移动通信高速铁路覆盖解决方案
内容摘要
目前，通信市场呈现三分天下的格局，移动通信的市场竞争日益激烈，为了更好的为用户提供服务，抢占市场，需要不断提高网络运行质量，以优质的网络吸引客户。
随着铁路高速的来临，移动通信也面临着高速带来的压力，如何保障用户在高速运行情况下的网络质量，也给我们带来新的挑战。挑战带来机遇，面对挑战，需要我们不断采用新技术、新办法，文中通过运用技术手段解决高速铁路覆盖问题，以满足用户的使用，为市场发展提供有力的网络支持。
关键词：移动通信、高速铁路、覆盖
目录
一、普通覆盖形势下对高铁覆盖面临的主要问题 (5)
（一）CRH列车车体密封性好、损耗严重 (5)
（二）高速移动中的切换和小区重选 (5)
（三）位置更新频繁，现网信令负荷重 (5)
二、实际采用技术及解决方案 (7)
（一）专网覆盖方案 (7)
1．基站专网 .............................. 错误！未定义书签。
2．基站＋光纤直放站 ...................... 错误！未定义书签。
（二）方案对比:基站专网 vs 基站＋光纤直放站专网 (7)
三、光纤直放站（GRRU）技术及功能特点 (9)
（一）GRRU工作原理............................ 错误！未定义书签。
（二）GRRU功能特点............................ 错误！未定义书签。
四、设计实现方案 (10)
（一）设计原则 (13)
1．对铁路施行专网覆盖 (13)
2．采用基站+射频拉远单元的组网方式 (14)
3．沿铁路线设置线性位置区 (14)
（二）具体设计方案主要考虑因素 (16)
1．车厢穿透损耗 (16)
2．覆盖电平 (16)
3．多普勒频移 (19)
4．小区重叠覆盖区 (20)
5．光纤直放站重叠区切换带设置 (21)
6．小区参数设置 (23)
7．小区容量计算 (23)
8．跨省边界的小区覆盖 (25)
9．天线选型 (25)
10．天线挂高及架设方式 (27)
11．专网起点及专网与站台的过渡方式 (27)
（三）主要创新 (28)
1、思路创新 (28)
2、技术创新 (28)
3、产品创新 (28)
五、设计方案示例 (28)
（一）京广铁路保定铁路线基本概况 (28)
（二）对现阶段高速铁路网路环境进行详细测试 (29)
（三）设计思路及设备配置 (30)
1．设计思路 (30)
2．设备配置 (30)
（四）设计图纸部分示例 (31)
六、总结 (33)
移动通信在高速铁路覆盖中的
技术及解决方案
一．高速铁路概况
铁路作为我国国民经济的大动脉，对实现国民经济和社会发展的宏伟目标起着极为重要的作用。目前，全国铁路营业里程为7.7万公里。
2007年4月18日，铁道部进行了第六次大提速，将时速200公里及以上动车组投入使用。此次大提速在京哈、京沪、京广、京九、陇海、浙赣、兰新、广深、胶济等干线展开。第六次铁路大提速后，京沪、京广、陇海、浙赣、广深等干线时速达200公里，京哈、京广、京沪、胶济线部分区段时速达到250公里。至此我国铁路时速120公里及以上线路延展里程达到2.2万公里，比第五次大提速增加6000公里。其中，CRH高速铁路延展里程达到6003公里。到年底，全国铁路有480列CRH列车运行，覆盖全国17个省、直辖市。这意味着中国铁路将以此为起点，进入了全新的高速列车时代。
客运专线是以客运为主的快速铁路。目前在我国，铁路等级除Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级外又增加了“客运专线”等级，时速200至350km/h的铁路统称为客运专线，曲线半径一般在2200m以上。客运专线运量大、效能高，社会经济效益显著。客运专线列车最小行车间隔可达三分钟，列车密度可达每小时20列，列车定员可达1600 —1800人/列，理论上每小时最大输运能力可达2×32000～2×36000人，能够实现大量、快速和高密度运输。
目前已建成的客运专线有秦沈客运专线、京津城际客运专线、石太客运专线、郑西高速铁路、武广高速铁路、甬台温客运专线、温福州客运专线、福厦客运专线以及胶济客运专线东段
已开工建设的客运专线有（18个）：
京石、石武、郑西、合武、合宁、甬台温、温福、福厦、广深港、广珠、津秦、宁杭、杭甬、长吉、九昌、哈大、胶济、海南东环、大西。
这一切都为中国铁路的发展带来了新的机遇与挑战，也给铁路的通信网络覆盖提出了更高的要求。
二．普通覆盖形势下对高铁覆盖面临的主要问题
目前移动GSM网络覆盖日益完善，但由于高速铁路及CRH列车的特殊性，对其的网络覆盖效果并不理想，无法很好的满足客户的正常使用，存在着接通率低、掉话、无法使用数据业务等严重网络问题，所以，对高速铁路的专项覆盖工作是很迫切的。
（一）覆盖场强不达标
在铁路提速的同时，铁道部引入了CRH这一新型列车，该列车全称为“中国高速铁路列车”，CRH是（China Railw ay High-speed）英文字母的缩写。该列车分为CRH1、CRH2、CRH3和CRH5这4个种类，其中，CRH1、2、 5均为200公里级别（营运速度200KM/h，最高速度250KM/h）, CRH3为300公里级别（营运速度330KM/h，最高速度380KM/h）,而CRH2具有提升至300KM级别的能力。
CRH列车采用密闭式厢体设计，增大了车体损耗。各种类型的CRH列车具有不同的穿透损耗，京广铁路目前行驶的主要运行列车为CHR2和CRH5列车，采用欧洲庞巴迪动车组技术，全车无卧铺车厢，实测的结果显示穿透损耗为24dB，比普通列车高很多。
（二）频繁切换、掉话严重
原铁路覆盖基站密度较大，穿越城镇区域铁路基站覆盖半径约为0.5~1.5公里，郊区基站覆盖半径约为1.5~2.5公里，边远地区基站覆盖半径约为2.5~4公里。
由于列车行使速度快，部分基站密度大的区域，一般在5~30秒就有一次切换，导致切换信令开销大。且由于切换有一定的时间（最大5s），当前一次切换尚未完成时，又有新的切换需求，容易导致切换失败。用户可能选择到较远的信号，若未将该邻小区加入邻区列表，用户切到远处小区后就无法切回到该邻近小区，也会切换失败。由于两邻区的重叠覆盖区的信号强度不满足切换要求，也会切换失败。
频繁的切换大大增加了掉话的可能，在高铁上严重影响了用户的正常通
信。
（三）位置更新多，信令开销大，位置更新失败率高
由于突发性业务 大（有列车经过时，话务量高，无列车经过时，基本无话务），当有列车通过时，TCH 、SDCCH 等信道溢出，特别在LAC 交界处，由于需要位置更新，信令容易溢出。 （四）信道拥塞
由于列车的突发性 业务大，有列车经过时，话务量高，无列车经过时，基本无话务，在非城镇等密集居住区，基站载波配置 可能满足不了突发性的列车业务需求，可能造成TCH 、SDCCH 等信道拥塞、溢出，特别 在LA 交界处，由于需要位置更新，载波配置不够或信 令信道配置不当，容易造成溢出。 （五）GPRS 覆盖问题
由于CRH 列车覆盖场强有弱信号区域甚至盲区，用户频繁跨越小区，电磁环境复杂，小区边缘区域是始终在线，
切换 掉话 信号弱
CRH 列车
数据业
务无法 使用 接通率低通话 质量差
三．高速铁路解决方案分析
目前针对高速铁路的优化主要有网络调整方案、基站专网优化方案、GRRU 专网优化方案三种解决方案。
（一）现网调整优化解决方案
现网调整方案是通过对现网基站进行调整，适应高速列车的运行要求，达到增强覆盖、改善重选切换效率的网络优化方法，常用的方法包括天线调整、分裂专用覆盖小区、加装基站放大器、加装直放站等，现网调整方案中用于铁路覆盖的小区同时还会为铁路邻近区域的一些用户提供覆盖服务。
图3-1 现网优化调整解决方案示意图
网络调整优化解决方案的优点：
需要新增硬件设备较少，网络建设工作少。
网络调整优化解决方案的缺点：
网络调整困难；
只能减轻或改善切换频繁、位置更新、接通困难、掉话、数据业务无法使用、用户使用感受差等等问题，无法根本解决。
（二）基站专网解决方案
基站专网解决方案则使用专用的基站或小区对铁路进行覆盖，覆盖铁路的基站或小区只覆盖铁路线，只用于列车通信，专网与大网实现重选和切换上
完全的隔离，只有在车站等专网入口才能进入或离开专网。
图3-2 基站专网解决方案示意图
基站专网解决方案的优点：
专用小区，不需考虑铁路周围的覆盖，单站覆盖距离相对常规基站建设容易做的比较大；
