高速公路移動通信覆蓋方案

郭琦

高速公路移動通信覆蓋方案

郭琦

天津中興軟件有限責任公司，天津 300300

高速公路是移動通信網絡應用的典型場景，存在多普勒頻移、陰影衰落以及穿透損耗等多方面的問題，對移動通信覆蓋方案提出了更高的要求。首先闡述了高速公路移動通信覆蓋的難點，然后將某地區的機場高速作為研究對象，分析了該高速公路的覆蓋方案，通過合理的網絡規劃方案及網絡優化方案，克服了移動通信覆蓋的難點，按照該覆蓋方案對機場高速進行區域測試，測試的結果顯示移動通信網絡性能較好，滿足用戶的通信需求。

高速公路；移動通信；TD-LTE

引言

在移動通信網絡的應用場景中，高速公路是較為特殊的一種。因為高速公路狹長空曠，而且通信用戶的移動速度較快，再加上高速公路附近的環境較為復雜，所以移動通信網絡覆蓋的問題較多，需要技術人員明確高速公路的移動通信覆蓋難點，有針對性地進行移動通信覆蓋方案的設計，提升移動通信覆蓋方案的有效性，為高速公路用戶提供可靠優質的通信服務。

1 高速公路移動通信覆蓋難點

高速公路附近較為空曠，且大部分車輛的時速在100～120?km/h，其移動通信覆蓋的要求和城區存在較大的差異。因此，在設計高速公路移動通信覆蓋方案時，技術人員需要明確高速公路移動通信覆蓋的難點，有針對性地開展設計工作，從而提高移動通信覆蓋方案的有效性和可行性。具體而言，高速公路在進行移動通信網絡覆蓋時，主要存在如下問題。

（1）在高速公路中，車輛均保持高速運行狀態，很容易導致多普勒頻移的出現；（2）高速公路的移動通信網絡存在頻繁切換問題；（3）移動通信網絡在覆蓋過程中，存在穿透損耗以及陰影衰落問題，對移動通信網絡的正常應用造成不利影響。其中，穿透損耗主要是因為車輛的車體會對無線通信信號造成一定的穿透損耗，不同的車輛具有不同大小的穿透損耗，損耗范圍在8～12?dB之間；陰影衰落是由高速公路周圍種植的綠化樹木引起的，會對高速公路移動通信信號造成遮擋，信號損耗的范圍在3～5?dB。為了使TD-LTE在高速公路中實現較好的無線覆蓋，為用戶提供更好的業務體驗，技術人員需要克服上述難點，通過一定的網絡規劃及先進技術，制訂完善的移動通信覆蓋方案[1]。本文將某地區的機場高速作為研究對象，分析其移動通信覆蓋方案。

2 高速公路移動通信覆蓋方案

2.1 網絡規劃方案

一般來說，TD-LTE系統在高速公路中的組網方案最好采用沿線專網方案，通過線性異頻組網方式，實現移動通信的全覆蓋。對于本文研究的機場高速而言，主要采用小區合并的組網方式，通過TD-LTE系統的室外宏基站對機場高速的沿線進行移動通信覆蓋，在每個室外宏基站中進行S11配置。移動通信網絡呈現兩個扇區，通過扇區背向覆蓋的方式，將移動通信扇區覆蓋于室外宏基站兩側的機場高速公路。與此同時，為了防止移動通信網絡出現頻繁切換或者重選問題，技術人員通過小區合并技術，將單小區的移動通信覆蓋區域半徑提升較大的數值，有效降低了不同小區之間切換與重選現象出現的頻率。機場高速使用單站的2個RRU間小區合并。

通過上述分析可知，高速公路中存在較為嚴重的多普勒頻移，移動通信網絡需要克服車體的穿透損耗。這兩個指標和移動通信網絡的使用頻段關系密切。如果使用頻段越低，那么高速公路的多普勒頻移以及車體的穿透損耗就越低，表明TD-LTE系統的網絡性能就越好。因此，在設計高速公路的移動通信覆蓋方案時，技術人員需要采用較低的頻段。在本文研究的機場高速中，主要采用線性覆蓋方式進行移動通信網絡的規劃，在機場高速的每個小區中進行兩個鄰區的規劃，主要是在機場高速沿線的小區兩側分別設計一個小區，以此縮短移動終端的測量時間，提高切換的實時性與準確性。

