高速铁路场景TD-LTE组网的关键问题探讨
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２ ０ １ ３ 年第 ５ 期
信 息 通 信
Ｉ ＮＦ ＯＲＭ ＡＴ Ｉ ＯＮ ＆ ＣＯＭ Ｍ ＵＮＩ ＣＡＴＩ ＯＮＳ
２ Ｏ１ ３
（ 总第 １ ２ ７期）
（ Ｓ ｕ ｍ ． Ｎ ｏ １ ２ ７ ）
高速铁路 场景 Ｔ Ｄ＇ Ｌ Ｔ Ｅ组 网的关键 问题探 讨
陈 伟 杰
（ 广东省 电信规划设 计院有 限公 司， 广 东 广州 ５ １ ０ ６ ３ ０ ）
面都有 比较高的要求 ，实现 高速移动场景的 良好覆盖对 Ｔ Ｄ．
Ｌ Ｔ Ｅ具有重大挑战。下面 ，本文就 Ｔ Ｄ ． Ｌ Ｔ Ｅ在高速铁路场景
工 程 设 计 中一 些 关 键 问题 进 行 浅要 的探 讨 。
公网之 间分离， 最大程度 上满 足高速铁路和周边区域 的覆盖
要 求 。专 网组 网除了在车站和 列车停 留区域与大 网允许切
高速移动通信性能的关键因素是高速移动状态下产生的多普
２ ． ２ 站址 选择
高速铁路列车车体由金属钢板构成，穿透损耗很大。信 号发射方 向与车体运动方 向组成的夹角称 为信号掠射角。当 掠射角很小时， 信号需穿透厚度加大 ， 信号穿透损耗相应 也加 大， 为 了进 一步 降低车体穿透 损耗 的影响 ， 运营商在建设基站 时， 网络建设者应该尽量使基站靠近铁路， 保证基站与铁 路垂
关键词： Ｔ Ｄ— Ｌ Ｔ Ｅ； 高速 铁 路 ； 专 网组 网 ； 关键 问题
中图分类号： Ｔ ９ ９ ３
文献标识码： Ａ
文章编号： １ ６ ７ ３ 一 ｌ １ ３ １ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ５ — ０ １ ６ ４ — ０ ２
要使 Ｔ Ｄ— Ｌ Ｔ Ｅ系统在高速铁路场景能具有很好 的无线覆 盖和业务体验， 必须通过网络规划或技术手段解决上述 问题 。 ２ ． １专 网组 网 专网覆 盖将覆盖高速铁路沿 线的原有基站设备 、 传输、 天 馈 等无 线设备独立于覆盖周边低速 区域 的网络 ， 以专用 网络 覆 盖高速铁路沿线 ， 通 过频率设置和参数配置 ， 保证专 网和
（ ２ ） 智能天线波束赋 形效果变差 ： 智 能天线通过利用上行 信 道得 到的 Ｅ Ｂ Ｂ权值实时生成主瓣指 向 目标用户的波束 ， 从 而实现 目标用户接收信号功率最大化。智能天线快速下行赋 形要求上、 下行信道必须 具备互易性 ， 下行 的波束赋形依赖于 上行的信道估计 结果 。在高速移动环境 下，上下行信道的相
预计到 ２ ０ ２ ０年 ， 我国将建成 １ ６ ０ ０ ０公里的高速铁 路， 届 时我 国高速铁路的总里程将位居世界第一。另外， ２ ０ １ ２年 国
内新 开 通 铁 路 ６ ３ ６ ６公里 ， 高铁达 ３ ６ ０ ０公 里 ， 是２ ０ １ １ 年 的三
倍 多。经过多轮 大捉速之后， 动车组时速普遍超 过 ２ ０ ０ ｋ ｍ／ Ｈ， 武广 、 京沪、 沪杭等高速铁路达到 了 ３ ５ ０ ｋ ｍ ／ Ｈ， 在这种高速移 动场景下 ， 多普 勒频移 、 小区选择与重选 、 切换 、 穿透损耗等方
