高鐵技術論文

　　隨著高鐵近些年的快速發展，其發車次數和執行速度上都較以前有了明顯的增大和的提升，下面是小編整理的，希望你能從中得到感悟!

　　篇一

　　高鐵LTE技術方案的應用

　　摘要：隨著高鐵近些年的快速發展，其發車次數和執行速度上都較以前有了明顯的增大和的提升，2014年7月1號我國實行了新的鐵路新執行圖，動車組列車已經過半，高鐵出行的比例越來越高。因此，在高速的場景下為鐵路線上的使用者提供良好的通訊服務，是行動通訊規劃與優化的重要工作，也是必須要解決的問題。

　　關鍵詞：LTE技術;方案應用

　　中圖分類號：O434文獻標識碼： A

　　前言：隨著高鐵近些年的快速發展，其發車次數和執行速度上都較以前有了明顯的增大和的提升，2014年7月1號我國實行了新的鐵路新執行圖，動車組列車已經過半，高鐵出行的比例越來越高。因此，在高速的場景下為鐵路線上的使用者提供良好的通訊服務，是行動通訊規劃與優化的重要工作，也是必須要解決的問題。

　　一、關鍵技術

　　電磁波在無線環境傳播中，接受電磁波的終端速度如果較快時，我們就要考慮高速移動時，電磁傳播對接受端的影響，這就是無線網規與網優需要解決的問題，主要為以下幾點：

　　1傳播模型的選擇

　　選擇正確無線傳播模型，對無線網規至關重。通常使用經驗的傳播模型來確定傳播特性，預測無線傳播中的損耗。實際應用時，需針對不同的網路規模，對模型中的相關係數進行修正，以滿足相應的應用場景。

　　2終端的切換更頻繁

　　對於高鐵上的移動終端，小區的重選、切換相對是比較多的。但頻繁的切換會對正在做語音、下載等業務的使用者，在感知上會產生一定的影響，所以，必須要解決高速移動中小區頻繁切換問題，以保證高鐵上使用者的無縫移動性及QoS要求。

　　3明顯的多普勒頻移

　　多普勒頻移是高速場景下對LTE系統的最大影響之一。頻移是***或手機的上、下行存在頻率偏差，使上、下行失真而不同步。從而出現干擾上行無線承載的接入請求，即接入成功率，以及小區間的切換成功率、接入使用者數和接收端電平值等問題。

　　二、 高鐵覆蓋分析

　　1無線傳播模型分析

　　Okumura-Hata傳播損耗模型是常用的經驗傳播模型，經過多年大量的實際應用，根據不同場景使用相應的修正引數，已適用於絕大部分常見的場景。作為無線網路規劃的傳播模型工具，具有較好的準確性和實用性。COST231-Hata的數學表達形式為：

　　L=46.3+33.9logf-13.82loght-hr+***44.9-6.55loght***log d +CM [2]

　　天線

　　ht發射高度

　　使用者

　　d天線到使用者距離

　　hr 接受高度

　　地面

　　適用範圍：

　　f***頻率***在1500MHz到2000MHz之間;ht***發射有效天線高度***在30~200 m之間;hr***接收有效天線高度***在1 ~10 m之間;d的範圍在1~20Km之間。

　　COST-231Hata 路徑損耗計算的經驗公式

　　L=46.3+33.9logf-13.82loght-hr+***44.9-6.55loght***log d +CM中，

　　L為路徑損耗;f為***發射頻率;ht為***高度;hr為使用者高度;d為***天線到使用者的距離;CM為場景校正因子。

　　郊區場景***CM=0 dB***

　　L=46.3+33.9logf-13.82loght-hr+***44.9-6.55loght***log d

　　城市場景***CM=3 dB***

　　L=46.3+33.9logf-13.82loght-hr+***44.9-6.55loght***log d +3

　　本次通過對郊區、城市兩個場景無線訊號傳播損耗的簡單介紹，反映出TD-LTE頻段無線訊號不同的傳播特性。由此可見，傳播特性預測的準確性直接影響到網規的質量。因此，為了給後期無線網規與網優奠定良好的基礎，必須要進行準確的無線傳播模型的分析。

　　2小區切換

　　在高鐵執行的環境下，列車上的使用者肯定存在頻繁重選與切換的事件，如今鐵路沿線的***密度不如公網的***密度大，當時速300km/h的列車經過鐵路沿線時，其速度是83m/s，幾秒鐘就可以跑過一個***，造成使用者短時間內多次的重選切換，如果後臺網管對門限設定過高，就很容易導致脫網、掉話等為題。因此，網路優化時要注意相關引數的修改，保證覆蓋的連續性，提升使用者感知度。

