大唐移動：TD-LTE為高鐵通信“提速”

大唐移動：TD-LTE為高鐵通信“提速”

中國高鐵自開通運營以來，客流需求旺盛，運量持續增長，越來越多的人選擇高鐵出行，TD-LTE新一代無線通信技術無疑將會為高鐵通信建設助一臂之力。

伴隨著中國高鐵的發展，高鐵通信網絡覆蓋成為通信行業需要攻克的新課題。早在2008年，大唐移動就在與上海移動聯合進行的創新專項課題研究中，成功解決了全球最高時速的上海磁懸浮列車高速運行下的TD-SCDMA無縫覆蓋難題；實現了0～431km/h的各種速度下TD系統的連續穩定通信。基于在TDSCDMA技術高速組網領域的研究成果，大唐移動不斷探索，進一步提出TD-LTE高鐵組網方案。

一、高速移動成高鐵通信難點所在

中國高鐵運行速度一般為300km/h，最高設計時速可達350km/h，在此高速移動的情況下提供良好的網絡覆蓋一直是移動通信組網的難題。首先，由于高速運動所導致的多普勒頻偏會使接收端頻率產生變化，移動速度越快，頻率越高，產生的頻偏也越大，嚴重影響基站和終端的接收性能。其次，高速移動帶來的切換頻繁，會使終端接入成功率低、掉話率高，嚴重影響網絡性能。另外，高鐵沿途無線傳播環境復雜，再加上高鐵車體穿透損耗很大，因此對高鐵組網、網絡規劃設計、網絡優化提出更高的要求。

二、大唐移動TD-LTE高速組網 方案

針對以上高鐵組網面臨的問題，大唐移動開發了專用的TD-LTE頻偏補償算法、接入切換性能提升方案、以及個性化的產品解決方案、網絡規劃設計方案、特殊的網絡優化參數設置方案等有效的解決手段。

1. 高效的頻偏補償算法

多普勒頻移是對高鐵通信造成干擾的主要因素之一。大唐移動針對300km/h以上的高速場景，引入大頻偏估計、時域頻偏補償以及高速信道估計去噪和高速定時偏差修正等算法，快速測算出由于高速移動所帶來的頻率偏移，補償多普勒頻移，改善無線鏈路的穩定性，從而提高解調性能。

2013年4月，大唐移動高速移動算法通過了中國移動研究院實驗室驗證，測試結果表明，大唐移動高速移動算法能夠滿足中國移動“當UE移動速率300km/h時，采用糾偏算法后，上行接收性能下降不超過20%”的企標要求 。

2. 接入切換性能提升方案

在高鐵場景中，高速運動會導致移動終端切換頻繁，從而增大了接入和掉話幾率，也會產生乒乓切換導致網絡質量受影響。針對此問題，大唐移動有針對性的提出了全套產品和相關配套算法解決方案。

在產品配置方案方面，大唐移動采用BBU+雙通道RRU+2通道窄波束高增益定向天線，同時支持TDSCDMA和TD-LTE雙模，配置S1/1實現高速鐵路沿線扇區覆蓋。該方案將一塊BBU和12個RRU、BBU集中放置維護，其中，RRU光纖拉遠比較適合高鐵的線狀覆蓋；采用2通道設備，容易支持更多的RRU進行小區合并，擴大單小區覆蓋范圍；而采用2通道高增益天線，則可以進一步提升網絡覆蓋性能，整套配置可大大降低站址的獲取難度。

大唐移動LTE產品支持12個雙通道RRU小區合并，高鐵組網場景下可以將12個雙通道布配成1個20M TD-LTE小區，并將3個站址資源下的小區合并為同一小區，最大化小區覆蓋范圍。

除此之外，大唐移動還在高鐵解決方案中增加了小區合并算法和定向切換算法以解決小區切換帶來的影響。其中，小區合并技術可以擴大單小區覆蓋范圍，將多個物理小區合并成一個邏輯小區，使同一邏輯小區內不需要預留重疊區域，以此減少切換次數，對于覆蓋距離特別短的小區通過合并使覆蓋距離符合高速移動切換和駐留要求，提高業務覆蓋質量。

