高铁技术论文
随着高铁近些年的快速发展，其发车次数和运行速度上都较以前有了明显的增大和的提升，下面是小编整理的高铁技术论文，希望你能从中得到感悟!
高铁技术论文篇一
高铁LTE技术方案的应用
摘要：随着高铁近些年的快速发展，其发车次数和运行速度上都较以前有了明显的增大和的提升，2014年7月1号我国实行了新的铁路新运行图，动车组列车已经过半，高铁出行的比例越来越高。因此，在高速的场景下为铁路线上的用户提供良好的通信服务，是移动通信规划与优化的重要工作，也是必须要解决的问题。
关键词：LTE技术;方案应用
中图分类号：O434文献标识码： A
前言：随着高铁近些年的快速发展，其发车次数和运行速度上都较以前有了明显的增大和的提升，2014年7月1号我国实行了新的铁路新运行图，动车组列车已经过半，高铁出行的比例越来越高。因此，在高速的场景下为铁路线上的用户提供良好的通信服务，是移动通信规划与优化的重要工作，也是必须要解决的问题。
一、关键技术
电磁波在无线环境传播中，接受电磁波的终端速度如果较快时，我们就要考虑高速移动时，电磁传播对接受端的影响，这就是无线网规与网优需要解决的问题，主要为以下几点：
1传播模型的选择
选择正确无线传播模型，对无线网规至关重。通常使用经验的传播模型来确定传播特性，预测无线传播中的损耗。实际应用时，需针对不同的网络规模，对模型中的相关系数进行修正，以满足相应的应用场景。
2终端的切换更频繁
对于高铁上的移动终端，小区的重选、切换相对是比较多的。但频繁的切换会对正在做语音、下载等业务的用户，在感知上会产生一定的影响，所以，必须要解决高速移动中小区频繁切换问题，以保证高铁上用户的无缝移动性及QoS要求。
3明显的多普勒频移
多普勒频移是高速场景下对LTE系统的最大影响之一。频移是基站或手机的上、下行存在频率偏差，使上、下行失真而不同步。从而出现干扰上行无线承载的接入请求，即接入成功率，以及小区间的切换成功率、接入用户数和接收端电平值等问题。
二、 高铁覆盖分析
1无线传播模型分析
Okumura-Hata传播损耗模型是常用的经验传播模型，经过多年大量的实际应用，根据不同场景使用相应的修正参数，已适用于绝大部分常见的场景。作为无线网络规划的传播模型工具，具有较好的准确性和实用性。COST231-Hata的数学表达形式为：
L=46.3+33.9logf-13.82loght-hr+(44.9-6.55loght)log d +CM [2]
天线
ht发射高度
用户
d天线到用户距离
hr 接受高度
地面
适用范围：
f(频率)在1500MHz到2000MHz之间;ht(发射有效天线高度)在30~200 m之间;hr(接收有效天线高度)在1 ~10 m之间;d的范围在1~20Km之间。
COST-231Hata 路径损耗计算的经验公式
L=46.3+33.9logf-13.82loght-hr+(44.9-6.55loght)log d +CM中，
L为路径损耗;f为基站发射频率;ht为基站高度;hr为用户高度;d为基站天线到用户的距离;CM为场景校正因子。
郊区场景(CM=0 dB)
L=46.3+33.9logf-13.82loght-hr+(44.9-6.55loght)log d
城市场景(CM=3 dB)
L=46.3+33.9logf-13.82loght-hr+(44.9-6.55loght)log d +3
本次通过对郊区、城市两个场景无线信号传播损耗的简单介绍，反映出TD-LTE频段无线信号不同的传播特性。由此可见，传播特性预测的准确性直接影响到网规的质量。因此，为了给后期无线网规与网优奠定良好的基础，必须要进行准确的无线传播模型的分析。
2小区切换
