“LTE在高鐵場景下的覆蓋”的理論研究

福建省郵電規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司 張 克 孔佑禮

近幾年，我國高鐵行業(yè)發(fā)展迅速，結(jié)合通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)機(jī)制，高鐵的覆蓋面積也在增大，這就對(duì)無線通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋率提出了新的要求，要想合理性提升覆蓋性能，就要充分重視“LTE在高鐵場景下的覆蓋”這一理論。本文簡要分析了LTE的內(nèi)涵以及高鐵LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋的性質(zhì)，并對(duì)“LTE在高鐵場景下的覆蓋”理論的具體研究內(nèi)容展開討論，僅供參考。

一、LTE概述

（一）內(nèi)涵

所謂LTE就是指由3GPP組織制定的通用移動(dòng)通信系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，在技術(shù)體系長期演進(jìn)的過程中，技術(shù)的應(yīng)用和運(yùn)行范圍也在擴(kuò)大，這個(gè)理論是在2004年正式啟動(dòng)。

在LTE運(yùn)行過程中，要從系統(tǒng)性能要求以及網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)等方面對(duì)其進(jìn)行分析，從而整合描述機(jī)制，對(duì)比運(yùn)行體系后才能發(fā)揮技術(shù)的優(yōu)勢，并且切實(shí)落實(shí)LTE在高鐵場景下的覆蓋的理論。首先，LTE本身能有效提升通信效率，其基礎(chǔ)性下行峰速為100Mbps，上行峰速為50Mbps。因此，LTE能在有效提升頻譜運(yùn)行效率的基礎(chǔ)上，維護(hù)鏈路處理效果，也為信號(hào)傳遞和信息應(yīng)用提供保障。其次，主要是借助分組域業(yè)務(wù)的處理機(jī)制對(duì)其進(jìn)行應(yīng)用，整個(gè)系統(tǒng)建立后能基于分組交換體系完成數(shù)據(jù)處理，并且借助系統(tǒng)設(shè)計(jì)就能對(duì)Qos機(jī)制進(jìn)行實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)管控，維護(hù)服務(wù)的基本質(zhì)量。最后，在應(yīng)用LTE系統(tǒng)后，整個(gè)系統(tǒng)的部署將更加靈活，能支持1.25MHz到20MHz之間的系統(tǒng)寬帶，且能支持不同的頻譜分配要求，在整體系統(tǒng)運(yùn)行部署結(jié)構(gòu)中發(fā)揮了重要作用，實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用管理工作的全面優(yōu)化目標(biāo)（李棟.不同制式LTE技術(shù)的高鐵場景適應(yīng)性比較研究[J].鐵道工程學(xué)報(bào),2016,33(7):64-70）。

（二）高鐵LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋性質(zhì)

高鐵作為一種新興的交通工具，能為城市連接工作提供較好的保障，不僅能提升軌道交通的實(shí)效性水平，也能有效完善交通管理水平。常規(guī)情況下，高鐵運(yùn)行速率能達(dá)到每小時(shí)300千米，因此，相較于室內(nèi)分布以及室外宏站覆蓋等較為傳統(tǒng)的信息覆蓋處理方式，高鐵站臺(tái)要結(jié)合沿線實(shí)際情況進(jìn)行LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋處理，能一定程度上提高新型傳遞和應(yīng)用管理的科學(xué)水平。

高鐵主要的軌道是沿線覆蓋以及站臺(tái)覆蓋兩種基礎(chǔ)方式，最基本的特征就是線裝分布，因?yàn)闀r(shí)速較高，這就會(huì)出現(xiàn)多普勒頻移現(xiàn)象，因此，高鐵的車廂都是密閉式且金屬材料打造，會(huì)有效屏蔽信號(hào)。這就使得信號(hào)在穿越過程中出現(xiàn)了大量的損失，為了提升小區(qū)間移動(dòng)效果，要對(duì)用戶重選和切換進(jìn)行綜合判定，合理性完善響應(yīng)時(shí)間切換處理（邢劍卿.高鐵場景下的LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋規(guī)劃淺析[J].廣東通信技術(shù),2018,38(4):6-10）。