速 度越快 ， 多普勒 频移也越 大 ， 基站信号接 收性能 恶化越厉
害。
２ ． ３超级 小 区技术
在满足 网络容量的前提 下， 加 大基站 的覆盖范围， 减少频 繁 切换 。Ｂ Ｂ Ｕ ＋ Ｒ Ｒ Ｕ 组 网方 式 将 相 邻 多个 站 址 的 Ｒ Ｒ Ｕ 通过
光纤串联， 配 置 为 一个 小 区 ， 接入一个 Ｂ Ｂ Ｕ 处理 。 Ｂ Ｂ Ｕ ＋ Ｒ Ｒ Ｕ
好 保证高铁的用户在高速移动 时切换和 重选 的路 径， 提 高通
信 质量 ；有 利 于 应 用 专 用 于 高 速 场 景 的无 线 资源 管 理 算法 、
切 换和 重选 策略和 网络参数值 ， 从而更好地提高整个 网络 的
质 量。
般高于周边的树木和建筑物 ， 反射物较少 ， 无线传播环境与
换外 ， 沿 线 采 用 链 形 邻 区 设 计 ，不 与 大 网 发 生 切 换 。可 以很
ｌ场景 特点
１ ． １信道 传播环 境 简单 、 移 动终端 速度 快
高速铁路轨道地面或悬空架设， 周围 ３ ０米 内无建筑物 ， 周边基本无超过三层的建筑物 。 基站天线主要架设在铁塔上，
一
摘要： Ｔ Ｄ－ Ｌ Ｔ Ｅ作为新一代通信技 术， 在２ ０ １ ２年大规模开展 了商业 网建设 ， 高速移动 场景 的无线 网络建设长期以来一直 是移动通信技 术发展的难点 ， 尤其像 高铁 平均车速在 ２ ５ ０ 公里， 小时， 多普勒频移现 象和小 区间频繁切换 问题更为突出。
文章针对在 高速铁路场景下的 Ｔ Ｄ — Ｌ Ｔ Ｅ无线组 网方案 中一些 关键 问题进行 了探讨 ， 为后续 的高速场景组 网提供参考。
组网的方式适合用于高速铁路覆盖 ， 多Ｒ Ｒ Ｕ可用于扩大覆盖 范围， 超级小区技术可 以缓解终端驻留小区时间过短问题 ， 保 证终端随机接入流程在单个小区内完成 ，减少频繁切换 引起
的掉话。
关性变弱， 随着速度的提 高其 赋形增益也会下降 。
（ ３ ） 频繁切换和重选 不及 时： 终端 高速移动导致终端穿越 切换区的时问变 短。当终端穿越切换区的时间小于系统处理
直 距 离在 ５ ０ ｍ到２ ０ ０ ｍ 之 间。
农村场景类似 ，重点 以解 决覆盖为 目标 。影响 Ｔ Ｄ． Ｌ Ｔ Ｅ系统 勒频移效应 、上下信道相 关性减弱 以及频繁切换和 重选 困难
等 问题 。
（ １ ） 多普勒 频移 ： 终端在移 动 中会 产生 多普勒频 移 ， 由
于基站 发射和 接收 频率不 一致 ，使得解 调性 能下 降。移动
切 换 的 最 小 时延 ，则 切 换 流 程 无法 完 成 导 致 掉 话 。高 速 铁路
２ ． ４ 自适应 频偏校 正算 法
对于高速移动的用户， 多普勒频偏往往非常大 ， 对Βιβλιοθήκη Baidu基站 接收机来说，估计和发射机之 间的频率误差并完成频率误差 校正是接收机必须完成的功能，否则将对链路性能造成很大 影响， 另外， 基站接收机还需要应对频偏快速变化 的问题 ， 即 保证能够迅速跟上频偏变化速度 并进行有效的补偿 。适应频 偏校正算法 ，能在基带层面实时地检测 出当前子帧频率偏移