重选、切换关系简单，切换重选速度较快，成功率高；
基站专网解决方案的缺点：
建网成本较高，工程量大，周期长；
不对铁路周围用户服务，周围用户感受差；
频率规划需专用BC CH频点，周边基站 TCH频点需退让；
稳定性差，单站故障时无法利用邻近大网信号；另外车站等专网出入口基站有覆盖漏洞或发生故障，将影响全线质量。
（三）GRRU专网解决方案
光纤专网是利用光纤分布系统实现单小区长距离连续覆盖的铁路专用覆盖网；在硬件设备上采用多个光纤直放站远端单元沿铁路线安装高增益天线来实现专用覆盖；在参数上设置高速列车运行时相关的相邻小区，实现高速准确的重选和切换。
图3-3 GRRU专网解决方案示意图
GRRU专网解决方案的优点：
1、减少切换（位置更新）频次；解决切换频繁和数据业务使用的问题；
2、提高接通率、提升网络质量应对业务升级；
3、GSM专网小区交叉频率复用的方式以解决网络中频点紧张的问题；
4、集中式机房建设、光纤传输采用菊花链组网节约了大量的投资成本；
5、GSM高铁专网共享载频大覆盖，同时有利于提高载频的利用率；
6、GRRU的噪声抑制、自动时延调整、菊花链组网等功能，区别于传统的直放站类设备，解决网络问题的同时没有对基站上行形成干扰。
（四）小结
从以上三种高速铁路解决方案的具体分析及全方面对比，可以看出，GRRU专网覆盖不失为一种最理想、最有效、最彻底的高速铁路GSM网络覆盖方案。下面将对“GRRU专网解决方案”进行详细介绍。
四．高速铁路覆盖设备选型
（一）产品要求
对于高铁网络覆盖，为保证其覆盖性能，其专项覆盖产品的特点为：
可靠性高
设备需保证高铁覆盖可靠性，传输、电源等需要保护和备份。
高铁网络的列车车速快，列车车厢信号损耗大；同时高铁动车组内为中高档用户，因此要求覆盖高铁网络的相关产品的可靠性要求高，全天候保障设备可靠稳定运行。
高铁的铁路环境较为复杂，需确保传输、电源的可靠性，此时需对传输资源、电源供电等基础资源提出备份和保护功能
兼容性好
设备可兼容各厂家基站，保证高铁覆盖连续性。
高铁为狭长型长距离覆盖，无线网络区域经过多个区域，不同区域的基站设备厂家有所不同，因此需确保高铁覆盖设备可兼容各个厂家设备，从而确保高铁无线网络覆盖的连续性，并方便后期扩容优化。
长距离覆盖性能
具有有效延伸高铁网络小区覆盖距离，减少高铁切换次数；
为扩大高铁网络单小区覆盖半径，尽量降低高铁铁路沿线新建站址，从而减少建网成本，此时需要高铁覆盖产品具有长距离覆盖性能，即产品具备大功率、分集接收、低功耗、大容量等性能特点。
灵活的传输方式
具有星型、菊花链型、混合型等组网方式，节省光纤资源；
由于高铁区域经过多个场景，传输资源具有不确定性，因此需要高铁产品具有灵活的传输方式，利于方案设计根据场景选取灵活的传输方式，确保高铁无线网络覆盖的顺利建设。
对于部分光纤无法到位的站点，可以使用微波GRRU来解决光缆传输问题，微波GRRU有着与光纤GRRU相同的功能和性能，仅传输方式不同。
（二）GRRU性能特点
铁路专网覆盖采用基站加GRRU的覆盖模式，GRRU设备（GSM数字光纤射频拉远单元）具有许多独特的性能及强大的组网能力，下面对GRRU设备作简单的介绍：
工作原理
原理框图如下，系统由接入控制单元和数字覆盖单元组成，它主要具有以下几方面的特性：
?具有上行噪声抑制功能
首先，GRRU采用载波选频方式，只对信源小区所使用的载频进行放大，非工作频点全部滤除，减少到达基站的上行噪声电平，其次，GRRU采用时隙噪声自动检测功能，可以判断是信号时隙还是噪声，并且只对信号进行放大，对噪声则没有放大作用，因此使得通过GRRU到达基站的上行噪声电平低于-132dBm@200KHz。分析如下图：
在上行数字处理单元的输出端，上行底噪为白噪声-121dBm，变频器及D/A 转换器的噪声增量为25dB，因此在低噪放LNA的输入端，底噪为-121+25=-86dBm，经过双工器及合路器后，到达基站射频口的底噪为-132dBm，远小于基站本身的背景噪声-119dBm（白噪声+基站的噪声系数），因此不会对基站造成干扰。
下图为不带上行噪声抑制功能与具有上行噪声抑制功能的设备，在设备上行输出端所测得的波形，由图可示，由于GRRU开启了噪声抑制功能，可将设备的上行噪声降低20dB，绝对不会造成对基站的干扰
?完全实现上下行链路平衡
模拟直放站都是通过调低GUP的办法规避直放站对基站的影响，往往会造成不同程度的上下行不平衡;当1个基站带多台直放站时，噪声叠加导致底噪更大抬升，必须进一步下调Gup,造成更大的链路不平衡
具有噪声抑制功能的GRRU系统，无论接入1台或串接多台DRU，其引入的噪声始终为-132dBm，因此不需要下调Gup来防止干扰基站，因此上下行链路平衡不受任何影响
?自动时延调整功能
由于射频信号在GRRU的传输过程中，已转换成数字信号方式进行传输，因此可以非常方便地通过软件无线电的方法，对信号进行任意延时，以适应覆盖
的需要，这种特性在解决多台RRU重叠覆盖时产生时间色散的问题非常重要。
在GRRU系统时延调平的基础上，系统发射多径干扰存在于物理空间距离超过4.5km的两个远端之间。
在实际高铁网中，每个站点覆盖距离只有最大1.4km的半径，4.5公里以外的信号已经衰落到-95dBm以下，远比4.5km位置处的远端的覆盖场强小，满足12dB载干比的要求。所以，系统的同时发射干扰隐患，在工程应用中已经被消弭。
?可实现灵活的组网方式
采用GRRU可实现星型、菊花链型等多种组网方式，最多可带24台以上远端单元：见下图：
在应急开通或没有光纤资源的站点上，还可以采用微波传输组网。
?无线信道业务量统计及调度功能
GRRU具有无线信道业务量统计功能，对每台远端覆盖设备进行独立话务统计，可以在监控中心随时查询每台远端设备的话务状况，以便及时做出网络调整
?可实现传输路由的备份
采用GRRU的自动环路保护功能可实现传输路由的备份，提高系统的可靠性，见下图：
?针对高铁覆盖的特殊功能
针对高铁线路站点维修、维护条件十分苛刻的特殊情况，我们对用于高铁覆盖的设备作了近端整机备份、远端功放/电源备份等功能，远端还可以采用光缆供电的方式简化电源建设工程，提高工程进度。
近端热备份
DAU配备热备份单元，主机故障时可即时自动切换到备份单元保持正常工作
四．设计实现方案
（一）设计原则
1．对铁路施行专网覆盖
（1）专网结构要求专网信号只覆盖铁路，不覆盖周边区域，要求对信号有很好的控制，尽量避免对外围区域的泄露。
（2）专网形成虚拟的独立网络，只在车站区域设立专网与大网的出入口，铁路覆盖内部小区不设大网邻区，不与大网进行小区重选和切换，所有切换和重选只在内部进行。
（3）专网结构完全不吸收大网业务，只吸收列车上的业务。
2．采用基站+射频拉远单元的组网方式
本次方案采用基站+射频拉远方式进行覆盖，一个扇区的覆盖距离约在10Km 左右，一台近端设备带10多台远端单元，考虑到光路条件的限制希望远端单元组网方式灵活多变，能适应各种光路条件下的组网。
GRRU可实现星型、菊花链型等多种组网方式，最多可带24台远端单元，见下图：
图4-1 GRRU组网方式
3．沿铁路线设置线性位置区
沿铁路线的覆盖小区划分，从减少切换保证覆盖的角度来看，单小区的覆盖距离越长越好，但拉远距离受到TA限制。
对于高速铁路，最高时速达到250Km/h，即每分钟4.2公里，采用基站覆盖方式，每个基站分两个方向沿铁路线进行覆盖，那么基站最大覆盖距离为3公里，即在列车上的占用时间为3/4.2*60=43秒，很显然，沿线的小区切换仍将频繁，因此需要采用射频拉远技术，将基站信号采用光纤沿铁路线拉远进行覆盖，如下图所示：
图4-2 射频拉远覆盖示意图
基站拉远距离受基站时间窗口TA的限止，
基站TA数值：0～63
1个TA＝3.69μs
GSM规范中最大时延为233μs，单向允许最大时延为233/2=116.5us
又因为光纤传输时延约为无线空间时延的1.5倍，因此，可允许最大传输光程为116.5*300/1.5=23.3Km。
由于信号在通过射频拉远设备时，会产生14μs的时延。
拉远设备允许传输光程为（116.5-14）*300/1.5=20.5Km
覆盖半径计算公式：
载波选频设备最大覆盖半径＝(116.5-14-(光纤实际传输距离*1.5)/300)*300m
覆盖范围数据如下表所示：
由此可见，基站单向最大传输拉远距离可达19公里，双向可达38Km，考虑到传输线路与铁路线有一定的差异，一般取定单向覆盖铁路线长10Km，即双
