800MLTE高铁覆盖解决方案研究

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  [摘 要]科技的发展带动着国内铁路产业技术的不断提升,国内铁路速度日益加快,目前国家内的移动通信网络已经无法适应。本文具体阐述了高铁环境对于移动通信的影响,从而得出具体的影响因素,提出对应的解决技术,来满足高铁乘客们对于网络通信的需求,达成高铁通信网络全面覆盖。
  [关键词]800MLTE;小区合并;车载直放
  中图分类号:TU623 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)42-0253-01
  引言
  目前,对于高铁全面覆盖LTE的需求越来越大,高铁上LTE的覆盖率也在逐渐上升,但是在LTE的覆盖过程中,出现了很多苦难,导致国家衔接的高铁等移动车辆上的信号覆盖并不完善。而且在进行LTE的覆盖过程中还要注重高铁本身的安全稳定性,不能顾此失彼,为了加大覆盖率而擅自改动高铁的构造。800MLTE技术对高铁的覆盖较之传统的移动技术,会更加有效的立体的对高铁进行信号覆盖。
  一、高铁环境对移动电信的影响
  LTE是在OFMDA的基础上升级相关技术标准制定而成,在LTE的系统中通过对OFMD的和MIMO等关键技术的引用,使得LTE具有独一无二的优越性,不仅提高了信号的传输速率外频谱效率也有较大的提升,给人们生活带来便利[1]。LTE分为FDD-LTE和TDD-LTE两种,两者极其相似,相比之下,FDD-LTE的数据传输过程可以同时进行,属于双向传输,能够做到连续控制,适合区域之间的信号漫游,且效率更高,比起TDD-LTE更适合在高铁上使用。现阶段国家高铁的平均行驶车速可以达到每小时250千米,而为了保证列车行驶过程中不出现危险,建造车厢所用的材料均为特殊材料,保障了行驶安全的同时,也确保了车厢的封闭性。但是,这种特殊材料的使用,也给通信技术的覆盖增加了难度,导致绝大部分用户在乘车过程中,手机信号较弱,在路过桥洞、山洞等特殊地区时,甚至没有信号。因为,高铁车厢所用的特殊材料对信号的传输具有干扰作用,信号在穿透车厢的过程中,功率消耗过大,手机无法接收到信号。另外随着高铁车速的不断提升,在快速移动的过程中,一旦通讯设备的切换性能较差,无法实现无缝衔接,出现缓冲时间,那么就会降低通讯质量。除此之外在LTE的覆盖过程中,城市的LTE公网覆盖和高铁上的独立覆盖产生冲突,两者相互影响,信号强度也会受到干扰。在LTE的覆盖中,多普勒频偏对高铁覆盖的影响最为严重。在高铁快车速带动下,信号覆盖出现了多普频偏的情况时常发生。
  二、800MLTE高铁覆盖相关技术
  现阶段网络容量不断增加,各大通信运营商均采用多频段的混合方式提升带宽,将800MLTE引入高铁信号覆盖技术中去势在必行。首先800MLTE所依靠的频谱资源是无线通信中最为稀有的资源,因此极大程度的制约了信号覆盖业务的发展,而800MHz充分利用了频谱资源,比起同类型的频段在信号覆盖方面的拥有得天独厚的技术优势。800MHz分为上下两层,发挥带宽优势,保证乘客在旅行过程中体验到更好的数据通信。800MLTE作为拥有深度覆盖层,可以解决高铁特殊材料的信号穿透等问题。然而,在高铁的信号覆盖过程中,仍然存在很多的问题需要解决,除了合理应用800MLTE技术之外,还需要对网络覆盖面、多普勒频偏等问题,进行研究。
  (一)多种基站综合设立
  在800MLTE进行覆盖之前,还要对覆盖面进行分析,避免因为覆盖面重合,造成信号不稳的情况发生,高铁在覆盖过程中应该采用专网覆盖,区别于城市所使用公网覆盖,避免区域上的叠加。同时应该在高铁路过的特定地区,设立信号基站,要信号基站应该与高铁保持50-150米的距离,同时每个基站中间应该间隔1-2千米左右。與此同时在高铁车厢内部安装800MLTE的车载直放设备,还可配在车外安装车在天线,保证外部设立的信号基站和车内基站快速高效的信号流通。这样可以有效解决,信号在穿透车厢过程中的耗损功率,提高车厢信号强度。以沪宁高铁为例,京沪高铁所过地形复杂,隧道较多,工程人员通过在长距离隧道外建立基站连接电缆,同时采用RRU作为信号源,保证信号功率[2]。还在隧道口安装天线,加强信号之间的传输。
  (二)小区合并技术
  小区合并技术实际上指让多个单通道信号源RRU接入同一个BBU设为同一个小区,小区合并之后,所有合并的单通道的信息数据都被组合在一起,不仅增加了数据传输的效率,还提高了信号阐述的强度,最大程度的减轻了车外天线和基站的负荷量。以沪宁高铁在南京车段的优化工作为例,因为在西库基站和广宜路基站之间距离过近,导频过多,导致乘客手机多次切换,发生信号偏差等问题。对此,沪宁高铁除了使用外置天线外,还适当的减少两个基站之间传导频信号的数量,对个别小区的导频信号进行加强,合并通信量较少的小区,最大程度的减少了切换次数,节省切换时间,在南京车段的路程中,小区合并配置方法可以有效解决,因为切换时长造成的信号丢失的问题。
  (三)多普勒频偏技术
  多普勒频偏对于LTE的覆盖影响最大,想要加强对高铁上的信号覆盖,必须解决这一问题,现阶段国家通过检测运算高铁车速可能带来的偏频的频率,并且利用相关技术对频率进行适当的补偿,通过这样的方法,保障高铁上无线链路的稳定传输,为乘客提供稳定快速的高铁通讯网络环境。从对沪宁高铁车数和多普勒频移的检测运算可以得知,多普勒频移数值的大小和高铁车速形成正比,多普勒偏移的数值仅针对从基站到手机的信号接收的过程,而实际上,手机遭受的偏移量是基站传输过程中的二倍。沪宁高铁通过利用计算机系统对多普勒偏移进行不断的校正,并且生成对应的频谱,通过使用相关设备设置对应不同车速的预设补频数值,调节多普勒频偏。
  总结
  随着我国高铁技术的不断进步,未来国家的高铁车速仍然会不断提高,在追求安全稳定的旅行体验的同时,节约乘客时间,缩短地区虚拟距离。而移动通信技术也应该紧跟着高铁的发展脚步,对于高铁的部分情况,有针对性的提出解决办法,解决好信号覆盖的问题,跟上社会整体的发展脚步,满足人们对移动通信的根本需求。
  参考文献
  [1] 李觐,陈刚,王太峰.浅谈高铁场景下的TD-LTE覆盖[J].通信与信息技术,2014,05:64-70.
  [2] 张亚楠,李舒楠.LTE高铁覆盖解决方案研究[J].通讯世界,2016,07:58-59.
  作者简介
  林兴龙(1988.04—),男,汉族,湖北黄冈人,本科,助理工程师。
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