信 息 通 信
Ｉ ＮＦ ＯＲＭ ＡＴ Ｉ ＯＮ ＆ ＣＯＭ Ｍ ＵＮＩ ＣＡＴＩ ＯＮＳ
２ Ｏ１ ３
（ 总第 １ ２ ７期）
（ Ｓ ｕ ｍ ． Ｎ ｏ １ ２ ７ ）
高速铁路 场景 Ｔ Ｄ＇ Ｌ Ｔ Ｅ组 网的关键 问题探 讨
陈 伟 杰
（ 广东省 电信规划设 计院有 限公 司， 广 东 广州 ５ １ ０ ６ ３ ０ ）
面都有 比较高的要求 ，实现 高速移动场景的 良好覆盖对 Ｔ Ｄ．
Ｌ Ｔ Ｅ具有重大挑战。下面 ，本文就 Ｔ Ｄ ． Ｌ Ｔ Ｅ在高速铁路场景
工 程 设 计 中一 些 关 键 问题 进 行 浅要 的探 讨 。
公网之 间分离， 最大程度 上满 足高速铁路和周边区域 的覆盖
要 求 。专 网组 网除了在车站和 列车停 留区域与大 网允许切
高速移动通信性能的关键因素是高速移动状态下产生的多普
２ ． ２ 站址 选择
高速铁路列车车体由金属钢板构成，穿透损耗很大。信 号发射方 向与车体运动方 向组成的夹角称 为信号掠射角。当 掠射角很小时， 信号需穿透厚度加大 ， 信号穿透损耗相应 也加 大， 为 了进 一步 降低车体穿透 损耗 的影响 ， 运营商在建设基站 时， 网络建设者应该尽量使基站靠近铁路， 保证基站与铁 路垂
关键词： Ｔ Ｄ— Ｌ Ｔ Ｅ； 高速 铁 路 ； 专 网组 网 ； 关键 问题
中图分类号： Ｔ ９ ９ ３
文献标识码： Ａ
文章编号： １ ６ ７ ３ 一 ｌ １ ３ １ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ５ — ０ １ ６ ４ — ０ ２
要使 Ｔ Ｄ— Ｌ Ｔ Ｅ系统在高速铁路场景能具有很好 的无线覆 盖和业务体验， 必须通过网络规划或技术手段解决上述 问题 。 ２ ． １专 网组 网 专网覆 盖将覆盖高速铁路沿 线的原有基站设备 、 传输、 天 馈 等无 线设备独立于覆盖周边低速 区域 的网络 ， 以专用 网络 覆 盖高速铁路沿线 ， 通 过频率设置和参数配置 ， 保证专 网和
（ ２ ） 智能天线波束赋 形效果变差 ： 智 能天线通过利用上行 信 道得 到的 Ｅ Ｂ Ｂ权值实时生成主瓣指 向 目标用户的波束 ， 从 而实现 目标用户接收信号功率最大化。智能天线快速下行赋 形要求上、 下行信道必须 具备互易性 ， 下行 的波束赋形依赖于 上行的信道估计 结果 。在高速移动环境 下，上下行信道的相
预计到 ２ ０ ２ ０年 ， 我国将建成 １ ６ ０ ０ ０公里的高速铁 路， 届 时我 国高速铁路的总里程将位居世界第一。另外， ２ ０ １ ２年 国
内新 开 通 铁 路 ６ ３ ６ ６公里 ， 高铁达 ３ ６ ０ ０公 里 ， 是２ ０ １ １ 年 的三
倍 多。经过多轮 大捉速之后， 动车组时速普遍超 过 ２ ０ ０ ｋ ｍ／ Ｈ， 武广 、 京沪、 沪杭等高速铁路达到 了 ３ ５ ０ ｋ ｍ ／ Ｈ， 在这种高速移 动场景下 ， 多普 勒频移 、 小区选择与重选 、 切换 、 穿透损耗等方