二、“LTE在高鐵場景下的覆蓋”的研究內(nèi)容

在對(duì)“LTE在高鐵場景下的覆蓋”這一理論進(jìn)行研究的過程中，要對(duì)高鐵環(huán)境對(duì)無線通信的影響有明確的認(rèn)知，從而建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)分析和管控機(jī)制。也就是說，只有全面分析和管理“LTE在高鐵場景下的覆蓋”的相關(guān)內(nèi)容，才能有效整合數(shù)據(jù)監(jiān)督機(jī)制，確保能配合移動(dòng)運(yùn)營商、國家發(fā)改委以及國家鐵路部門開展的技術(shù)運(yùn)營機(jī)制建立完整的性能處理體系，為高鐵行業(yè)的飛速發(fā)展提供保障，實(shí)現(xiàn)技術(shù)管理和“LTE在高鐵場景下的覆蓋”的全面落實(shí)（張陽.“TD-LTE在高鐵場景下的覆蓋”的理論研究[J].中國新通信,2015,17(21):43）。

（一）高鐵環(huán)境對(duì)無線通信的影響

在高鐵運(yùn)行過程中，要想對(duì)相應(yīng)參數(shù)進(jìn)行分析，就要對(duì)高鐵環(huán)境和無線通信之間的關(guān)系有明確的認(rèn)知。

第一，車體穿透過程中會(huì)出現(xiàn)損耗，因?yàn)楦哞F設(shè)計(jì)形態(tài)的特殊性，其本身就是密閉箱體，這就會(huì)對(duì)無線信號(hào)的傳輸產(chǎn)生影響，尤其是在穿越箱體的過程中會(huì)出現(xiàn)損傷。特別是在列車速度逐漸提升的過程中，信號(hào)受到的損傷也會(huì)出現(xiàn)增強(qiáng)的趨勢。基于此，在無線通信建設(shè)機(jī)制建立的過程中，要對(duì)分布站址進(jìn)行集中處理和分析，有效結(jié)合通信網(wǎng)絡(luò)基站站址和鐵路管理措施，確保兩者之間能形成一定的距離。

第二，要進(jìn)行切換和重選，高鐵列車在實(shí)際運(yùn)行過程中，因?yàn)樗俣容^快就會(huì)造成信號(hào)的損耗，甚至?xí)霈F(xiàn)高頻率小區(qū)切換和重選的現(xiàn)象，最終會(huì)影響用戶的終端業(yè)務(wù)體驗(yàn)（張憲永,于大鵬.不同制式LTE技術(shù)的高鐵場景適應(yīng)性對(duì)別分析[J].魅力中國,2017(17):131）。

第三，快衰落問題，在無線通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，快衰落在高鐵環(huán)境中會(huì)受到一定程度上的影響，此時(shí)要對(duì)具體問題進(jìn)行具體分析，有效整合移動(dòng)臺(tái)移動(dòng)速度，對(duì)整合機(jī)制予以處理。尤其是在高鐵環(huán)境中，終端和基站之間的信號(hào)傳遞要借助直線反射實(shí)現(xiàn)，這種接收信號(hào)的方式能為信號(hào)質(zhì)量的保障提供支持。最重要的是，借助多路徑處理機(jī)制能減少快衰落問題，為信號(hào)源應(yīng)用和管理奠定基礎(chǔ)。另外，多普勒頻移也是較為常見的問題，主要是指信號(hào)源和接收機(jī)之間會(huì)形成相互作用的關(guān)系，此時(shí)，相對(duì)運(yùn)動(dòng)下接收信號(hào)就會(huì)出現(xiàn)異常，尤其是在高速運(yùn)行環(huán)境中，信號(hào)頻率質(zhì)量以及距離之間的負(fù)相關(guān)關(guān)系都會(huì)對(duì)運(yùn)行結(jié)構(gòu)造成影響，需要引起相關(guān)技術(shù)人員的高度關(guān)注。

