高铁LTE无线网络覆盖方案研究

发布时间：2020-08-20 09:48

【摘要】：近几年高速铁路在我国以及全球范围内发展迅速,高铁运营里程已达3万公里以上,并且仍在快速增长阶段。伴随着用户人群大规模、长时间乘坐高铁,频繁流动性以及铁路本身信息化建设的需求,高铁车地间的通信需求日益强烈。LTE系统凭借带宽大、时延短的特性,为高铁宽带无线通信提供了最佳的技术手段。目前运营的高铁设计时速已达350km/h,列车高速运动,必然会带来多普勒频偏、频繁切换、高穿透损耗等问题。对4G而言,频率高产生的影响更大,从而使用户感知度下降。如何保证速度不低于350km/h场景下的用户接入、切换成功率,确保业务连续是本文研究的主要目的。同时,高铁的覆盖场景复杂、运行速度快、业务需求量集中等特点对LTE高铁无线覆盖解决方案也提出了更严格的要求。本文针对高铁复杂场景和业务需求进行了覆盖专题研究,给出了细化场景的覆盖解决方案。主要工作和成果如下:1.针对列车运行速度快所带来的多普勒频移,通过基带单元AFC算法加符号内ICI纠正,保证上行数据的正确解调与译码。2.针对列车车体穿透损耗大的问题,合理的选择基站站址,控制入射角度,找到投资和覆盖效果的平衡点。3.针对频繁切换对业务连续性的影响,采用多RRU共小区方案,合理规划切换重叠区,尽可能减少切换次数和切换时延,使业务连续不间断。4.针对复杂多样的场景,采用不同的覆盖策略和模型,达到良好的覆盖效果。5.针对话务量突发特性,进行合理的容量规划,通过高铁乘员量、用户量和业务模型,得到列车峰值吞吐率,从而选择合适的设备配置应对话务量突发。6.高铁设计时速越来越快,目前最高实验时速已达490 km/h,5G时代也即将到来,将会给高铁无线覆盖带来更大的挑战,需要我们继续探索和研究。
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN929.5
【图文】：

通信需求,车厢

浙江工业大学硕士学位论文速度不低于 350km/h 场景下的用户接入、切换成功率，确保用户业务连续是本文要目的。研究的意义随着 MBB（ Mobile Broadband，移动宽带）的发展，如今移动互联网应用业务现多样化态势，用户对移动业务的需求也在不断加剧，对于高速铁路主要有如1. 车厢内宽带通信需求提供移动用户网页浏览、语音通话、e-mail 及商务办公需求。为广大乘客提供丰富的交互式娱乐资源。

示意图,多普勒频移,示意图,频移

下行发射频率；终端移动方向和信号传播方向的角度；终端运动速度，m/s；磁波传播速度，3*108m/s；波频率。看出，当 UE 与基站相对移动速度越大，则 Doppler 频移频移越大，产生符号间干扰。Doppler 频移越大，干扰越强，严重时会造成即使信道信噪无法解调发送端的消息，造成脱网。偏后接收到的频率为错误!未找到引用源。，当列车驶向基站方向时为：错误!未找到引用源。动台远离基站时为：错误!未找到引用源。

变化曲线,穿透损耗,入射角,变化曲线

CRH380CL 中空铝合金车体 20 18当基站发射信号穿过车体进入车厢内时，信号入射角（也叫掠射角较大差别，信号垂直于车体入射时阻挡最少，穿透损耗最小；如果，入射角基本为 0 度或 180 度时阻挡最严重，穿透损耗最大[17]。实于 10 度以后，穿透损耗的斜率快速增加。列车车厢角度A 角度B 角度C 角度D图 2-2 信号入射角示意图

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