近年来我国高速铁路建设事业飞速发展，多条城际快速铁路和高速客运专线开通运营，还有多条客运专线正在建设或列入今后的规划，可以预见，未来几年高速铁路将成为我国地面铁路客运的主流。随着3G移动网络的建成和日益普及，高速铁路旅客对旅行途中的话音和高速上网需求非常迫切，因此，改善高铁覆盖质量，对于提高客户满意度、提升运营商品牌形象至关重要。

　　高铁移动通信具有终端移动速度快、车体密封性能好、地形地貌复杂等特点。因此，面临的技术难题远比普通场景复杂。事实上，高铁场景下的移动网络通信质量与普通场景相比，也的确存在着不小的差距。

　　1 高铁覆盖面临的问题

　　高速列车车体密封性能好，运行速度快，车内网络质量较差，高速列车网络覆盖具有以下的特点：

　　1)列车高速运行中，多普勒频移影响明显。如图1所示，多普勒频移原理公式可写为：

　　式中：

　　：多普勒频移

　　V：列车速率

　　C：光速

　　C：载波频率

　　频移大小和运动速度及运动方向相关，速度越快频偏越大。因信号入射角度关系，频移具有时变特性，合成频率在中心频率上下偏移。当列出驶向基站时，频偏为正，当列出驶离基站时，频偏为负。另外，手机终端以下行频率为基准发送上行信号，因此基站接收机将承受2倍于终端的多普勒频移。

　　以350km/h的时速为例，在GSM 900Mhz频段，多普勒频移能够达到近300hz;在WCDMA 2000Mhz频段，多普勒频移最高能够达到650hz。

　　2)高速列车穿透损耗大，车体损耗最大达到24dB左右(各种高铁车型穿透损耗参考值如表1所示)。为了保证车内覆盖信号强度达到-95dBm，车体外信号至少需要达到-65～-70dBm左右。

　　注：以上数据供参考，实际值与入射角、多径等多种因素有关。

　　3)高速列车运行速度快，按照现行CRH3车型最高时速380km/h计算(上海磁悬浮列车最高运行速度更是高达432km/h)，每秒列车运行约105.6米。以WCDMA制式为例，根据切换算法时间的估算，完成2次快速切换的时间为5～6秒，设计考虑为7～8秒。为了保证切换的顺利完成，需要足够大的小区重叠覆盖距离(切换带)。表2列出了各种速率下对重叠覆盖距离的需求。

　　4)高铁线路上经过的桥梁隧道等特殊场景较多，沿线及周边的交叉覆盖导致组网复杂，特别是车站、市区等地方公网与专网交错覆盖导致接入困难。

　　2 高铁覆盖难题的解决方案

　　1)多普勒频移。根据第三代移动通信系统的要求，移动终端应具有从静止环境到500km/h移动环境的适应能力。移动通信信道通常为多径时变衰落信道，也就是说，接收信号的幅度和相位会随时间发生随机变化。一般情况下，接收机都是通过接收导频(pilot)信号，估计出多径信号的幅度和相位信息，并最终实现所需的相干接收。多普勒频移的估计方法主要包括基于信道相关特性的估计、基于电平通过率(LCR)的估计和基于开关分集的估计等。在实际应用中，这些方法的估计误差受信噪比和车速影响较大，因此可以利用信噪比估计技术进行修正，进而大大扩展这些估计方法的应用范围。

　　2)重叠覆盖距离。移动台在服务小区的信号强度衰落到一定程度，会触发小区重选(idle模式)或者切换(Active模式)过程。为确保重选或者切换顺利完成，我们必须保证在手机顺利进入新小区之前，当前小区的信号不会衰落到门限值以下，否则空闲的手机可能脱网(No Service Mode)、或者通话中的手机掉话(切换失败)。因此，相邻小区间重叠覆盖区域的大小的设计就非常重要。

　　系统在判断是否要进行越区切换时，可以遵循不同的准则，一般包括：接收信号强度、载干比、业务负载和移动台距离等。实际应用中，测量信号载干比有一定的困难，网络负载做为判决依据时其适用范围有限，计算移动台距离也难以保证精度，因此，多数移动通信系统都以接收信号强度做为切换判决的依据。

　　GSM系统中，小区重选与小区切换需要一定的时间来完成接续工作。小区重选规则中，当移动台测量到邻小区C2值高于服务小区C2值且维持5秒钟，将发起小区重选。如果是跨位置区重选，则邻小区C2值必须高于服务小区C2与CRH(小区重选滞后值)的和且维持5秒钟，再发起小区重选和位置更新。切换则由网络和移动台共同完成，在切换规则中，当邻小区信号强于服务小区，网络即可发出切换命令，不需

[1] [2] [3]  下一页