摘要：近几年，我国高速铁路发展很快，如何在高速铁路环境下做好TD-SCDMA网络覆盖，是个广泛的课题。本文重点研究分析了高速铁路环境下通信的场景特点以及其对TD-SCDMA无线网络通信性能的影响，为后续无线网络的优化提供理论依据。
关键词：高速铁路 TD-SCDMA 覆盖影响
中图分类号：TN929.533 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）04-0054-01
1 概述
目前我国大多列车时速已提升至200公里，而部分提速干线区段达到时速250公里，未来，列车时速将达到300公里以上。
依据现行的TD-SCDMA设计，支持终端的最高移动速度是120km/h。这远不能满足高速铁路客运专线的要求。
本文首先介绍了高速铁路环境下通信的场景特点；然后分析了TD-SCDMA在高速铁路环境下通信性能的影响；并对下一步需要做的工作进行了展望。
2 高速铁路场景介绍
高速列车不同于常规的室内和室外移动通信场景，首先需对高速列车用户所处的场景特征分析。
2.1 列车运行速度快
目前，全球运营的高速铁路最高运营时速约在200～350km/h之间。京沪高铁的设计时速为350km/h。
2.2 列车车体穿透损耗大
高速铁路的新型列车采用全封闭车厢结构，车箱体为不锈钢或铝合金等金属材料，车窗玻璃为较厚的玻璃材料，这导致无线信号的穿透损耗较大。
2.3 线状覆盖区域
铁路线一般呈线状分布，因此铁路沿线的基站需要呈线状分布。
2.4 场景复杂多样
高速铁路连接城市与城市，会经过多种场景，因此要求高速铁路组网技术应该满足多种场景的要求。
2.5 话务量突发特性
铁路沿线一般情况下话务量需求接近零，列车经过时话务量剧增。
3 对TD-SCDMA系统的影响
3.1 多普勒频移对解调性能的影响
根据多普勒原理（如图1），物体辐射的波长因为光源和观测者的相对运动而产生变化。在移动通信中，当移动台移向基站时频率变高，远离基站时频率变低。频移公式为：。其中为载波中心频率，是火车速度，为光速，是UE运动方向和信号传播方向的夹角。
无线帧中用于信道估计的Midamble码位于时隙中段。通过计算可知，当速度为350Km/h时，频偏引起的一个时隙中间的码片与时隙两端的码片相位差为0.44π，而基站接收的信号有2倍的频移，即接收信号的频移为0.88π，此时如果不采用频率补偿措施，系统不可能正确解调出信息符号。所以，在高速环境下要充分考虑由于解调符号产生较大相位偏差所带来的信号解调问题，以及信道估计不准确而出现的基站与移动台的频率同步问题。
3.2 对智能天线性能的影响
TD-SCDMA系统智能天线的原理是通过改变各天线单元的激励的权重，利用波的干涉原理产生强方向性的辐射方向，实现目标用户增益最大化。
通过计算可以得到，当基站垂直距离铁路100m，列车300km/h运行时，在5ms的无线帧内终端的位置相对于基站的有约0.5度的改变。目前GOB和EBB算法得到的权矢量进行波束赋性的半功率波束宽度（约10度）都大于该角度的变化，所以下一个无线帧内的终端仍然在波束内，智能天线仍然具有增益。
3.3 对功率控制性能的影响
功率控制是为了克服“远近效应”而采取的一项措施。TD-SCDMA的功控分为开环、内环与外环功控。
在高速铁路环境下，接收端信号电平主要受路径损耗的影响，功控的主要目的是为了补偿路径损耗。而路径损耗的变化较慢，故功率控制的压力较小。
3.4 对切换和小区重选性能的影响
另外一个不可忽略的问题是快速切换。一是切换区域的规划，二是切换参数的设置。如果切换区域过小，就会因为无法满足切换时延的要求而导致切换失败。只有当两个小区覆盖重叠区域设计得足够大，才能保证UE有足够的时间跨越整个重叠覆盖区。
UE在空闲状态下，由于UE在整个网络的移动，UE根据测量结果可能需要进行小区重选，使UE驻留在合适的小区。高速场景中，如果Treselection评估时间过长，或者当前服务小区的滞后参数、小区重选时两个小区之间的偏移量参数过大，将会造成手机脱网现象，所以需要优化上述参数。
4 结语
依据以上分析，现行的TD-SCDMA设计，需结合场景特点与关键技术，通过频率规划、覆盖规划、移动性规划等方式寻求高速铁路的TD-SCDMA解决方案。
参考文献
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