在高铁运行的环境下，列车上的用户肯定存在频繁重选与切换的事件，如今铁路沿线的基站密度不如公网的基站密度大，当时速300km/h的列车经过铁路沿线时，其速度是83m/s，几秒钟就可以跑过一个基站，造成用户短时间内多次的重选切换，如果后台网管对门限设置过高，就很容易导致脱网、掉话等为题。因此，网络优化时要注意相关参数的修改，保证覆盖的连续性，提升用户感知度。
切换性能提升方案
针对高速移动造成的频繁切换而出现接入、掉话甚至脱网的问题，优化时应尽可能简化切换关系。[1]
2.1、小区合并
小区合并是指在扩大铁路沿线每个基站的覆盖，延长每个小区驻留时间的基础上，同时把单个基站的小区合为一个小区，即原来基站有2个或3个小区，现在三个合为一个小区，以及站与站之间对打的小区也合为一个小区，即两个基站的小区使用相同的频点与扰码，合为一个小区，这样保证的覆盖的连续性，相比较就减少了切换的次数。
2.2小区分割
是指沿线的基站每个天线配相同的小区。可以用功分器一分二，分出两个天线，但是天线需要保持足够多的隔离度，覆盖铁路沿线不同的方向，与其他基站覆盖方向交叠覆盖。这样，本基站之间的小区不会出现切换的问题，本基站与前方基站小区合并后，也不会出现切换问题。实现上述的条件是建立在对有限的频点、扰码资源合理规划到相应的沿线基站小区之上的。
2.3、定向切换算法
定向切换算法针对用户特定的邻区关系，确定用户下一个可能的切换小区，既简化了邻区关系，又缩短了手机选择小区的时间，还可以节省手机的电量。因为定向切换是对终端邻区列表的简化，需要了解终端经常驻留的小区，对能占用但不使用的小区进行筛选，这样可以节省手机重选与切换的时间，也能节省有限的小区资源。对铁路沿线居民、以及经常通过此区间基站的乘客比较适合此法。
3多普勒效应
多普勒效应是波传播时的一种现象，在高速电磁传播场景下，多普勒的频偏效应显得更厉害。在移动通信中，LTE环境的多普勒频偏可用公式表示为：fd=f/C*v*cosθ
其中：fd为多普勒频偏;f为载波频率;C为电磁波传播速度;v是终端运动速度;θ为信号传播方向和终端移动方向的夹角。
从公式看出，多普勒频偏fd是载波频率f的余玄函数，有以下特点：
3.1、多普勒频率偏移与UE运动速度成正比，终端UE速度越高则频偏越大;
3.2、当列车驶过基站后，多普勒频偏由正向负的越变，将收到2倍的频移;
3.3、终端在非共站址的两个小区重叠覆盖区域经过时，需要同时接收到两个小区的方向相反的大频偏CRS信号;
多普勒频偏函数图为：
频偏fd
2000f1
1500
1000 f2
500
0终端到基站距离d=vt
-500
-1000
-1500
-2000
针对此问题，为了抑制LTE在高速场景的多普勒频偏，我们可以使用上行IRC(Interference Rejection Combining)干扰拒绝合并算法来抑制多普勒频偏。
干扰拒绝合并算法是一种先进的干扰抑制算法,可以提高无线传播系统中的信号接收质量,减少误码的产生,从而提高上行的业务质量。针对多普勒的频偏，开启IRC功能后,可以改善上行信号的接收质量,对话务的接入、保持以及切换都会得到改善。从频率规划角度来看,由于现在的网络不断的扩容,频率复用愈加紧密。使用IRC后可以有效的降低多普勒频偏带来手机上行时的干扰,提高话音质量,增加上行的数据吞吐量和减少掉话。[3]
上述算法通过中国移动研究院实验室验证，经测试验证，高速移动算法满足中国移动企标要求“当U E移动速率300k m/h时，采用纠偏算法后，上行接收性能下降不超过30%”
结束语
经过上述对高铁LTE相关技术方案的简要分析，结合实际应用，对高铁通信网络进行规划与优化，将为高铁通信交出一张优良的网络。
参考文献
1陈晨,李长乐. 高速铁路通信系统方案研究综述[J]. 计算机工程与应用, 2010,46:24-26;
2 3GPP TS36.104 V9.0.0. Base station(BS)radio transmissionand reception. 2012,06
3刘艳娜.IRC功能的原理及应用中国移动河北有限公司廊坊分公司; 2013.07;