速 度越快 ， 多普勒 频移也越 大 ， 基站信号接 收性能 恶化越厉
害。
２ ． ３超级 小 区技术
在满足 网络容量的前提 下， 加 大基站 的覆盖范围， 减少频 繁 切换 。Ｂ Ｂ Ｕ ＋ Ｒ Ｒ Ｕ 组 网方 式 将 相 邻 多个 站 址 的 Ｒ Ｒ Ｕ 通过
光纤串联， 配 置 为 一个 小 区 ， 接入一个 Ｂ Ｂ Ｕ 处理 。 Ｂ Ｂ Ｕ ＋ Ｒ Ｒ Ｕ
好 保证高铁的用户在高速移动 时切换和 重选 的路 径， 提 高通
信 质量 ；有 利 于 应 用 专 用 于 高 速 场 景 的无 线 资源 管 理 算法 、
切 换和 重选 策略和 网络参数值 ， 从而更好地提高整个 网络 的
质 量。
般高于周边的树木和建筑物 ， 反射物较少 ， 无线传播环境与
换外 ， 沿 线 采 用 链 形 邻 区 设 计 ，不 与 大 网 发 生 切 换 。可 以很
ｌ场景 特点
１ ． １信道 传播环 境 简单 、 移 动终端 速度 快
高速铁路轨道地面或悬空架设， 周围 ３ ０米 内无建筑物 ， 周边基本无超过三层的建筑物 。 基站天线主要架设在铁塔上，
一
摘要： Ｔ Ｄ－ Ｌ Ｔ Ｅ作为新一代通信技 术， 在２ ０ １ ２年大规模开展 了商业 网建设 ， 高速移动 场景 的无线 网络建设长期以来一直 是移动通信技 术发展的难点 ， 尤其像 高铁 平均车速在 ２ ５ ０ 公里， 小时， 多普勒频移现 象和小 区间频繁切换 问题更为突出。
文章针对在 高速铁路场景下的 Ｔ Ｄ — Ｌ Ｔ Ｅ无线组 网方案 中一些 关键 问题进行 了探讨 ， 为后续 的高速场景组 网提供参考。
组网的方式适合用于高速铁路覆盖 ， 多Ｒ Ｒ Ｕ可用于扩大覆盖 范围， 超级小区技术可 以缓解终端驻留小区时间过短问题 ， 保 证终端随机接入流程在单个小区内完成 ，减少频繁切换 引起
的掉话。
关性变弱， 随着速度的提 高其 赋形增益也会下降 。
（ ３ ） 频繁切换和重选 不及 时： 终端 高速移动导致终端穿越 切换区的时问变 短。当终端穿越切换区的时间小于系统处理
直 距 离在 ５ ０ ｍ到２ ０ ０ ｍ 之 间。
农村场景类似 ，重点 以解 决覆盖为 目标 。影响 Ｔ Ｄ． Ｌ Ｔ Ｅ系统 勒频移效应 、上下信道相 关性减弱 以及频繁切换和 重选 困难
等 问题 。
（ １ ） 多普勒 频移 ： 终端在移 动 中会 产生 多普勒频 移 ， 由
于基站 发射和 接收 频率不 一致 ，使得解 调性 能下 降。移动
切 换 的 最 小 时延 ，则 切 换 流 程 无法 完 成 导 致 掉 话 。高 速 铁路
２ ． ４ 自适应 频偏校 正算 法
对于高速移动的用户， 多普勒频偏往往非常大 ， 对Βιβλιοθήκη Baidu基站 接收机来说，估计和发射机之 间的频率误差并完成频率误差 校正是接收机必须完成的功能，否则将对链路性能造成很大 影响， 另外， 基站接收机还需要应对频偏快速变化 的问题 ， 即 保证能够迅速跟上频偏变化速度 并进行有效的补偿 。适应频 偏校正算法 ，能在基带层面实时地检测 出当前子帧频率偏移