　　切換效能提升方案

　　針對高速移動造成的頻繁切換而出現接入、掉話甚至脫網的問題，優化時應儘可能簡化切換關係。[1]

　　2.1、小區合併

　　小區合併是指在擴大鐵路沿線每個***的覆蓋，延長每個小區駐留時間的基礎上，同時把單個***的小區合為一個小區，即原來***有2個或3個小區，現在三個合為一個小區，以及站與站之間對打的小區也合為一個小區，即兩個***的小區使用相同的頻點與擾碼，合為一個小區，這樣保證的覆蓋的連續性，相比較就減少了切換的次數。

　　2.2小區分割

　　是指沿線的***每個天線配相同的小區。可以用功分器一分二，分出兩個天線，但是天線需要保持足夠多的隔離度，覆蓋鐵路沿線不同的方向，與其他***覆蓋方向交疊覆蓋。這樣，本***之間的小區不會出現切換的問題，本***與前方***小區合併後，也不會出現切換問題。實現上述的條件是建立在對有限的頻點、擾碼資源合理規劃到相應的沿線***小區之上的。

　　2.3、定向切換演算法

　　定向切換演算法針對使用者特定的鄰區關係，確定使用者下一個可能的切換小區，既簡化了鄰區關係，又縮短了手機選擇小區的時間，還可以節省手機的電量。因為定向切換是對終端鄰區列表的簡化，需要了解終端經常駐留的小區，對能佔用但不使用的小區進行篩選，這樣可以節省手機重選與切換的時間，也能節省有限的小區資源。對鐵路沿線居民、以及經常通過此區間***的乘客比較適合此法。

　　3多普勒效應

　　多普勒效應是波傳播時的一種現象，在高速電磁傳播場景下，多普勒的頻偏效應顯得更厲害。在行動通訊中，LTE環境的多普勒頻偏可用公式表示為：fd=f/C*v*cosθ

　　其中：fd為多普勒頻偏;f為載波頻率;C為電磁波傳播速度;v是終端運動速度;θ為訊號傳播方向和終端移動方向的夾角。

　　從公式看出，多普勒頻偏fd是載波頻率f的餘玄函式，有以下特點：

　　3.1、多普勒頻率偏移與UE運動速度成正比，終端UE速度越高則頻偏越大;

　　3.2、當列車駛過***後，多普勒頻偏由正向負的越變，將收到2倍的頻移;

　　3.3、終端在非共站址的兩個小區重疊覆蓋區域經過時，需要同時接收到兩個小區的方向相反的大頻偏CRS訊號;

　　多普勒頻偏函式圖為：

　　頻偏fd

　　2000f1

　　1500

　　1000 f2

　　500

　　0終端到***距離d=vt

　　-500

　　-1000

　　-1500

　　-2000

　　針對此問題，為了抑制LTE在高速場景的多普勒頻偏，我們可以使用上行IRC***Interference Rejection Combining***干擾拒絕合併演算法來抑制多普勒頻偏。

　　干擾拒絕合併演算法是一種先進的干擾抑制演算法,可以提高無線傳播系統中的訊號接收質量,減少誤碼的產生,從而提高上行的業務質量。針對多普勒的頻偏，開啟IRC功能後,可以改善上行訊號的接收質量,對話務的接入、保持以及切換都會得到改善。從頻率規劃角度來看,由於現在的網路不斷的擴容,頻率複用愈加緊密。使用IRC後可以有效的降低多普勒頻偏帶來手機上行時的干擾,提高話音質量,增加上行的資料吞吐量和減少掉話。[3]

　　上述演算法通過中國移動研究院實驗室驗證，經測試驗證，高速移動演算法滿足中國移動企標要求“當U E移動速率300k m/h時，採用糾偏演算法後，上行接收效能下降不超過30%”

　　結束語

　　經過上述對高鐵LTE相關技術方案的簡要分析，結合實際應用，對高鐵通訊網路進行規劃與優化，將為高鐵通訊交出一張優良的網路。

　　參考文獻

　　1陳晨,李長樂. 高速鐵路通訊系統方案研究綜述[J]. 計算機工程與應用, 2010,46:24-26;

　　2 3GPP TS36.104 V9.0.0. Base station***BS***radio transmissionand reception. 2012,06

　　3劉豔娜.IRC功能的原理及應用中國移動河北有限公司廊坊分公司; 2013.07;

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