向覆盖铁路线路长20公里的距离（实际覆盖铁路线长要视光纤传输拉远情况来定）。
20公里的距离手机附着时间为：20/250*60=4.8（分钟）
单小区拉远距离除了TA限制外，还受到话务容量、频率规划、光纤资源及网络设备可靠性等因素的限制。例如：在火车站附近区段，由于在火车站公网与专网之间要相互切换，专网除了覆盖列车外，还将吸纳一部分火车站话务量，话务量相对较大、所需载频资源较多，而在城市中心区域网络结构复杂，退频难度大，因此拉远的距离不宜过长，建议单小区覆盖长度不超过10公里；在郊区及农村区段，基站密度相对较低，频率资源相对较富余，因此单小区覆盖距离可以较长，建议在20公里左右。将中心机房设置在覆盖区段的中部，向两侧拉光纤进行射频拉远覆盖。
（二）具体设计方案主要考虑因素
1．车厢穿透损耗
以下是铁路相关列车车体损耗的测试分析值：
对于高速铁路的专网覆盖，要充分考虑最大车体损耗，因此列车穿透损耗约取24dB。
2．覆盖电平
（1）覆盖强度理论分析
当车内信号强度需-85dBm时车外接收信号强度:
RXlev=-85dBm+ TPL+衰减余量=（-85+24+5）dBm=-56dBm；
其中：TPL为车体损耗：取值CRH5型列车24dB；车厢内的衰减余量取值5dB；
可知：满足车内信号场强-85dBm时车外接收信号强度应该为-56dBm；
如果满足车内信号场强-80dBm时，则车外接收信号强度应该为-51dBm。（2）覆盖模型
一般采用Okumura Hata作为无线覆盖模型，市区的覆盖模型经验公式为：La＝69.55＋26.16lgf－13.82lghb－α(hm)＋（44.9－6.55lghb）lgd
La：市区准平滑地形电波传播损耗中值（dB）
f：工作频率（MHz）
hb：基站天线有效高度（m）
hm：移动台天线有效高度（m）
d ：移动台与基站之间的距离（km）
α(hm)：移动台天线高度修正因子
a(hm)=3.2*(log11.75 hm)2-4.97=1.045
天线高度取值为2米，则：a(hm)= 1.045
市区的覆盖模型是考虑了市区建筑物对无线信号的衰减，对于郊区或乡村环境，主要是因为建筑物的密度较小，对信号造成的衰减较小，需要减去修正因子，即：
Lb =La- C
C：建筑物修正因子
采用郊区修正模式，C=2*[lg(f/28)]2+5.4=10dB
对于市区来讲，建筑物比较多，对电磁波的阻挡相对郊区较大，因此在这里预留3dB余量，因此C=7dB。
A、市区覆盖模型可参考下表：
市区天线挂高8米左右，站间距为810米左右
表4-2 市区链路预算模型市区天线挂高与覆盖站距的关系:
表4-3 市区天线挂高与覆盖站距关系B、郊区覆盖模型可参考下表：
郊区天线挂高15米左右，站间距最大为1200米左右
表4-4 郊区链路预算模型郊区天线挂高与覆盖站距的关系：
表4-5 效区天线挂高与覆盖站距关系
3．多普勒频移
当终端在运动中通信时，特别是在高速情况下，终端和基站都有直视信号，接收端的信号频率会发生变化，称为多普勒效应。多普勒效应所引起的频移称为多普勒频移（Doppler shift），其计算公式为：
其中：
θ为终端移动方向和信号传播方向的角度；
υ是终端运动速度；
C为电磁波传播速度；
f为载波频率。
从公式（1）可以看出，用户移动方向和电磁波传播的方向相同时，多普勒频移最大；完全垂直时，没有多普勒频移。
图1展示了多普勒频移对移动通信系统的影响，其中fo是中心频率，fd为多普勒频移。
图1 多普勒频移的影响
表1为典型情况下的最大多普勒频移（即假设用户移动方向和电磁波传播的方向相同，即θ=0）。
表1 典型情况下的最大多普勒频移
由于多普勒频移对移动通信系统的影响最大是2fd，因此当火车速度达
到400 km/h，频移的最大影响是667/1333.4 Hz（中心频率为900 MHz/1800 MHz 时）。
根据GSM系统移动台（MS）与基站收发信台（BTS）的调制性能，667/1333.4 Hz的频偏，对于接收机接收性能有一定的影响，主要是降低接收的灵敏度，但幅度会比较小。
因此，可以认为目前高速铁路给GSM网络带来的影响中，多普勒频移不是主要因素。
4．小区重叠覆盖区
在本方案中，保定高铁专网南段内部存在6次切换，切换点都设计在郊区，这几个切换点类型相同，现以北庄子北和大屯的切换点为例进行分析。
图4-3 专网内部切换站点示意图
为保证两小区之间的重叠覆盖区域，将北庄子北和大屯的天线挂高设计为17米，根据模测结果表明，天线挂高17米时，单天线覆盖距离可以达到1公里（车内场强达到-90dBm），由此可见重叠覆盖区域满足切换及重选要求。
图4-4 专网内部切换站点天线覆盖示意图
高速铁路移动通信系统关键技术发展分析
摘要：移动通信系统参与高速铁路的运营对提升运营效率和服务水平具有十分重要的意义。本文笔者结合移动通信系统在高速铁路中的发展现状，分析高铁中移动通信技术的关键技术要点，为移动通信系统更好地服务高速铁路提出一定的技术参考。 关键词：高速铁路；移动通信系统；关键技术；发展 一、高速铁路移动通信系统概述 高速铁路移动通信系统是以高速列车计算机系统为主要载体，通过无线设备以及有线的接入，从而形成列车内部信息有效接收与发送的网络。高速铁路移动通信系统本身既可以用于对列车的控制，又可以作为一种现代化的服务手段服务于大众。就实际应用来说，针对目前的高铁移动通信系统的运行现况，加强高铁移动通信是改善高铁通信系统的主要内容。 二、高速铁路移动通信系统技术发展国内外现状对比 1、国外高铁移动通信系统技术发展现状 相比国内高铁移动通信系统技术的发展，国际高速铁路移动通信系统技术发展相对较成熟。比如，国际高速铁路除了能实现移动通信系统控制列车运营之外，还具备了面向提供旅客的无线网络服务，实现列车内部无线网的全面覆盖。不少国家已经可以运用周围环境中的无线网络来支持运营与服务。在实际中，许多国家利用一些先进技术，降低列车运行环境对无线信号的磨损，完善列车的网络服务。当列车内部缺乏良好的网络支持环境时，往往还可以利用卫星技术达到网络覆盖，弥补列车网络运行的不足。当卫星技术可以协助无线网络覆盖之后，就可以充分地满足列车运行和旅客的需求，保证数据传递的全面性和完整性。还有一些在高铁行业发展较为先进的国家，例如日本，为了完善列车的网络服务，还使用了泄露电缆实现网络传递，可以使无线网络进行良好的覆盖，充分做到列车运营的交流工作。总的来看，国际高速铁路的移动通信系统技术的发展因为起步早，相关科技也较为先进，因此在高铁运行过程中实现了良好的网络服务，为旅客提供了更为优质的现代化服务。 2、国内高铁移动通信系统技术发展现状 新型的移动通信技术在国内高铁行业正处于不断研发的阶段。为了更好满足高铁旅客的现代化需求，提升高铁的整体服务水平，积极更新移动通信技术在高铁运营中的使用水平已经成为高铁行业未来发展的重要目标和趋势。 三、高铁专用移动通信系统的发展 为了满足高铁移动通信系统网络的需求，专业移动通信系统（简称gsm-r）程序应运而生。作为专业的应用程序，gsm-r系统可以有效地为高速铁路提供较为稳定的移动通信技术。gsm-r在经历了长期检验和试用之后，已经投入实际使用，有效地降低了高铁移动通信系统的成本投入，同时成功地提升了旅客服务水平以及工作人员的工作效率。 随着高铁移动通信技术要求越来越高，传统的网络服务已经难以满足高铁发展的要求，gsm-r已经落后于当下的发展环境。无线网络技术支持成为高铁移动通信系统技术发展的新理念。拓展无线网络技术支持，实现对现代科技的改革。这样才能够成功的解决历史遗留的数据狭隘问题，将原本低效率的数据传导工作升级，达成网络传递操作的目标。随着现代化生活人们对生活品质的追求越来越高，高速列车在运营过程中的业务也越来越多样化，传统的网络服务已经难以满足实际的需求，新型的网络移动通信服务，终将取代传统的gsm-r系统以供高速铁路长久使用。 当前为了满足越来越多的网络需求，为了使新的移动通信系统得到更好的应用，在实际中，需要加强对该系统技术的要点控制，主要技术要点包括： （1）完善无线网络支持平台。为了满足通信系统的需求，无线平台必须拥有良好的信息传递通道，能够有效地实现对环境的无差别传递和对待，降低环境对网络信号的影响。因为高速铁路可能经过的道路环境非常复杂，充斥着各种导致信号网络中断的因素，保证信号的
高速铁路移动通信发展现状分析解析
