高速公路作為一種典型的應(yīng)用場景，在高速運動引入的多普勒頻移、頻繁切換、穿透損耗等方面都比城區(qū)環(huán)境面臨更大挑戰(zhàn)。

大唐移動作為TD-LTE標準提出者和主流設(shè)備廠商，承擔了TD-LTE南京實驗網(wǎng)的測試驗證，建設(shè)了唯一的高速公路（南京機場高速）覆蓋網(wǎng)絡(luò)，完成了高速公路場景的組網(wǎng)方案和相關(guān)測試驗證，并于今年的5.17世界電信日同江蘇移動一起為普通民眾提供了高速公路上的TD-LTE高速上網(wǎng)業(yè)務(wù)體驗。

高速場景面臨的主要問題

高速公路場景下面臨的幾大難點問題為：

● 高速移動引起的多普勒頻移；

● 頻繁切換；

● 穿透損耗和陰影衰落。

由于終端主要分布在高速移動的車輛中，車體對無線信號具有一定的穿透損耗，不同類型的車穿透損耗不同，一般在8~12dB。此外，一些高速公路旁還會種植綠化樹木，從而對無線信號在高速公路的覆蓋帶來遮擋，形成陰影衰落，這種損耗一般在3~5dB，比如南京機場高速就是這樣。

要使TD-LTE系統(tǒng)在高速公路場景能具有很好的無線覆蓋和業(yè)務(wù)體驗，必須通過網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃或技術(shù)手段解決上述問題。

高速公路場景的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

1.采用小區(qū)合并的組網(wǎng)方案

采用TD-LTE室外宏基站對高速公路沿線進行覆蓋，每個基站為S11配置，兩個扇區(qū)背向覆蓋，分布覆蓋基站位置兩側(cè)的高速路。為了避免頻繁切換和重選，使用小區(qū)合并技術(shù)增加單小區(qū)的覆蓋區(qū)域半徑，減少小區(qū)間的切換和重選。

南京機場高速公路場景采用單站的2個RRU間小區(qū)合并，如圖1所示。

2.頻率使用規(guī)劃

高速公路場景下存在嚴重的多普勒頻移，且要克服車體穿透損耗，這兩個指標都與使用的頻率有關(guān)，頻率越低，多普勒頻移越小，穿透損耗也越小，從而系統(tǒng)的性能會越好；反之，則越差。因此在進行高速公路場景組網(wǎng)覆蓋時，要盡可能采用低頻段進行覆蓋。

3.鄰區(qū)規(guī)劃

由于高速公路主要是采用線狀覆蓋，在進行鄰區(qū)規(guī)劃時，每個小區(qū)一般只規(guī)劃兩個鄰區(qū)，分別為在高速公路沿線上本小區(qū)兩側(cè)的各一個小區(qū)，這樣可以減少終端的測量時間，增加切換的準確性和及時性。

高速公路場景的關(guān)鍵技術(shù)

為了抑制多普勒頻移以及同頻干擾，需要在高速公路場景使用一些關(guān)鍵技術(shù)，大唐移動在南京TD-LTE機場高速覆蓋時采用了線性插值算法來補償頻偏。南京TD-LTE規(guī)模試驗網(wǎng)中采用大唐移動的系統(tǒng)設(shè)備，已經(jīng)全部支持時域線性插值算法，在高速公路的實驗中性能穩(wěn)定。

高速公路場景TD-LTE網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化

高速公路場景的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化與城區(qū)的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化內(nèi)容基本相同，也主要是通過工程優(yōu)化和無線參數(shù)優(yōu)化兩種方式進行，工程優(yōu)化主要是調(diào)整天線方向角和天線下傾角，以及調(diào)整發(fā)射功率來達到優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)覆蓋RSRP和SINR的目的。

南京機場高速規(guī)劃建設(shè)有40多個站點，使用兩扇區(qū)方式實現(xiàn)帶狀覆蓋，基站大部分選擇與2G、3G共址的建設(shè)方式。試驗網(wǎng)正式測試時選擇覆蓋較為連續(xù)的10個小區(qū)作為測試區(qū)域。

建網(wǎng)初期，高速路上RSRP和SINR整體較差，需要深入優(yōu)化。針對機場高速TD-LTE優(yōu)化難題，天線調(diào)整是覆蓋優(yōu)化的最主要手段，大堂移動對TD-LTE天線方位角、下傾角和智能天線賦形因子進行了專項優(yōu)化。

優(yōu)化前后這段區(qū)間RSRP小于-100dbm的百分比從31%降到2.4%,SINR小于5db的百分比從8.9%降到0.2%,而大于15db的百分比從55.8%提高到87.6%，優(yōu)化效果明顯，經(jīng)過此優(yōu)化后在該區(qū)間切換成功率由原來的50%提高到95%以上.

南京機場高速TD-LTE網(wǎng)絡(luò)性能

1.試驗網(wǎng)測試結(jié)果

測試是對不同速度下的網(wǎng)絡(luò)性能進行測試，主要包含切換成功率和業(yè)務(wù)建立成功率。

在100km/h的速度下，5個用戶同時進行業(yè)務(wù)，5部終端同時在一部測試車上保持業(yè)務(wù)進行切換測試，往返5圈，共進行481次切換，成功率為98.97%。

通過對高速場景的性能測試，TD-LTE在高速公路組網(wǎng)的可行性被驗證。主要結(jié)論如下。

● TD-LTE系統(tǒng)可以在高速公路場景（120km/h速度）正常工作。

● 在覆蓋并非理想的情況下，實測運動狀態(tài)下多用戶小區(qū)平均吞吐量大約為下行10M~12Mbit/s，上行6M~8Mbit/s。如果覆蓋進一步改善，小區(qū)吞吐量可進一步提升。

● 測試中大唐基站開啟了高速算法，對信道估計進行了線性插值，終端和系統(tǒng)的現(xiàn)有實現(xiàn)可以滿足高速公路場景下的解調(diào)性能需求。

● 網(wǎng)絡(luò)的KPI性能測試結(jié)果，切換成功率、建立成功率都大于95%，可以達到組網(wǎng)要求。

2.機場高速業(yè)務(wù)體驗

2012年5月，江蘇移動在機場高速進行了TD-LTE的業(yè)務(wù)體驗。機場高速TD-LTE業(yè)務(wù)主要通過在機場大巴上安裝CPE，將TD-LTE信號轉(zhuǎn)化為Wi-Fi信號，用戶利用智能手機、平板電腦或筆記本電腦通過Wi-Fi接入LTE網(wǎng)絡(luò)，提前免費在機場大巴上享受LTE高速寬帶業(yè)務(wù)體驗。

在實際多用戶接入體驗情況下，小區(qū)下行吞吐量可達20Mbit/s，單用戶下行吞吐量1Mbit/s以上，視頻流播放順暢。

TD-LTE突破了現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，大幅提高了網(wǎng)絡(luò)速率，減少了時延，為用戶帶來了全新的業(yè)務(wù)體驗。高速公路作為一種典型的組網(wǎng)應(yīng)用場景，在信號處理、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃以及網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化等方面都需要有針對性的考慮和處理。上述的實際組網(wǎng)研究與測試，驗證了TD-LTE在高速公路場景下的組網(wǎng)能力和可行性，為后續(xù)的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、產(chǎn)品開發(fā)、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化積累了經(jīng)驗。同時本文作者也對參與試驗網(wǎng)建設(shè)和測試優(yōu)化的各位同事以及合作廠家工程師表示感謝。