快速公交BRT系統TD-LTE覆蓋方案探討

董勁文

【摘要】 隨著公共交通事業的高速發展，我國已在幾個大城市建設了快速公交BRT系統，目前三大運營商正大力發展4G業務，快速公交系統上也將實現TD- LTE網絡覆蓋。在快速公交BRT系統上進行TD- LTE覆蓋不同于其他場景下的TD- LTE覆蓋。我國目前采用TD- LTE- FI的覆蓋方式。文章中主要討論了快速公交BRT系統的特點以及提出了如何在快速公交BRT系統上覆蓋TD- LTE的方案。

【關鍵詞】 快速公交 TD- LTE 覆蓋 方案

目前我國已在幾個城市建設了快速公交系統，在快速公交系統上實現TD-LTE系統信號覆蓋，將是一個全新應用場景的研究。對于TD-LTE系統而言，由于采用了智能天線，MIMO等無線通信技術，對傳統的通信覆蓋特性以及覆蓋規劃帶來巨大的發展。但是對于快速公交BRT系統而言，是讓公交車運行在專用的公交車道上，雖然是行駛在道路上，但是具有軌道交通的特點。而TD-LTE系統在所選擇的天線數，以及頻率等都會對覆蓋效果有影響。因此如果想在快速公交BRT系統上實現高質量的TD-LTE覆蓋應該從天線類型，頻段，主控站，無線承載四個方面考慮。

一、快速公交BRT系統的特點

（一）快速公交BRT系統的設計特點。快速公交BRT系統是在城市交通網絡中設計出專用車道，而專用車道分為四個級別。第一個級別為混行車道，即公交車和其他機動車都可以使用。這種車道具有易于實現，充分利用道路資源的特點。第二級車道為路外側專用車道，這也是最常見的專用車道。這種車道對乘客的上下車來說十分便捷，但是這種車道同時會受到出租車上下客的干擾，并且沒有充分利用道路資源。而第三級專用車道為路中央專用車道，這種車道不會受到其他車輛的干擾，但是需要搭建專用乘車站臺。第四級專用車道為封閉式公交車專用道，這種車道不僅能夠保證公交車不會受到其他車輛影響，而且行進的路面狀況也會得到保障。但是這種車道的建造成本往往很高，且不易于建造。

（二）快速公交BRT系統的智能系統。快速公交BRT系統包含了動態調度系統，輔助車輛駕駛技術系統，信號優先系統以及乘客出行信息服務系統。動態調度系統能夠通過車輛定位從而實現測量的動態調度。輔助車輛系統是通過車輛的自動導向技術使車輛在行駛過程中保持平穩，保證車輛行進過程中的安全。信號優先技術是靠網絡控制車輛技術從而讓BRT車輛能夠在道路上優先行進。

（三）快速公交系統的站臺特點。快速公交系統的站臺與傳統站臺不同，它采取了封閉式站臺，因此可以在站臺內部安裝天線，從而接受和傳輸高速信號。而且在快速公交系統的站臺上擁有LED看板，從而讓乘客能夠清晰的了解到需要乘坐的車輛信息。

二、影響BRT系統覆蓋的因素

（一）無線承載對于BRT系統覆蓋的影響。在固定的TD-LTE系統載波帶寬下無線承載數量也是固定的，而每個無線承載的頻帶寬度也是相同的。為了讓每個用戶都能夠使用到這些資源就需要對系統承載進行改變，因此頻帶寬度和無線承載也會發生改變。在這樣的情況下，資源的變化會引起帶寬也進行變化，所以讓用戶使用網絡時速率會發生影響，也會對覆蓋程度進行影響。

（二）調制編碼方式對BRT系統覆蓋的影響。目前我國普及覆蓋的網絡系統為2G和3G系統。而TD-LTE系統主要采用了高階調制的方式，在這種調制方式下，編碼率十分的豐富。所以在這種情況下，如果用戶在固定無線承載情況下能夠將調制等級降低，那么編碼率也能夠隨之降低。在編碼率降低的情況下，TD-LTE系統可以覆蓋的更遠。由于城市快速公交BRT系統主要覆蓋的地域有所不同，所以可以在調制編碼方式上進行改變，從而改變TD-LTE的覆蓋范圍，讓所有乘客都能夠享受到TD-LTE系統覆蓋。

（三）天線類型對于BRT覆蓋的影響。目前TD-LTE最主要是使用了MIMO天線為系統提供增益。各種天線配置下的增益不同從控制信道上來講，上行控制信道在2天線下的接收分集增益為3db，在8天線下的分集增益為8db。而下行控制信道8天線相對于2天線的覆蓋增益為-1.5db。從業務信道上來講，上行業務信道的接收分集增益在2天線情況下為3db，在8天線下的情況下為8db，而下行業務信道的賦形增益在2天線的情況下為0db，在8天線下的賦形增益為5db，而8天線相對于2天線的覆蓋增益為3.5db。因此可以根據快速公交BRT系統的路線，以及城市公交情況的實際狀況進行天線的選擇。

