高速鐵路無線通信優(yōu)化措施

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0引言

隨著高速鐵路運行里程的增加，高速鐵路承載的客流量越來越大，因此需要促進鐵路信息系統(tǒng)升級，以便能夠滿足高速鐵路發(fā)展需求。高速鐵路運行過程中，時速高、密閉性強，導(dǎo)致高速鐵路無線通信存在強烈的多普勒頻移、車體穿透損耗嚴重、蜂窩通信小區(qū)頻繁切換等，并且高速鐵路沿線的山脈、橋梁、河流、涵洞等場景非常豐富，因此高速鐵路通信信號不能夠暢通無阻地傳輸，為了保證高速鐵路無線通信正常，需要從多個方面采取優(yōu)化覆蓋、增強信號等措施。本文基于筆者多年的高速鐵路無線通信優(yōu)化實踐，詳細地闡述高速鐵路無線通信優(yōu)化重要意義及措施，為無線通信優(yōu)化提供參考，有利于提升移動用戶在高鐵上使用無線業(yè)務(wù)的用戶感知，具有重要的研究意義和現(xiàn)實意義。

1高速鐵路無線通信重要意義

目前，高速鐵路出行已經(jīng)是很多人的選擇，高速鐵路無線通信能夠滿足人們無線數(shù)據(jù)傳輸、語音通話需求，可以及時地保證人們在行駛過程中的工作、生活或?qū)W習(xí)，提高了人們出行的便捷性。但是高速鐵路無線傳輸環(huán)境與傳統(tǒng)的無線信號傳輸環(huán)境相比，高鐵行駛速度快，車體損耗大，造成無線信號明顯的多普勒頻移，導(dǎo)致GSM網(wǎng)絡(luò)小區(qū)間切換頻繁，詳細問題如下所述。

（1）高鐵車體穿透損耗非常大。

我國的高鐵采用全封閉車體架構(gòu)，部分列車型號的玻璃是金屬鍍膜的，無線電波信號穿透高鐵車體時，傳輸損耗高達24dBm，傳統(tǒng)的列車車體穿透損耗則為10dBm，尤其是高鐵臥鋪車廂，傳能損耗更高，因此降低了信號傳輸強度。為了保證無線信號的有效收發(fā)，亟需采用多種措施提高信號接收靈敏度，彌補無線信號穿透車體時造成的衰減。

（2）高鐵通信小區(qū)切換頻繁。

移動終端所在的通信小區(qū)的信號衰落到一定程度時，就會觸發(fā)小區(qū)切換或重選。由于高鐵移動速度非常快，因此其在很短的時間內(nèi)就會穿過多個GSM小區(qū)。每個小區(qū)切換時，需要花費大約6s的時間，全速奔馳的高鐵穿過兩個基站的時間都遠小于6s，因此造成移動終端無法正常進行小區(qū)切換，非常容易造成脫網(wǎng)或掉話現(xiàn)象。

（3）多普勒頻移。

高鐵運行速度非常快，因此非常容易造成移動用戶在高鐵行駛過程中發(fā)生多普勒頻移。多普勒頻移是指高鐵通信過程中無線電波頻率與基站發(fā)射的實際頻率之間的差異。多普勒頻移增大，則會造成無線信號調(diào)制調(diào)解過程中產(chǎn)生相位偏差，造成信道估計錯誤，影響正常通信。

2高速鐵路無線通信優(yōu)化措施

高速鐵路無線通信可以滿足人們多樣化、便捷性的通信需求，具有非常重要的作用，因此針對高鐵常見的通信問題，需要從建設(shè)、覆蓋等多個方面進行優(yōu)化，高速鐵路無線通信的具體優(yōu)化可以從以下幾個方面著手。

（1）無縫隙覆蓋高鐵運行線路。

高鐵通常采用專網(wǎng)覆蓋，由于高鐵運行軌道涉及面較廣，因此覆蓋過程中存在盲點，通話切換過程中，由于公網(wǎng)小區(qū)與專網(wǎng)小區(qū)存在非鄰居關(guān)系，非常容易引起掉話等異常事件。許多通信學(xué)者分析，造成高鐵網(wǎng)絡(luò)掉話原因眾多，比如網(wǎng)絡(luò)建設(shè)規(guī)劃不合理，專網(wǎng)距離過遠，鄰居關(guān)系漏配等。因此，無縫隙覆蓋高鐵運行線路，縮小高鐵專網(wǎng)覆蓋范圍，周期性測試巡檢，及時發(fā)現(xiàn)高鐵網(wǎng)絡(luò)存在的縫隙，采用直放站等措施進行彌補，確保高鐵全線覆蓋，可以提高通信工作運行效果。

（2）采用大功率、光纖無線設(shè)備覆蓋高鐵線路。

高鐵線路建設(shè)無線網(wǎng)絡(luò)時，站址選擇具有較大的難度，一是要求站址距離高鐵無線網(wǎng)絡(luò)線路越小越好，二是高鐵沿線沒有符合基站建設(shè)要求的基礎(chǔ)設(shè)施。因此，為了能夠更好地覆蓋高鐵線路，滿足流暢的通信需求，可以采用BBU+RRU光纖拉遠基站的建設(shè)模式，BBU是指亟待處理單元，RRU是指射頻拉遠單元，兩者采用光纖進行通信，RRU具有較小的體積，能夠懸掛安裝，BBU具有攜帶多個RRU的能力，能夠發(fā)射較大的數(shù)字信號，降低了宏基站選擇存在的問題。

（3）拆分高鐵信源，解決單個小區(qū)覆蓋距離過程的問題，可以大幅度優(yōu)化高鐵覆蓋頻率；針對天線位置較低的基站，升高天線高度，避免樓層、樹木、山峰遮擋，提高信號的覆蓋能力和傳輸范圍。

3結(jié)語

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，高速鐵路里程逐年增加，高速鐵路目標(biāo)用戶多為商務(wù)出行或旅游出行，具有較高的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求，同時高速鐵路速度快、穿透損耗高、密閉性強等特點造成無線網(wǎng)絡(luò)信號下降，需要從無線覆蓋、覆蓋小區(qū)脫網(wǎng)、基站布置等多個方面優(yōu)化，以便提高無線網(wǎng)絡(luò)信號強度，確保用戶具有較強的使用感知。

作者：邵秋俊 單位：中國鐵建電氣化局集團北方工程有限公司