“LTE在高铁场景下的覆盖”的理论研究

福建省邮电规划设计院有限公司 张 克 孔佑礼

近几年，我国高铁行业发展迅速，结合通信网络建设机制，高铁的覆盖面积也在增大，这就对无线通信网络覆盖率提出了新的要求，要想合理性提升覆盖性能，就要充分重视“LTE在高铁场景下的覆盖”这一理论。本文简要分析了LTE的内涵以及高铁LTE网络覆盖的性质，并对“LTE在高铁场景下的覆盖”理论的具体研究内容展开讨论，仅供参考。

一、LTE概述

（一）内涵

所谓LTE就是指由3GPP组织制定的通用移动通信系统技术标准，在技术体系长期演进的过程中，技术的应用和运行范围也在扩大，这个理论是在2004年正式启动。

在LTE运行过程中，要从系统性能要求以及网络架构等方面对其进行分析，从而整合描述机制，对比运行体系后才能发挥技术的优势，并且切实落实LTE在高铁场景下的覆盖的理论。首先，LTE本身能有效提升通信效率，其基础性下行峰速为100Mbps，上行峰速为50Mbps。因此，LTE能在有效提升频谱运行效率的基础上，维护链路处理效果，也为信号传递和信息应用提供保障。其次，主要是借助分组域业务的处理机制对其进行应用，整个系统建立后能基于分组交换体系完成数据处理，并且借助系统设计就能对Qos机制进行实时业务管控，维护服务的基本质量。最后，在应用LTE系统后，整个系统的部署将更加灵活，能支持1.25MHz到20MHz之间的系统宽带，且能支持不同的频谱分配要求，在整体系统运行部署结构中发挥了重要作用，实现了应用管理工作的全面优化目标（李栋.不同制式LTE技术的高铁场景适应性比较研究[J].铁道工程学报,2016,33(7):64-70）。

（二）高铁LTE网络覆盖性质

高铁作为一种新兴的交通工具，能为城市连接工作提供较好的保障，不仅能提升轨道交通的实效性水平，也能有效完善交通管理水平。常规情况下，高铁运行速率能达到每小时300千米，因此，相较于室内分布以及室外宏站覆盖等较为传统的信息覆盖处理方式，高铁站台要结合沿线实际情况进行LTE网络覆盖处理，能一定程度上提高新型传递和应用管理的科学水平。

高铁主要的轨道是沿线覆盖以及站台覆盖两种基础方式，最基本的特征就是线装分布，因为时速较高，这就会出现多普勒频移现象，因此，高铁的车厢都是密闭式且金属材料打造，会有效屏蔽信号。这就使得信号在穿越过程中出现了大量的损失，为了提升小区间移动效果，要对用户重选和切换进行综合判定，合理性完善响应时间切换处理（邢剑卿.高铁场景下的LTE网络覆盖规划浅析[J].广东通信技术,2018,38(4):6-10）。

二、“LTE在高铁场景下的覆盖”的研究内容

在对“LTE在高铁场景下的覆盖”这一理论进行研究的过程中，要对高铁环境对无线通信的影响有明确的认知，从而建立相应的数据分析和管控机制。也就是说，只有全面分析和管理“LTE在高铁场景下的覆盖”的相关内容，才能有效整合数据监督机制，确保能配合移动运营商、国家发改委以及国家铁路部门开展的技术运营机制建立完整的性能处理体系，为高铁行业的飞速发展提供保障，实现技术管理和“LTE在高铁场景下的覆盖”的全面落实（张阳.“TD-LTE在高铁场景下的覆盖”的理论研究[J].中国新通信,2015,17(21):43）。