高速铁路移动通信发展现状分析 从2010中国(长春)国际轨道交通与城市发展高峰论坛上了解到，中国将不断加大对高速铁路的投入建设力度，今年计划投入7000亿元加快高速铁路的建设进度。据铁道部总工程师、中国工程院院士何华武介绍，目前中国在建的高速铁路有1万公里，包括京哈、哈大、合福、京武、沪宁等多条线路。今年准备投入7000亿元到高速铁路的建设中来，计划新线投产4613公里。目前中国投入运营的高速铁路已经达到6552公里，高铁技术已经在国际上处于领先地位，建设了一批在世界上具有影响的高铁项目。中国今年将进一步扩大并完善铁路网布局，扩大西部路网规模，完善中东部路网结构，规划新建1万公里铁路。 中国高速铁路的飞速发展是世界其他国家无法比拟的，随着信息时代的到来，铁路旅客乘车时信息传输的畅通与否，关系到移动运营商的服务质量及铁路旅客乘车环境的好坏，因此公众移动通信系统在铁路范围内的无线覆盖更加突出。根据《关于印发〈铁道部与中国移动通信集团公司战略合作框架协议〉的通知》文件，在铁路建设尤其是客运专线、城际铁路等高等级铁路建设中，公众移动通信系统需实现对铁路沿线的无线覆盖，为铁路旅客提供移动语音和数据通信服务的移动通信，进一步提升铁路服务水平，构建和谐铁路。 目前高速铁路专网GSM-R移动通信系统为了保证列车行车安全已进行了无缝隙的全线无线信号覆盖，在空阔地带采用基站、天线覆
盖，而在隧道环境下全部采用了漏泄同轴电缆进行覆盖。对于公网移动通信系统（移动、联通、电信）的无线信号，由于牵涉到不同部门、不同的移动运营商及铁路建设的特殊性,目前还没有形成一个统一的方案来实现公网移动通信系统的无缝隙覆盖。但不久的将来，高速铁路公众移动通信也将覆盖整个铁路，为旅客的出行时进行信息沟通带来方便。 面对中国高速铁路移动通信的飞速发展，美国Commscope公司，德国RFS公司利用各自的技术优势第一时间抢占了中国的高铁通信市场。目前，350公里以上高速铁路的移动通信专网用漏缆仍有两公司独占市场，而250公里以下的高速铁路专网移动通信用漏缆，两公司将逐步退出中国市场，逐步由国内企业生产制造。目前进入高速铁路的国内企业仅有焦作铁路电缆有限责任公司，后续企业有珠海汉胜科技股份有限公司、江苏中天科技股份有限公司、上海23研究所等国内一批企业将蜂拥而来投入设备生产漏泄同轴电缆。而铁路公众移动通信系统用漏缆将主要由上述国内企业生产制造。 通过上述对我国高速铁路移动通信发展现状和发展趋势分析，未来几年，高速铁路用漏泄同轴电缆的需求量将会急剧增加，而国内生产漏缆的厂家也会蜂拥而来，对于漏缆产品的竞争也会日趋激烈，对铁道部来说无疑是件好事，带来了价格的降低，国内企业的蜂拥而来也无疑对产品技术、质量缺少安全保证，应加大对产品的抽检检验力度，保证我国高速铁路移动通信的平稳运行。
5G时代高铁覆盖解决方案探讨
5G时代高铁覆盖解决方案探讨 01 概述 截至2018年底我国高铁里程达2.9万km，2025年将达3.8万km，累计发送旅客人数已超70亿人次，在4G时代，各大运营商针对高铁覆盖属于品牌场景网络建设的重中之重。随着高铁用户规模增长及多样化的业务感知要求，在5G大规模建设和应用中，对5G高铁覆盖解决方案的需求是非常迫切的。5G高铁覆盖方案将面临诸多困境，如5G网络高频段、高功耗、高传输带宽需求、多普勒频偏、频繁切换、穿透损耗大等。本文针对高铁多种场景，研究并提出对高铁的5G覆盖解决方案和规划设计方法，指导快速推进5G时代的高铁覆盖及精品高铁网络建设。 02 5G高铁覆盖重要性及技术难点 2.1 5G高铁覆盖的重要性 高铁建设全面铺开，快速化、信息化已成为趋势：中国高铁里程占全球60%，成为中国人出行第一选择，累计发送旅客人次已超70亿，年增长率超35%。在高铁信息化及高铁用户快速增长的趋势下，5G时代运营商需要针对高铁覆盖拟定针对性的方案，在网络覆盖及用户体验上形成优势。 高铁乘客特征和运营商价值客户高度重合，是运营商的网络品牌的重要展示窗口：高铁运输能力大，单车容纳能力高，且环境舒适，用户业务使用比例高，整体业务需求较其他场景大；高铁用户中商务
人士乘坐比例高，高端客户占比大，对于提升网络品牌具有重要意义，是5G时代网络建设的重点。 2.2 5G高铁覆盖技术难点 高铁普遍存在的三大挑战：多普勒频偏、频繁切换、穿透损耗大。由于5G主力的3.5GHz频段频率高于4G， 5G时代高铁覆盖更加困难，5G网络覆盖解决方案需要重点关注站点规划与布局、系统切换重叠区域设计、频率纠偏等方面，实现更好网络性能。 2.2.1 多普勒频偏影响接收机解调性能 5G无线通信系统要求峰值移动性支持≥500km/h，高速移动下的多普勒频偏（接受信号频率会偏离基站侧中心频点）会影响接收机解调性能，多普勒频偏在5G网络影响更大，3.5G相对1.8G频偏增大一倍，在3.5GHz情况下，列车速度达到350km/h时，上行多普勒频偏将大于2.2kHz，因此，在高频段、终端高速移动状态下如何克服多普勒频偏是5G网络关键技术难点之一。多普勒效解决方案主要为通过基站设备纠偏算法，进行用户的频率纠正来消除多普勒频偏移带来影响。 表1 不同频段的上行最大多普勒频偏
铁路GSM-R数字移动通信系统解析
---附 --- 铁路 GSM-R 数字移动通信系统(以下简称 GSM-R 是铁路专用移动通信网,是直接为铁路运输生产和铁路信息化服务的综合通信平台。是无线铁路通讯经济全面的解决方案。 作为一个安全的平台, GSM-R 为铁路公司的工作人员之间,包括司机、调度员、调车员、机车工程师和站台人员,提供了语音和数据通讯技术。 GSM-R 是众多欧洲铁路公司 10年来精诚合作的结果。为了使用单一通讯平台达到互操作性的目的, GSM-R 标准结合了此前在欧洲使用的 35个模拟系统的所有核心功能及丰富经验。 作为一个安全的平台, GSM-R 为铁路公司的工作人员之间,包括司机、调度员、调车员、机车工程师和站台人员, 提供了语音和数据通讯技术。 GSM-R 推出了一系列先进功能, 如语音组呼、语音广播、基于位置的寻址、以及紧急抢占通话权等,从而大幅改善了工作人员间的通讯、协作和安全管理。 GSM-R 符合新的欧洲铁路运输管理系统(ERTMS 标准, 可将信号直接发送给列车司机, 从而提高了列车速度, 增加了运输密度, 同时增强了行驶的安全性。 选择基于 GSM 的 GSM-R 技术是这个标准大获成功的原因之一。 GSM-R 继承了 GSM 经济性的规模,经证明是基于铁路运营商级平台的、最经济有效的数字无线通讯网络。 GSM-R 超越了语音和信号服务的范围。一些新兴的应用服务,货物追踪、车厢和站台的视频监测、以及乘客信息服务等,都将使用 GSM-R 技术。 GSM-R 是一项目前在全球 15个国家成功运营的技术。尽管 GSM-R 技术规范在 2000年才制订完成,但已经广泛用于世界 35个国家,包括欧盟所有成员国,而且亚洲、亚欧大陆和北非使用该技术规范的国家数量也在逐月增加, 从而使 GSM-R 成为发展最快的无线网络市场。 GSM-R 通信系统简介
高速铁路通信系统技术浅谈
高速铁路通信系统技术浅谈 摘要:从高速铁路通信系统的各种需求出发，通过对系统的技术浅谈，全面了解高速铁路通信系统所采用的高新技术，掌握高速铁路专用通信系统的特点，对高铁路通信工程的施工起到理论指导作用。 关键词：高速铁路通信系统高新技术浅谈 随着中国铁路的跨越式发展，八纵八横的客运专线和高速铁路正在紧锣密鼓地建设之中，现代高速铁路专用通信系统的各种需求出发，通过对系统的技术分析，全面掌握高速铁路通信系统所采用的高新技术，了解高速铁路专用通信系统的特点，以指导高速铁路通信工程的施工。 一、高速铁路对通信系统的要求 1.1 信息管理要求 高速铁路要求与沿线行车、旅客服务相关的数据与信息，采用计算机网络相连的方式输送和交换，保证运营的高效，使高速铁路的运营纳入信息化管理。 1.2 调度控制要求 传统铁路的运营调度方式，是以下达话音指令为主实施行车指挥的。随着列车运行速度的提高，要求行车指挥采用计算机管理、传输指令数据为主的调度方式，在区间控制列车运行的系统也采用计算机和数据控制。 1.3 通信技术要求 高速铁路系统中，要求以数字网络技术对综合调度系统进行技术支撑；较大的站间距需要引入区间接入技术；列车运行控制系统的信息要通过光纤网络传输；车上和地面之间采用综合无线通信系统，且传递信息从运营调度指挥扩大到客运服务、动车组数据与信息；无线通信系统要适应300公里/小时的运营速度。 1.4 通信业务需求 高速铁路通信系统业务需求体系在：一是为高速铁路信号、综合调度、信息化系统等专业的业务应用系统提供安全、可靠、高效的通信网网络服务；二是为高速铁路运输提供高质量的调度通信、旅客服务信息、会议电视、移动通信业务。 二、高速铁路通信系统技术分析