為簡化鄰區關系，規避乒乓切換，大唐移動在高鐵場景還設計了定向切換算法，根據不同用戶的移動方向，確定該用戶今后所有可能的移動位置，據此來設置針對該用戶特定的鄰區關系，從而確定用戶下一個可能的切換小區，防止切換掉話，提高了切換成功率，也改善了用戶的使用感受。

三、合理的組網規劃方案

良好的網絡規劃設計方案是建設優質網絡的基礎保障。高鐵為線狀覆蓋，為確保高鐵網絡性能，大唐移動研發了高鐵專網組網方式，在高速鐵路沿線同時用兩個網絡（高速專網和公網）來進行重疊覆蓋，其中高速專網負責為高速移動用戶提供服務，公網則負責為低速用戶提供服務，通過參數配置保證高速專網網絡與公網的分離。這樣在后續網絡優化、擴容時，可根據高速專網與公網不同的需求，分別獨立規劃優化。針對高鐵獨有特點，網絡規劃時應重點考慮做好頻率規劃、站址選擇和鄰區配置。

1. 頻率規劃

為保證高鐵專網網絡性能，高鐵與沿線相鄰大網宏站可采用異頻組網方式，以規避干擾。

由于高鐵途經城市、鄉村等多種不同場景，因此頻率規劃應結合實際應用頻率資源和場景特點確定。在郊區、鄉村場景可采用F頻段組網，提升網絡覆蓋范圍，而市區則可根據大網宏站頻率應用情況選擇F或D頻段組網。

2. 站址規劃

站點的選擇對網絡的性能也有較大影響。一般來說，基站站址越靠近鐵軌，它的覆蓋效果就越好，但是如果站點距離道路太近，可能會導致兩個問題：“塔下黑”和“穿透損耗急劇增加”。

在高速鐵路場景下，隨著掠射角(車輛前進方向與站點與車輛連線的夾角)的減小，列車車廂穿透損耗增加幅度增大。當掠射角在10度以內，列車穿透損耗增加幅度明顯加快，因此在網絡規劃設計的時候，實際的掠射角應該控制在10度以上。高鐵站點距離鐵路垂直距離應在100～200m之間。

此外，考慮到節省投資和維護開支等問題，還應盡量利用現網規劃站址，如條件允許，可在鐵路兩邊交叉布站，以利于信號覆蓋均勻分布。

3. 鄰區規劃

鄰區列表的多少將影響測試的精度和手機測量時間，因此高速鐵路專網覆蓋應獨立于外網，且對鄰區數量進行適當控制，簡化鄰區關系。

對于車站小區，覆蓋車站候車室與出口處的小區采用公網覆蓋，站臺小區采用專網覆蓋。站臺小區可以和公網互配鄰區，并在專網和公網間的過渡區域合理規劃參數配置。

對于鐵路沿線小區，鐵路沿線專網小區應配置公網小區為單向鄰區，以保證部分公網用戶在專網和公網間過渡的通話質量，但同時，為規避公網用戶占用專網資源，不建議公網小區配置專網小區為鄰區。然而，對于部分專網覆蓋較差區域，可通過局部設置雙向鄰區關系方式保證專網業務體驗。

四、專業的高速參數配置優化方案

針對高速移動的特點，大唐移動對接入和切換參數進行了單獨設置。在接入參數配置方面，可開啟Prach信道的高速開關設置，采用高速場景的Ncs配置，根據不同覆蓋距離選用不同的Ncs配置。高速場景切換參數設置的原則是盡量使高速移動中的用戶端在有限的重疊覆蓋區內快速完成切換，以避免用戶端移動出重疊覆蓋區尚未切換而發生掉話。盡管高鐵場景上用戶移動的速度快，但方向明確，因此更便于提前啟動切換。

大唐移動作為TD-LTE標準提出者和主流設備廠商，在深入研究高鐵組網面臨主要問題的基礎上，從產品規劃、算法提升、以及網絡規劃、優化多方面提出TD-LTE高鐵組網綜合解決方案，并不斷提升產品性能、完善相關算法，助力運營商打造一張高品質的TDLTE高鐵網絡。