GSM-R在高鐵上的應用

1 我國高速鐵路基本情況

根據我國鐵路行業標準《高速鐵路設計規範（試行）》（TB 10621-2009 J971-2009）中定義，高速鐵路定義為新建鐵路旅客列車設計最高行車速度達到250km/h及以上的鐵路。中國鐵路高速列車設計最高時速達250公里以上，最高可達400公里。根據原鐵道部頒佈的《中長期鐵路網規劃（2008年調整）》要求，我國將建設以四橫四縱與城際客運系統為主，設計時速250公里及以上的高速鐵路約24252公里。

2 高速鐵路通信網絡覆蓋特點

2.1 高速鐵路列車的穿透損耗大

鐵路高速列車的穿透損耗遠比普通鐵路列車的穿透損耗大，普通鐵路運行的K、T型列車穿透損耗約18dB/F頻段，高速列車的穿透損耗約28dB/F頻段（數據為實測）。高速列車的穿透損耗較大，對通信系統覆蓋提出了更高的要求。

信號不同的入射角對應的穿透損耗也不相同，當信號垂直入射時穿透損耗最小，當信號入射角越小時穿透損耗逐漸增大。實際測試數據表明，當入射角小於10度以後，穿透損耗增大趨勢加劇。

2.2 多普勒頻移嚴重

多普勒頻移：列車高速運動將引起多普勒頻偏，導致接收端接收信號頻率發生變化，且頻率變化的大小和快慢與車速相關，高速引起的大頻偏將導致接收機解調性能大幅下降。

多普勒頻移計算公式：

其中v為車速，c為光速，f為工作頻率；由多普勒頻移計算公式可知，通信頻率越大多普勒頻移越大，入射角越小多普勒頻移越大。在高速鐵路網絡覆蓋的規劃中要充分考慮多普勒頻移對移動通信的影響。

2.3 高速鐵路列車行進過程中切換頻繁

鐵路列車高速移動將在短時間內穿越多個小區的覆蓋範圍，引起頻繁的小區間切換，假設一個小區的天線覆蓋範圍為1公里左右，列車時速在300公里，那麼每隔約12秒通信系統就得切換一次，頻繁的切換增加了通信系統的網絡負擔，大大減少了手機的待機時間。

3 高速鐵路TD-LTE網絡覆蓋規劃思路及建議

高速鐵路TD-LTE網絡覆蓋規劃思路是按照高速鐵路通信覆蓋的特點進行高速鐵路TD-LTE網絡覆蓋規劃。

3.1 基站到鐵路距離規劃建議

根據無線信號入射角不小於10度的原則，計算出基站距離鐵路的距離及小區覆蓋半徑的距離（見表1）。

3.2 網絡切換重疊帶規劃

合理重疊覆蓋區域規劃是實現業務連續的基礎，重疊覆蓋區域過小會導致切換失敗，過大則會導致站間距不合理，因此高速鐵路覆蓋規劃中要合理設計重疊覆蓋區域。

如圖1所示，過渡區域A為鄰區信號強度達到切換門限所需距離；切換執行B為滿足A3事件至切換完成所需距離。重疊距離=2*（切換遲滯對應距離+切換測量距離（128ms）+切換執行時間（100ms））（見表2）。

3.3 其他建議

關於多普勒頻移，通信設備要有抵抗多普勒頻移的功能，需要通信設備有相應的措施和算法來補償多普勒頻移對通信的影響。關於小區切換頻繁，可以採用合併小區的功能，這個功能需要通信設備能力的支持，把幾個小區合併成一個小區，增加了小區距離，減少了切換頻率，可以降低系統開銷。關於基站天線選擇，鐵路覆蓋為帶狀狹長區域，智能天線無法發揮特性。選擇天線選擇應考慮高增益、窄波束天線。關於通信頻段 [本文轉自dYlw.Ne t專業提供代寫 和各種 教學論文的服務，歡迎光臨WWw. lw54.com點擊進入 畢業論文網]，目前用於TD-LTE的無線頻段為F頻段（1880 MHz-1920 MHz）及D頻段（2570 MHz～2620 MHz）。考慮到頻率特性，F頻段的穿透能力較強，損耗較小，建議在沒有無線干擾的情況下儘量應用F頻段用於高速鐵路通信覆蓋。

4 結語

本文對高速鐵路TD-LTE網絡覆蓋規劃要點簡單的進行了分析，主要從高速鐵路覆蓋的基本特點入手進行分析。本文對高速鐵路TD-LTE網絡覆蓋規劃有一定啟發意義。