华为WCDMA高速铁路覆盖方案
华为WCDMA 高速铁路覆盖解决方案
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不可忽视的高铁覆盖需求 高铁覆盖两大技术难题 高铁覆盖网络规划建议 华为高铁覆盖案例介绍
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铁路不断提速已经成为趋势
高铁
l 到2008年底，中国人均铁路长度仅6厘米，不到一根香烟长度 l 国家铁路中长期规划指出，12年内铁路建设规模将突破5万亿元，新建线路 超过40000公里，铁路通讯覆盖市场前景广阔 l 未来普通列车设计时速就达250km/h，高铁客运专线时速350km/h，特殊 线路（如京沪高速）则高达420km/h
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高 铁
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高速移动严重影响用户体验和运营商品牌
高速
多普勒效应 l 部分车体信号穿透损耗超过20dB
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铁路提速
KPI变差
切换成功率下降 l 接通率下降 l 掉话率上升
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掉网频繁 用户体验差 l 语音质量差 l 数据业务吞吐量降低，甚至掉线
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运营商收益 和品牌受到 影响
用户投诉大幅上升，对品牌影响严重 l 话务量降低导致收益降低
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l 高速铁路，城际快 车，越来越多的商务人士选择高铁 旅行 ， 给通讯品牌竞争引入新的战场！
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高铁移动通信的特殊性讨论_苏华鸿
—————————————————— —收稿日期：2010-05-14 0前言 鉴于中国高速铁路采用的是密封式车厢结构，车体屏蔽良好，使车窗穿透损耗加大，因此按常规的宏基站覆盖方式将会产生一系列的质量指标问题，如车内场强弱、切换/重选频繁、话务接通率低、通话质量差、只能低速率业务通信等。当前，高铁公用移动通信大都采用了专网和使用射频拉远技术增加基站覆盖半径，减小用户切换次数，提高网络质量指标。但在实际工程中发现，有诸多技术问题并没有引起人们的足够重视，或者采用的措施并不得当。下面就有关高铁移动通信的特殊性问题进行分析，以供同仁参考。 1高速移动时功率控制作用失效 按常规理解，WCDMA 功率控制频率为1500Hz ，是能克服列车时v 速360km 所带来的1300Hz 快速瑞利衰落的，即f ＝2v /2λ＝（2×360000/3600）/0.15≈ 1300（Hz ）。依据参考文献［1］，当时速达到50km 以上 时，功控就不能有效地补偿信道的快速衰落，但为什么快速移动时快速功控会失效呢？这是由功控误差引起的。WCDMA 的功率控制算法一般是基于DPCCH 导频比特估计接收信号SIR 的。在理想条件下，功率控制能够完全补偿信道的衰落影响，使接收信号的SIR 恰好满足传输质量要求。但在实际网络中，功率控制总是会存在一定误差的，并成为评估功率控制算法的重要指标。 造成功率控制误差的原因有以下几个方面。 a ）实际的信道估计和外环功率控制的SIR 估计 总是存在着误差的。 b ）闭环功率控制从判决、发送功率控制指令到执行 存在着一定的时延。闭环功率控制的频率为1500Hz ，当移动台移动速率较快时，无线信道衰落的频率加快，信 苏华鸿（京信通信系统有限公司，广东广州510663） SU Hua-hong （Comba Telecom systems （Guangzhou ）Ltd.，Guangzhou 510663，China ） 高铁移动通信的特殊性讨论 关键词： 高铁；移动通信；功控失效；莱斯分布；基带展宽；损耗加大 中图分类号：TN929.5 文献标识码：A 文章编号：1007-3043（2010）06-0001-04 摘要：简要介绍了高铁通信遇到的特殊环境技术问题，如快速功控失效、无线信号包络莱斯分布、多普勒效应使基带信号频谱展宽、车厢窗户穿透损耗和入射角损耗加大、智能天线作用受限、小区硬切换信令开销增大等，并提出了适于高铁通信的无线覆盖方案。 Abstract ： It takes tests on videophone call receding in WCDMA network ，and analyzes the failure causes of call receding ，including terminal and net-work causes.Around the receding failure issues ，it gives suggestions on network optimization. Keywords ： High-speed railway ；Mobile communication ；Power control failure ；Rician distribution ；Baseband broaden ；Loss increase Discussion on the Particularity of High-speed Railway Mobile Communication
高速铁路通信系统方案研究综述
高速铁路通信系统方案研究综述 发表时间：2019-08-02T11:02:22.610Z 来源：《基层建设》2019年第15期作者：刘全 [导读] 摘要：国际高速铁路移动通信技术发展早效率高，而我国的高速铁路移动通信技术虽然起步较晚，但也有大面积的运用，在这方面投入的研究精力逐渐增加，取得了不错的成效。 中铁十局集团电务工程有限公司山东济南 250000 摘要：国际高速铁路移动通信技术发展早效率高，而我国的高速铁路移动通信技术虽然起步较晚，但也有大面积的运用，在这方面投入的研究精力逐渐增加，取得了不错的成效。未来高速铁路移动通信技术将要从那些方面发展，了解这些问题有助于我们更加切实有效地发展相关技术，也能为实践运用提供更多的帮助。 关键词：高速铁路；通信系统 引言：我国在高铁的硬件建设方面虽然领先全球，但对于高速铁路移动通信技术的掌握还不够成熟，因此，我国应具有一定的前瞻性，尽快研发更安全可靠、传输性能更优质的专用移动通信技术。为此，在接下来的文章中，将围绕高速铁路通信系统方案方面进行详细分析，希望能给相关人士提供重要的参考价值。 1.国内高速铁路移动通信技术 我国在高速铁路移动通信技术发展的早起，也采用了GSM-R技术，其中较为具有代表性的是青藏线路和大秦线路，在这之后我国经济持续发展，相关技术也逐渐运用到了更多的线路，例如京沪、沪宁、沪杭等。GSM-R技术是一种较为成熟的技术，在应用方面具有较高的效率，但是无可避免的是，随着时间的推移，更多更高的要求被提出，GSM-R技术已经逐渐无法满足当下高速铁路通信技术发展的要求了。在此之外，出于实际情况的考虑，也有不同的线路采用了其他技术。比如在朔黄线路上，采用了LTE-R技术，而在台湾台北到高雄的线路则是采用了WiMax系统来进行通信系统网络的建设，随着时间的发展，这一线路逐渐不符合当下时代发展的要求，台湾方面正在进行有关新系统取代旧系统的研究。 2.高速铁路移动通信技术的发展 2.1基于5G的高速铁路移动通信技术 1）基于5G的高速铁路无线信道建模。以现在的技术水平来看，高速铁路在运行环境方面，对散射环境的要求并不复杂，并且多径数量也很少，LOS（服务水平）特征性较明显。显著地LOS特征就意味着更小的多径时延扩展或者更宽的想干宽带，也就是说通信环境将更优质。当然，移动速度过快将极大地增强多普勒频移的情况，但LOS依然可以显著降低这一现象。2）基于分布式网络和云的架构。当前网络基站的实际资源使用率非常低，基站的位置决定了资源的使用状况，在高速铁路的环境中会产生相当显著的潮汐效应。