（四）TD-LTE基站對于BRT覆蓋的影響

對于TD-LTE系統覆蓋來講，基站建設與各基站的協調直接決定了快速公交BRT覆蓋的質量。在幾代通信網絡的建設和優化實施過程中，我們積累了豐富的經驗，各類技術方案和手段都趨于成熟。借鑒以往在快速公交BRT系統中實現2G/3G網絡覆蓋的經驗，在該特殊場景下實現TD-LTE網絡覆蓋最為重要的一點是需要多建設TD-LTE基站。

三、BRT系統下進行TD-LTE覆蓋的方案

（一）BRT系統覆蓋的總體方案。在總體覆蓋上，可以在城市內每個公交站臺附近進行4G基站的鋪設，快速公交系統需要的公交站臺數量巨大，如果只采取多頻分合路器來將每個基站的信號進行合并很容易會出現信號互相干擾的問題。所以可以采取用不同的多頻分合器將信號進行分合。從具體方法上講，如果是第一級，第二級和第三級的專用道路可以使用寬帶全頻天線來進行覆蓋，具體可以在道路兩旁的路燈，交通燈上進行安裝。天線間距一般為1.25米左右，并且要注意應該垂直放置。對于第四級專用道路則可以采用泄漏電纜的方式進行覆蓋，實現區間無線信號的覆蓋。具體方法為鋪設上行電纜和下行電纜，綜合考慮建設成本，選取在合理的距離內設置節點。而為了保證在區域間的信號切換質量優秀，可以將信號源的距離控制在500米左右。

（二）解決頻率問題的具體方案。在TD-LTE系統下的各種通信系統工作頻段都不同，因此可以根據各種不同的頻率對頻率源進行要求。而在頻率資源足夠多的情況下也可以使用較低的頻段來解決道路覆蓋以及車內的頻率源少，信號差的問題。例如在A地區使用的頻段為1號頻段，信號傳輸到B地會有一定量的損耗，此時可以將1號頻段減弱，那么由A地傳入到B地的損耗也會減弱，這樣可以提升功率使用的效率，成本也不高。但是如果頻率資源較少而又處于人員較為密集，無法建立頻率資源的情況下，則可以將頻率增強，由A地發射一個頻段十分高的信號，傳入B地后會有一定量的損耗，但是由于信號本身十分強，那么在B地雖然有損失但是強度仍然足夠乘客使用。但是這種方法需要增強頻率，對于通信上來講成本較高。

（三）對于基站數量的解決方案。為了保證用戶可以在乘車過程中隨時都能使用4G移動通信，可以在城市內多造基站，保證BRT系統內的4G信號強度。但是這種方法成本十分巨大，而且城市內土地較少，定址困難，因此可以考慮采用多站型部署的方法。TD-LTE系統的基站具體可以分為中繼站，微微基站，微基站和宏基站。在人員密集，土地缺乏的地區可以部署微微基站。例如可以在第一級專用道路上部署微微基站，這種道路由于往往處在市中心，無法部署宏基站。而在第二級，第三級專用道路上，雖然土地較為稀缺，但是人員較第一級道路少些，所以可以使用微基站。而在站臺等地區由于地址固定且沒有較大的信號需求，因此可以使用中繼站，在中繼站的幫助下實現乘客的通信需求和在展臺上顯示公交車信息的功能。對于第四級專用道路來講，這種道路所處地區普遍人員較稀少，土地資源也較多，因此可以建立宏基站。（四）天線類型的選擇。天線類型對于信號增益顯得至關重要，因此選擇合適的天線對于在快速公交系統中的TDLTE覆蓋很有幫助。從控制信道上來講，上行最好是選擇8天線，因為8天線在上行情況下比2天線信號強度要好些。而在下行8天線的信號強度比2天線低。而從業務信道來講，8天線的上下行都比2天線的信號強度要好。因此可以就這種特性來選擇快速公交系統采用的天線類型。

四、結語

隨著我國社會的快速發展，移動通信技術得到了長足進步，而公交系統也在向快速公交，智能公交的方向普及。因此，如何在快速公交系統上覆蓋目前先進的TD-LTE系統成為了通信行業需要解決的重要問題。而目前覆蓋TD-LTE系統需要解決的問題主要是在信號強度，基站建設，天線類型的選擇上。在信號強度上，可以通過在不同的多頻分合器來讓快速公交系統上的每條道路都覆蓋上TD-LTE網絡，并且通過減少信號頻率的方法來讓信號衰減減少，使得乘客所接收到的信號都較為優秀。而在天線選擇上，可以通過對快速公交系統線路上信道類型的調查來進行選擇。

參考文獻

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