（一）高铁环境对无线通信的影响

在高铁运行过程中，要想对相应参数进行分析，就要对高铁环境和无线通信之间的关系有明确的认知。

第一，车体穿透过程中会出现损耗，因为高铁设计形态的特殊性，其本身就是密闭箱体，这就会对无线信号的传输产生影响，尤其是在穿越箱体的过程中会出现损伤。特别是在列车速度逐渐提升的过程中，信号受到的损伤也会出现增强的趋势。基于此，在无线通信建设机制建立的过程中，要对分布站址进行集中处理和分析，有效结合通信网络基站站址和铁路管理措施，确保两者之间能形成一定的距离。

第二，要进行切换和重选，高铁列车在实际运行过程中，因为速度较快就会造成信号的损耗，甚至会出现高频率小区切换和重选的现象，最终会影响用户的终端业务体验（张宪永,于大鹏.不同制式LTE技术的高铁场景适应性对别分析[J].魅力中国,2017(17):131）。

第三，快衰落问题，在无线通信网络结构中，快衰落在高铁环境中会受到一定程度上的影响，此时要对具体问题进行具体分析，有效整合移动台移动速度，对整合机制予以处理。尤其是在高铁环境中，终端和基站之间的信号传递要借助直线反射实现，这种接收信号的方式能为信号质量的保障提供支持。最重要的是，借助多路径处理机制能减少快衰落问题，为信号源应用和管理奠定基础。另外，多普勒频移也是较为常见的问题，主要是指信号源和接收机之间会形成相互作用的关系，此时，相对运动下接收信号就会出现异常，尤其是在高速运行环境中，信号频率质量以及距离之间的负相关关系都会对运行结构造成影响，需要引起相关技术人员的高度关注。

（二）“LTE在高铁场景下的覆盖”理论的关键技术

在对“LTE在高铁场景下的覆盖”理论进行研究的过程中发现，高铁环境下LTE专网要借助关键性技术才能建立有效的处理机制和管控流程，维护覆盖率的基础上，确保应用效果的最优化，也为信号传递和网络质量管理提供保障。

第一，公网和高铁覆盖率之间的关系。在基础性网络标准下，高铁环境下的覆盖率要结合小区范围内的分裂处理机制进行统筹控制，有效实现运行效率的升级和优化。尽管会出现资源利用率较低以及成本较低的现象，但是，依旧难以达到统一场景下高速运行的通信需求，就会造成优化难度的升级，甚至会出现运行管理效果的失衡，因此，要对专网运行通信需求予以关注，有效整合通信质量的基础上，确保相应处理工序的完整性，也为后续提升管理质量和通信效率奠定基础（宋腾辉.高铁场景下OFDM/MIMO系统多普勒频偏估计算法研究[D].北京交通大学,2016）。

第二，波束成形技术，对于整个系统通道而言，互异性是上行通道和下行通道运行结构管理的关键，要结合波束成形要点进行特性分析，从根本上维护管理流程的完整性。最重要的是，主波束能结合发送数据进行权值分析。

第三，超级小区合并技术，近几年，在技术不断发展的背景下，超级小区技术受到了广泛关注，为了集中缓解列车高速运行过程中出现的多次切换问题，就要减少高速移动中的频繁小区切换过程，一定程度上提高流量损失的管理，有效缓解高铁站点同频干扰问题，整合实际应用价值的基础上，维护管理流程的合理性。

第四，要建立3G/4G高铁协同组网结构，为了从根本上维护CSFB运行性能，要结合现网调节机制对运行流程进行统筹管理，有效整合LTE中TA划分处理效果，并且对高铁专网中的相关数据进行分析，优化终端结构和专网处理效果，确保重选回4G网的实效性能满足实际需求（向明.高铁场景下基于双移动中继的转发性能及切换方案研究[D].北京交通大学,2015）。

三、结束语

总而言之，在对LTE在高铁场景下的覆盖理论进行分析的过程中，要对实际问题进行集中分析和处理，确保能集中解决兼容问题，优化技术应用结构的管控价值，确保能为系统运行提供保障。LTE在高铁场景下的覆盖将成为高铁未来发展的必然趋势，要强化建设力度，促进宽带管理工作的全面优化，发挥LTE的优势，实现高铁行业的可持续发展。