而为了保证铁路在运行状态下的安全性，只能采取较大时间间隔发车的方法，如此一来，在同时段内，同一线路上运行的列车数量就会非常少，浪费资源。采用云无线接入网络架构就能有效解决这一难题，它的主要思想是集中基站间共用的资源到某一基带处理池中，然后集中控制这些资源。3）控制面和用户面分离。如图所示，一般情况下，服务基站和接入用户之间会存在两个平面的连接，也就是控制面和用户面，在这之中，控制面是承载用户与接入网的控制指令的，而用户面则是处理业务数据传输功能的。当控制面的覆盖范围能够满足移动范围时，用户整体的移动性就都得到了保障。所以，在此结构中，用户的控制面会被保留于低频频段，因为次频段具备优质的传输性能，并且覆盖的范围也非常广泛。可是如果要考虑成本问题，这一频段也可以采取利用LTE-R遗留频段的方法已达到目的，但同时真正的用户面就应被搬离出去。应将数据的承载者放置在高频段处，以此扩大系统的容量。 4）频谱融合的异构网技术。就目前来看，可以采用增强频谱效率或扩大系统带宽的方式来提升系统所需的容量，当然，在这两种方法当中，采用扩大系统带宽的方法当然是最简单有效的。当然，合理利用非许可证频段是5G高速铁路移动通信增加带宽并提升系统容量的主要方法。此技术可能会遇到一些比较严重的挑战，例如协调方案受到干扰等，为妥善处理这一问题，建议分为两步进行，第一步，进行信道质量检测，检测应在接收端完成；第二步，对信道进行筛选，选择出满足最低要求的信道[1]。5）多天线及分布式天线技术。目前比较可行的方案为：大幅度增添车载台的天线阵列组数量，然后合并信号，此后再将不同组别天线阵列的权重进行适当调整，通过这种方法可以将不同天线阵列之间的关联性作改变。经过这些调整之后，LOS就能在高速铁路的环境下显著提升其系统容量。当前，高速铁路移动通信所要面对的最严重的问题就在于越区切换，如果进行频繁的越区切换不利于列车运行安全，因此，应采取分布式天线的技术，以尽可能减少切换次数。6）多普勒效应及快速切换技术。在高速铁路运行时，频繁切换是引起失误的主要原因，为此，高速铁路的移动通信系统应该采用中断时长短的快速切换技术，此外，群切换也会存在一定问题，而这一技术应能够一并解决。以当下的情况来看，最好采用基于双播的切换方案。 2.2综合业务接入系统和承载平台 通信系统承载平台最主要的数字传输体制就是SDH体制，这种体制的使用适用于多种业务开展，例如ATM取款机、IP等业务的连接和处理;MSTP系统的特点就是对信息的接入和综合处理功能非常好，可将多种业务的信息网络集成一个网络设备，例如对公务电话、调度集中等业务数据的处理，可以把区间接入系统中的信息数据传动到目的车站。高速铁路业务信息不仅容量非常大，而且种类繁多，所以根据使用需要对承载平台的设计进行有效的更改，将承载平台的主要结构分为多业务传输系统和接入网系统。多业务传输系统主要任务是解决车站对业务通道的需求，并且为下一层的通道提供有效的保护;而接入网系统主要解决多种业务通道对信息采集点中对信息的接受和传输。MSTP的使用能为高铁客户提供相对的宽带业务，但是想使用语音业务就需要光节点对语音数据进行介入。高速铁路的传输系统不仅要为列车提供业务接口，还要为旅客的服务系统提供接口，把旅客的相关的服务业务储存到传输系统，根据采集的信息接入传输设备，构成传输
高速铁路移动通信系统技术探讨
高速铁路移动通信系统技术探讨 摘要：近年来，移动通信已经逐渐被运用到人们生活的各个方面。高速铁路是我国重要的交通运输渠道，在高速铁路中运用移动通信技术能够有效提升铁路运营效率，为乘客提供更加便利的服务，从而促进高速铁路的发展。因此，在高速铁路发展中，移动通信系统技术意义重大。文中分析了当前的高速铁路移动通信技术的发展现状，探究了高速铁路移动通信系统关键技术，最后对高速铁路移动通信技术的发展进行了分析。 关键词：高速铁路；移动通信；系统技术 高速铁路在我国拥有十分重要地位，在高速铁路发展中，移动通讯技术属于关键技术之一。但是，我国高速铁路移动通信技术相较于国际高速铁路移动通信技术而言起步比较晚，效率不高。随着国家对高速铁路移动通讯技术的重视程度越来越高，在其中投入的精力与资金也越来越多。我国高速铁路移动通讯技术也在不断发展提升，分析探究高速铁路移动通讯技术能够为我国未来高速铁路移动通讯技术的发展提供更多实践性的帮助。 １高速铁路移动通信技术的发展现状 １．１国外的高速铁路移动通信发展情况。国外高速铁路移动通讯技术发展比较早，也相对比较成熟。其主要体现在移动通讯系统对列车的运营控制与乘客享受无限网服务方面［１］。通过将附近的无线网络利用起来，能够有效提升列车上无线网络信号，为乘客提供更加优质的服务。同时在执行过程中，为了降低无线网络的信号损失，为乘客提供更加完善的网络服务，还需要进行相关处理。近年来，卫星覆盖技术越来越成熟，由于国外移动通讯网络技术的成熟，其网络信号与速度也更快更稳定，乘客能够获取更好的网络体验。１．２国内的高速铁路移动通信发展情况。我国高速铁路移动通信技术起步比较晚，但我国高速铁路移动网络技术越来越完善，发展速度也越来越快。在移动网络技术的运用中，ＧＳＭ－Ｒ技术使用范围最为广泛，具有效率高、技术成熟等优势［２］。但是，在我国高速铁路移动通信技术不断发展的时代，ＧＳＭ－Ｒ技术的缺点也逐渐显露出来，因此，为了更好地保证高速铁路移动通信技术的发展，应该根据实际需求选择合适的技术。
浅谈我国高铁通信技术的发展现状及趋势
龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/e41220858.html, 浅谈我国高铁通信技术的发展现状及趋势 作者：刘晓岩 来源：《环球市场》2017年第23期 摘要：高铁因其具有高速性而被广大出行乘客所欢迎，然而速度快是需要多个强大的技术系统作为支撑的。高铁通信技术就是其中一个有力支撑点。高铁通信技术的建立不但是为了满足顾客的移动通信需求，还为高铁在行车过程中提供安全可靠数据信息分析，减小出行风险。可以说，高铁的通信技术是整个高铁的灵魂所在，决定着高铁前进的方向，同时还为旅客的车程提供便利，因此，高铁成为越来越多人们选择的出行工具，很大一部分原因是由于其通信技术的优越性。基于此，本文主要针对我国高铁通信技术的发展现状及趋势展开了分析与探究，希望对读者有所帮助。 关键词：高铁；通信技术；发展现状；趋势 1、高铁移动通信技术概述 1.1通信技术在高铁领域的应用 通信技术在上世纪六十年代左右就已经应用于我国的铁路交通领域之中随着高速铁路在我国的迅速发展，通信技术在高铁中的应用已经不再局限于在传统铁路交通领域中公务移动联系、区间调度、应急通信等作用。高铁要求通信技术能够高效的监控和传输各种数据，实现管理和控制“人机对话”。 高速铁路系统中的“人机对话”的核心还是人对高速列车的管理通信技术要在高铁中的应用要能够实现技术设备的检测、行车指挥自动化、列车控制自动化、对维修系统进行整备和控制、自动诊断故障、自动防护与报警、应对灾害和事故以及进行恢复和救援等。 1.2通信技术在高铁领域应用的特点 1.2.1通信技术与多领域之间实现渗透与融合，包括行车组织现代化、行车安全等领域。 1.2.2在高铁信号系统中，其通信技术的设计思想贯彻了集散控制和综合集成的思想。 1.2.3通信技术在高铁领域的应用已经成为保障高铁调度质量和高铁调度中心安全管理的 重要手段。 1.2.4在管理决策方法上采取了“人机对话”的管理模式人机对话”模式能够以现代化的通信技术完成对系统运行信息的准确、及时的反馈、采集和处理，实现信息资源的共享。 1.3高铁移动通信的技术难点
高速铁路调度通信系统论文
