技术论坛论文集四网协同发展抗频偏能力的条件下采用尽可能小的子载波间隔；极化方式为双极化；②支持F频段(1880～l920MHz)、为将多普勒频移影响降低到足够低的水平，应该将A频段(2010～2025MHz)、D频段(2575～2635MHz)；予载波间隔设置在11kHz以上。仿真表明，在3GPP③增益不低于20dB。考虑天线旁瓣衰落，建议站点规范子载波间隔15kHz设置下，在350km／h移动离铁轨150m内采用水平波束宽度33。天线，大于150m速度下的系统吞吐量只比30km／h下的系统吞吐量采用650天线。略微下降。在终端侧高铁场景，如发生重选，切换，另外，低质量天线带来长期的成本投入，图l列车加减速，高速通过站点抱杆等，都会发生频偏为不同质量天线成本投入对比，从中可以看出，在突变，需要终端能够及时调整，跟踪上频偏的变化，建网之初，高质量天线投入为普通天线的2．5倍，5年否则有可能导致性能急剧下降，甚至失步或脱网。后，高质量天线投入约为低质量天线的0．5倍。终端跟踪频偏的能力跟厂家具体实现相关。其次，主设备／‘家采用频偏校正算法来降低多普勒效应。 频偏校正算法的原理为根据接收的上行信号频率进 行频偏估计，然后在基带侧对频偏信号进行频率校 正，提高上行信号解调性能。3．2共小区技术减少切换次数LTE共小区组网技术简单来说即多个RRU覆盖区域合并为一个小区，扩大单小区覆盖范围，降低切换和重选次数。不同基站的射频模块采用相同图1不I司质量天线成本投入对比的频率及参数设置，在逻辑I：设置为同‘小区。通过将相邻的射频模块设置为同一小区，可以有