另外，為了避免移動通信網絡受到多普勒頻移與同頻干擾的影響，技術人員在移動網絡覆蓋方案的設計中，應用了較多先進技術。比如，線性插值算法能夠補償頻偏，通過配套的TD-LTE系統設備，實現時域線性插值算法的應用，提升移動通信網絡性能的穩定性。

2.2 網絡優化方案

高速公路移動通信的網絡優化方案和城區網絡優化方案相差無幾，都是利用無線參數優化與工程優化這兩種方法實現優化目標。在本文研究的機場高速中，主要采用工程優化方法作為網絡優化方案。工程優化方法主要通過調整天線的方位角、下傾角與發射功率，來實現移動通信網絡的優化，主要的優化內容為移動通信覆蓋的RSRP（參考信號接收功率）以及SINR（信號與干擾加噪聲比）。本文研究的機場高速共規劃建設了近五十個站點，通過兩扇區的方式保證移動通信網絡呈帶狀覆蓋。大部分基站都選擇3G、4G共址的建設方式，并在實際的優化過程中，選擇連續的十個小區作為試驗網的正式測試區域。通過工程優化方法對TD-LTE天線的方位角、下傾角以及智能天線的賦形因子采取專項優化。

在應用上述網絡優化方案之后，測試區域中RSRP小于﹣100?dBm的比例從原本的31%下降到2.4%；SINR小于5?dB的比例從原本的8.9%下降到0.2%；SINR高于15?dB的比例從原本的55.8%提高到87.6%。由此可以看出，工程優化方案的優化效果十分顯著，移動同行網絡在測試區域的切換成功率從原本的50%提高到95%。

2.3 覆蓋方案的實施效果

技術人員首先進行區域移動網絡使用效果的測試，在不同速度下，對高速公路的網絡性能進行測試，主要測試的內容為業務建立成功率和切換成功率。在100?km/h的運行速度下，使用測試車在高速公路中行駛，測試車中有五個用戶同時應用移動業務，使用五個移動終端進行切換測試，一共進行了481次有效切換，測量所得的切換成功率高達98.97%。結合測試的結果，可以對本文提出的移動通信覆蓋方案進行如下評價與分析。

第一，在高速公路中，TD-LTE系統能夠正常使用，也就是說，TD-LTE系統可以用于速度為120?km/h的場景中；第二，在初期移動通信覆蓋效果較差時，可以通過工程優化方法，對移動通信網絡進行優化，以此提升高速公路各個區域的下行吞吐量與上行吞吐量；第三，在覆蓋方案的測試中，技術人員可以通過高速算法將線性差值用于信道估計中，確保移動終端與TD-LTE系統可以滿足高速公路對移動通信解調性能的需求；第四，本文提出的移動通信覆蓋方案的網絡性能優異，業務建立成功率和切換成功率高達95%，能夠滿足高速公路對于組網的需求[2]。

3 結論

綜上所述，高速公路移動通信主要采用TD-LTE系統，要求技術人員制訂合理的組網方案。通過本文的分析可知，技術人員可以應用小區合并技術進行網絡規劃方案的設計，應用工程優化或者無線參數優化方法進行網絡優化方案的設計，從而實現移動通信覆蓋方案的優化。

[1]鐘如鵬. LTE 800M高速公路覆蓋方案[J]. 信息通信，2017（1）：235-236.

[2]孫志慧，聶海彬. 高速公路隧道信號覆蓋解決方案及分析[J]. 科技創業家，2013（5）：4.

Expressway Mobile Communication Coverage Plan

Guo Qi

Tianjin Zhongxing Software Co., Ltd., Tianjin 300300

The expressway is a typical scenario for mobile communication network applications. It has many problems such as Doppler shift, shadow fading and penetration loss. It puts forward higher requirements for mobile communication coverage scheme. Firstly, the difficulties of expressway mobile communication coverage are expounded. Then the airport expressway in a certain area is taken as the research object. The coverage scheme of the expressway is analyzed. The reasonable network planning scheme and network optimization scheme overcome the difficulties of mobile communication coverage. According to the coverage scheme, the regional test of the high-speed airport is carried out. The test results show that the performance of the mobile communication network is good and meets the communication requirements of the users.

expressway; mobile communication; TD-LTE

TN929.5

A

郭琦（1983—），女，漢族，江蘇常州人，碩士研究生學歷，職稱為中級工程師，研究方向為無線通信。