高速铁路调度通信系统 摘要：高铁通信系统是高铁的神经系统，是高铁重要的关键技术，是高铁发展的重要推动力。高速铁道通信系统各子系统包括：传输系统、电话交换及接入系统、数据通信系统、专用移动通信系统、调度通信系统、会议电视系统、应急通信系统、综合网管系统、时钟及时间同步系统、通信电源、电源及环境监控系统、综合视频监控系统、通信防雷等系统。调度通信系统是高铁通信系统的核心之一，是指挥运输的重要基础设施，对铁路运输指挥与安全生产起着至关重要的作用。为适应在高速铁路gsm-r大环境下铁路有线、无线调度通信统一的要求，gsm-r调度通信系统中的固定用户接入系统（fas），得到了广泛的应用。 关键词：高速铁路通信系统调度通信系统 fas abstract: the high speed rail communication system is high iron nervous system, is the key technology of high iron important, is an important impetus of the development of the high iron. high speed railway communication system each subsystem including transport system, telephone exchange and access system, data communication system, special mobile communication system, scheduling communication system, meeting tv system, emergency communication system, integrated network management system, clock and time synchronization system, communication power supply, power
移动通信高速铁路覆盖解决方案
内容摘要 目前，通信市场呈现三分天下的格局，移动通信的市场竞争日益激烈，为了更好的为用户提供服务，抢占市场，需要不断提高网络运行质量，以优质的网络吸引客户。 随着铁路高速的来临，移动通信也面临着高速带来的压力，如何保障用户在高速运行情况下的网络质量，也给我们带来新的挑战。挑战带来机遇，面对挑战，需要我们不断采用新技术、新办法，文中通过运用技术手段解决高速铁路覆盖问题，以满足用户的使用，为市场发展提供有力的网络支持。 关键词：移动通信、高速铁路、覆盖
目录 一、普通覆盖形势下对高铁覆盖面临的主要问题 (5) （一）CRH列车车体密封性好、损耗严重 (5) （二）高速移动中的切换和小区重选 (5) （三）位置更新频繁，现网信令负荷重 (5) 二、实际采用技术及解决方案 (7) （一）专网覆盖方案 (7) 1．基站专网 .............................. 错误！未定义书签。 2．基站＋光纤直放站 ...................... 错误！未定义书签。 （二）方案对比:基站专网 vs 基站＋光纤直放站专网 (7) 三、光纤直放站（GRRU）技术及功能特点 (9) （一）GRRU工作原理............................ 错误！未定义书签。 （二）GRRU功能特点............................ 错误！未定义书签。 四、设计实现方案 (10) （一）设计原则 (13) 1．对铁路施行专网覆盖 (13) 2．采用基站+射频拉远单元的组网方式 (14) 3．沿铁路线设置线性位置区 (14) （二）具体设计方案主要考虑因素 (16) 1．车厢穿透损耗 (16) 2．覆盖电平 (16) 3．多普勒频移 (19) 4．小区重叠覆盖区 (20) 5．光纤直放站重叠区切换带设置 (21) 6．小区参数设置 (23) 7．小区容量计算 (23) 8．跨省边界的小区覆盖 (25) 9．天线选型 (25)
移动通信多普勒频移与高铁覆盖技术8月23
移动通信多普勒频移与高铁覆盖技术 总结： 1, 介绍多普勒频移实际是频谱扩展，等效为衰落信道，限制了低速率数据的传送。（问：低速率的话多普勒效应明显吗？）当今的2G 与3G在列车时速不超过500KM时均可以对抗多普勒频移，影响通信的主因是快速瑞利衰落。（问：什么是快速瑞利衰落？，如何对抗多普勒频移？时速多少的时候大概会产生影响通信的多普勒频移？）2, 多普勒频移通常被叫做多普勒频移，它代表了信道的衰落速率。3, 多普勒频移决定了数据速率的下线。文献通过论证在300KM/h 移动台在GSM系统中呈现慢衰落影响。信道衰减和相移对于至少一个比特持续时间内基本上不变，在这种情况下信道呈现慢衰落或准静态。 4, 多普勒扩展，接收信号的多普勒频谱上不等于0的频率范围定义为多普勒扩展，用B1表示，当所传送的基带信号的带宽B0远大于B1时，则多普勒扩展可以忽略不计，这种信道可看做慢衰落信道，若B0 ＞Tc）。也是把多普勒频移归纳为信道是慢衰落信道还是快衰落信道，而不是看做一频偏 6, 各种制式移动通信空中传输数据速率，GSM为270kbit/s，CDMA800为1.2288Mc/s，TD-SCDMA为1.28Mc/s，WCDMA为3.84Mc/s，均远远大于由于多普勒频移所引起的信道衰落速率500Hz （当列车时速为300km时），分析结果表明当今的2G和3G制式可以抵抗时速达300km的多普勒频移(问：这个时候2G和3G是通过何种方式来抵抗时速高的频移的？这几种制式为何传输数据速率这么高？) 小结数据：GSM可以抗多普勒频移1.3kHz，CDMA800为6kHz，TD-SCDMA为6.5kHz，WCDMA为19.2kHz。总之当前的2G和3G 都能抗多普勒频移 7, 移动通信传播环境中，到达移动台天线的信号非单一路径，由众多路径合成的，路径距离不同，到达时间不同，相位也不同，多个信号在接收端叠加，会出现时增强时减弱的情况，幅度的急剧变化，即产生了衰落。称为多径快衰落，它的变化速率与移动体行进速度及工作频率（波长）有关。 衰落的平均速度为2v/λ。假如频率为1800MHz，当车速为300km/h时，衰落的平均速率为2v/λ=980Hz。在2G和3G数字移动通信系统中，对抗4种方法。a）信道编码纠错技术（如卷积编码、Turbo编码等）、交织保护和重传协议，以增加信号的冗余度，并进行时间分集。b）分集接收/发射、瑞克（Rake）接收、均衡等技术。c）扩频技术。d）加大衰落储备：减少通信距离、增加发射功率、调整天线高度、选择合适路由。 CDMA高铁覆盖解决方案 1.高铁解决方案 1.1现网覆盖 通过现网扇区分裂或者扇区角度调整来完成高铁覆盖，采用高增益窄波束天线来完成，此方案得基于现网基站较多覆盖较好，而且站距在３公里左右满足高铁覆盖。 1.2专网覆盖 通过新建基站的方式结合窄波束高增益天线专门覆盖高铁沿线，前提是高铁沿线２公里内无现网基站且高铁沿线覆盖较差。 1.3覆盖方案论证 根据高铁覆盖有三种覆盖实施方式： 1)方案一：采用现网基站优化+数字直放站补盲方式 2)方案二：采用分布式基站（BBU+RRU） 3)方案三：采用现网基站优化+随行直放站 2.基站优化＋数字直放站 2.1CRRU设备简介 数字光纤直放站利用光纤传输信号，相对于其它类型直放站有信号稳定、通信质量好、干扰小、没有隔离度问题等优点。 2.1.1. 设备系统框图 重发主端口重发分集端口 2.1.2. CRRU 与传统直放站的比较 2.1. 3. CRRU 与基站设备的比较 2.2容量及链路分析 2.2.1.容量计算 列车行车“自动闭塞区间”为10公里左右，在20公里范围内，单向仅一列列车，对于复线铁路，最多同时有2列客车通行，以此来进行话务量的预测：1）最大客流量分析 根据目前国内的客车情况，普通16节客车，硬座单车满员108人，硬卧满员单节60人，软卧单节满员36人，通常一列火车硬卧不少于2节，软卧不少于1节，基于此，每列普通客车的满员人数约1600人，则总客流量估计不少于3200人。按超员20%计算，则总客流量不少于3840人。 2）CDMA手机持有率分析 根据目前移动通信的发展状况，我们按手机持有率85%计算，其中CDMA 用户占有率按10%。 3）人均忙时话务量分析 人均忙时话务量按0.02Erl计 4）最大话务量计算 计算公式：最大话务量（Erl）=总人数*手机持有率*CDMA用户占有率*人均忙时话务量。 预测C网最大突发话务量=3840*85%*10%*0.02=6.53Erl。 对应爱尔兰表，按2%呼损率，对于CDMA网，需要提供11个话务信道。 2.2.2.链路预算 2.2.2.1.室外覆盖链路预算 针对本次覆盖目标，进行了上行链路预算，其计算过程见下表： 具体反向链路预算公式如下： PL_BL=Pout_MS＋Ga_BS＋Ga_MS －Lf_BS－Mf－MI－Lp－Lb－S_BS－Mpc 其中 第３３卷第７期铁 道 学 报Ｖｏｌ．３３ Ｎｏ．