（二）“LTE在高鐵場景下的覆蓋”理論的關(guān)鍵技術(shù)

在對(duì)“LTE在高鐵場景下的覆蓋”理論進(jìn)行研究的過程中發(fā)現(xiàn)，高鐵環(huán)境下LTE專網(wǎng)要借助關(guān)鍵性技術(shù)才能建立有效的處理機(jī)制和管控流程，維護(hù)覆蓋率的基礎(chǔ)上，確保應(yīng)用效果的最優(yōu)化，也為信號(hào)傳遞和網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量管理提供保障。

第一，公網(wǎng)和高鐵覆蓋率之間的關(guān)系。在基礎(chǔ)性網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)下，高鐵環(huán)境下的覆蓋率要結(jié)合小區(qū)范圍內(nèi)的分裂處理機(jī)制進(jìn)行統(tǒng)籌控制，有效實(shí)現(xiàn)運(yùn)行效率的升級(jí)和優(yōu)化。盡管會(huì)出現(xiàn)資源利用率較低以及成本較低的現(xiàn)象，但是，依舊難以達(dá)到統(tǒng)一場景下高速運(yùn)行的通信需求，就會(huì)造成優(yōu)化難度的升級(jí)，甚至?xí)霈F(xiàn)運(yùn)行管理效果的失衡，因此，要對(duì)專網(wǎng)運(yùn)行通信需求予以關(guān)注，有效整合通信質(zhì)量的基礎(chǔ)上，確保相應(yīng)處理工序的完整性，也為后續(xù)提升管理質(zhì)量和通信效率奠定基礎(chǔ)（宋騰輝.高鐵場景下OFDM/MIMO系統(tǒng)多普勒頻偏估計(jì)算法研究[D].北京交通大學(xué),2016）。

第二，波束成形技術(shù)，對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)通道而言，互異性是上行通道和下行通道運(yùn)行結(jié)構(gòu)管理的關(guān)鍵，要結(jié)合波束成形要點(diǎn)進(jìn)行特性分析，從根本上維護(hù)管理流程的完整性。最重要的是，主波束能結(jié)合發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行權(quán)值分析。

第三，超級(jí)小區(qū)合并技術(shù)，近幾年，在技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，超級(jí)小區(qū)技術(shù)受到了廣泛關(guān)注，為了集中緩解列車高速運(yùn)行過程中出現(xiàn)的多次切換問題，就要減少高速移動(dòng)中的頻繁小區(qū)切換過程，一定程度上提高流量損失的管理，有效緩解高鐵站點(diǎn)同頻干擾問題，整合實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的基礎(chǔ)上，維護(hù)管理流程的合理性。

第四，要建立3G/4G高鐵協(xié)同組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，為了從根本上維護(hù)CSFB運(yùn)行性能，要結(jié)合現(xiàn)網(wǎng)調(diào)節(jié)機(jī)制對(duì)運(yùn)行流程進(jìn)行統(tǒng)籌管理，有效整合LTE中TA劃分處理效果，并且對(duì)高鐵專網(wǎng)中的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，優(yōu)化終端結(jié)構(gòu)和專網(wǎng)處理效果，確保重選回4G網(wǎng)的實(shí)效性能滿足實(shí)際需求（向明.高鐵場景下基于雙移動(dòng)中繼的轉(zhuǎn)發(fā)性能及切換方案研究[D].北京交通大學(xué),2015）。

三、結(jié)束語

總而言之，在對(duì)LTE在高鐵場景下的覆蓋理論進(jìn)行分析的過程中，要對(duì)實(shí)際問題進(jìn)行集中分析和處理，確保能集中解決兼容問題，優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用結(jié)構(gòu)的管控價(jià)值，確保能為系統(tǒng)運(yùn)行提供保障。LTE在高鐵場景下的覆蓋將成為高鐵未來發(fā)展的必然趨勢，要強(qiáng)化建設(shè)力度，促進(jìn)寬帶管理工作的全面優(yōu)化，發(fā)揮LTE的優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)高鐵行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。