７ ２ ０ １ １年７月ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＴＨＥ ＣＨＩＮＡ ＲＡＩＬＷＡＹ ＳＯＣＩＥＴＹ Ｊｕｌｙ ２０１１ 文章编号：１００１－８３６０（２０１１）０７－００３８－０６ 铁路数字移动通信系统的传输干扰性能分析与改善 林思雨， 钟章队， 艾 渤 （北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室，北京 １０００４４） 摘 要：传输干扰率是铁路数字移动通信系统的服务质量指标中重要的一项，其描述铁路数字移动通信系统误 码性能对列车控制信息传输的影响程度。在介绍铁路数字移动通信系统传输干扰基本概念的基础上，分析影响 铁路数字移动通信系统传输干扰性能的重要因素，包括列车控制系统信息传输特性、列车控制系统链路层数据传 输协议、通信系统越区切换等。基于列车运行速度与传输干扰间的关系，提出采用分布式天线扩大小区覆盖范围 的方案，降低数据传输与越区切换发生的碰撞概率，以改善传输干扰性能。通过对分布式天线系统覆盖范围以及 对其同频干扰、载波干扰比等性能指标的理论分析，证明了分布式天线覆盖方案可以有效地扩大广义小区的覆盖 面积以改善铁路数字移动通信系统传输干扰性能。 关键词：高速铁路；铁路数字移动通信系统；服务质量；传输干扰；分布式天线 中图分类号：ＴＮ９２９．５；Ｕ２８５．２１ 文献标志码：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－８３６０．２０１１．０７．００７ Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｏｆ ｏｎ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ Ｒａｉｌｗａｙ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ ＬＩＮ Ｓｉ－ｙｕ， ＺＨＯＮＧ Ｚｈａｎｇ－ｄｕｉ， ＡＩ Ｂｏ （Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｒａｉｌ Ｔｒａｆｆｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ Ｓａｆｅｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００４４，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｉｓ ｔｈｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｓｅｒｖｉｃｅ（ＱｏＳ）ｏｆ ｔｈｅ ｒａｉｌｗａｙ ｄｉｇｉｔａｌｍｏｂｉｌｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎｄｉｃｅ，ｗｈｉｃｈ ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｂｉｔ ｅｒｒｏｒ ｏｆ ｔｈｅ ＧＳＭ－Ｒ ｓｙｓｔｅｍ ｏｎｔｒａｉｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｅｓｓａｇｅ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ．Ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｐｔ ｏｆ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｒａｉｌｗａｙ ｄｉｇｉｔａｌ ｍｏｂｉｌｅ ｃｏｍ－ｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅｎ，ｔｈｅ ｆａｃｔｏｒｓ ｔｈａｔ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｒａｉｌｗａｙ ｄｉｇ－ｉｔａｌ ｍｏｂｉｌｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ，ｗｈｉｃｈ ｉｎｃｌｕｄｅ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｒａｉｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｅｓｓａｇｅｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ，ｄａｔａ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｉｎ ｔｈｅ ＭＡＣ ｌａｙｅｒ ａｎｄ ｈａｎｄｏｖｅｒ ｏｆ ｔｈｅ ｔｈｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅ ｓｃｈｅｍｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃｅｌｌ ｃｏｖｅｒａｇｅ ａｒｅａ ｅｘｐａｎｄｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ａｎｔｅｎｎａｓ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｔｒａｉｎ ｍｏｖｅｍｅｎｔ ｓｐｅｅｄ ａｎｄ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．Ｔｈｉｓ ｓｃｈｅｍｅ ｃａｎｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ ｂｅｔｗｅｅｎ ｄａｔａ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ａｎｄ ｈａｎｄｏｖｅｒ ｉｍｐｒｏｖｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏ－ｃｈａｎｎｅｌｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ａｎｄ ｃａｒｒｉｅｒ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｒａｔｉｏ．Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｓｃｈｅｍｅ ｉｓ ｖｅｒｉｆｉｅｄ ｂｙ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ａｎａｌｙ－ｓｉｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄ ｒａｉｌｗａｙ；ｒａｉｌｗａｙ ｄｉｇｉｔａｌ ｍｏｂｉｌｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ；ＱｏＳ；ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ；ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ａｎｔｅｎｎａｓ ｓｙｓｔｅｍ 随着列车运行速度的提高，无线通信信号多普勒频移将增大、相干时间减少、电平交叉率变快、越区切换发生频繁，这些变化将对承载列车运行控制信息（简 收稿日期：２００９－０６－１０；修回日期：２００９－１２－３０ 基金项目：国家自然科学基金资助项目（６０８３０００１）；国家重点实验室重点课题（ＲＣＳ２００８ＺＺ００６）北京交通大学优秀博士 生科技创新基金资助项目（１４１０５９５２２）。 作者简介：林思雨（１９８４—），男，北京人，博士研究生。 Ｅ－ｍａｉｌ：０７１１１０１７＠ｂｊｔｕ．ｅｄｕ．ｃｎ称列控信息）传输的铁路数字移动通信系统ＧＳＭ－Ｒ产生不利影响。服务质量是ＧＳＭ－Ｒ系统性能在业务上的具体体现，直接影响用户满意程度。 目前对ＧＳＭ－Ｒ系统用于列控信息传输业务的服务质量（ＱｏＳ）研究还停留在测试方法以及应用分析上［１－２］，ＱｏＳ指标要求也是根据工程经验结合一定理论分析而制定［３］。随着列车运行速度的提高，当前我国ＧＳＭ－Ｒ系统如何满足列控信息高效可靠传输的要求高铁覆盖解决方案
铁路数字移动通信系统的传输干扰性能分析与改善