伴随着中国高铁的发展，高铁通信网络覆盖成为通信行业需要攻克的新课题。早在2008年，大唐移动就在与上海移动联合进行的创新专项课题研究中，成功解决了全球最高时速的上海磁悬浮列车高速运行下的TD-SCDMA无缝覆盖难题；实现了0～431Km/h的各种速度下TD系统的连续稳定通信。基于在TD-SCDMA技术高速组网领域的研究成果，大唐移动不断探索，进一步提出TD-LTE高铁组网方案。
一、高速移动成高铁通信难点所在
中国高铁运行速度一般为300公里/小时，最高设计时速可达350公里/小时，在此高速移动的情况下提供良好的网络覆盖一直是移动通信组网的难题。首先，由于高速运动所导致的多普勒频偏会使接收端频率产生变化，移动速度越快，频率越高，产生的频偏也越大，严重影响基站和终端的接收性能。其次，高速移动带来的切换频繁，会使终端接入成功率低、掉话率高，严重影响网络性能。另外，高铁沿途无线传播环境复杂，再加上高铁车体穿透损耗很大，因此对高铁组网、网络规划设计、网络优化提出更高的要求。
二、大唐移动TD-LTE高速组网解决方案
针对以上高铁组网面临的问题，大唐移动开发了专用的TD-LTE频偏补偿算法、接入切换性能提升方案、以及个性化的产品解决方案、网络规划设计方案、特殊的网络优化参数设置方案等有效的解决手段。
1、高效的频偏补偿算法
多普勒频移是对高铁通信造成干扰的主要因素之一。在高铁场景下，多普勒频移会随着用户位置移动的变化而变化，且最大多普勒频率偏移与用户运动速度成正比。同时，若基站与铁轨垂直距离越小，多普勒频移也越大。当列车在小区边缘时，频偏最大，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，终端锁定下行信号频率后发送上行信号，上行接收将带来频移。
结合这些特点，大唐移动针对300km/h以上的高速场景，引入大频偏估计、时域频偏补偿以及高速信道估计去噪和高速定时偏差修正等算法，快速测算出由于高速移动所带来的频率偏移，补偿多普勒频移，改善无线链路的稳定性，从而提高解调性能。
2013年4月，大唐移动高速移动算法通过了中国移动研究院实验室验证，测试结果表明，大唐移动高速移动算法能够满足中国移动“当UE移动速率300km/h时，采用纠偏算法后，上行接收性能下降不超过20%”的企标要求。
2、接入切换性能提升方案
在高铁场景中，高速运动会导致移动终端切换频繁，从而增大了接入和掉话几率，也会产生乒乓切换导致网络质量受影响。针对此问题，大唐移动有针对性的提出了全套产品和相关配套算法解决方案。
在产品配置方案方面，大唐移动采用BBU+双通道RRU+2通道窄波束高增益定向天线，同时支持TD-SCDMA和TD-LTE双模，配置S1/1实现高速铁路沿线扇区覆盖。该方案将一块BBU和12个RRU、BBU集中放置维护，其中，RRU光纤拉远比较适合高铁的线状覆盖；采用2通道设备，容易支持更多的RRU进行小区合并，扩大单小区覆盖范围；而采用2通道高增益天线，则可以进一步提升网络覆盖性能，整套配置可大大降低站址的获取难度。
除此之外，大唐移动还在高铁解决方案中增加了小区合并算法和定向切换算法以解决小区切换带来的影响。其中，小区合并技术可以扩大单小区覆盖范围，将多个物理小区合并成一个逻辑小区，使同一逻辑小区内不需要预留重叠区域，以此减少切换次数，对于覆盖距离特别短的小区通过合并使覆盖距离符合高速移动切换和驻留要求，提高业务覆盖质量。
大唐移动LTE产品支持12个双通道RRU小区合并，高铁组网场景下可以将12个双通道布配成1个20MTD-LTE小区，并将3个站址资源下的小区合并为同一小区，最大化小区覆盖范围。
为简化邻区关系，规避乒乓切换，大唐移动在高铁场景还设计了定向切换算法，根据不同用户的移动方向，确定该用户今后所有可能的移动位置，据此来设置针对该用户特定的邻区关系，从而确定用户下一个可能的切换小区，既简化了邻区关系，又避免了不必要的乒乓切换，防止切换掉话，提高了切换成功率，也改善了用户的使用感受。
三、合理的组网规划方案
良好的网络规划设计方案是建设优质网络的基础保障。高铁为线状覆盖，为确保高铁网络性能，大唐移动研发了高铁专网组网方式，在高速铁路沿线同时用两个网络（高速专网和公网）来进行重叠覆盖，其中高速专网负责为高速移动用户提供服务，公网则负责为低速用户提供服务，通过参数配置保证高速专网网络与公网的分离。这样在后续网络优化、扩容时，可根据高速专网与公网不同的需求，分别独立规划优化。针对高铁独有特点，网络规划时应重点考虑做好频率规划、站址选择和邻区配置。
1、频率规划
高铁组网面临的多普勒频偏和穿损大的问题均与频率有关，频率越高多普勒频偏越大，穿损也越大。因此，高铁组网最好选择低频来扩大网络覆盖，从而减少站址需求，节约建网成本。为保证高铁专网网络性能，高铁与沿线相邻大网宏站可采用异频组网方式，以规避干扰。
由于高铁途径城市、乡村等多种不同场景，因此频率规划应结合实际应用频率资源和场景特点确定。在郊区、乡村场景可采用F频段组网，提升网络覆盖范围，而市区则可根据大网宏站频率应用情况选择F或D频段组网。
2、站址规划
站点的选择对网络的性能也有较大影响。一般来说，基站站址越靠近铁轨，它的覆盖效果就越好，但是如果站点距离道路太近，可能会导致两个问题：“塔下黑”和“穿透损耗急剧增加”。
在高速铁路场景下，随着掠射角(车辆前进方向与站点与车辆连线的夹角)的减小，列车车厢穿透损耗增加幅度增大。当掠射角在10度以内，列车穿透损耗增加幅度明显加快，因此在网络规划设计的时候，实际的掠射角应该控制在10度以上。高铁站点距离铁路垂直距离应在100~200m之间。
此外，考虑到节省投资和维护开支等问题，还应尽量利用现网规划站址，如条件允许，可在铁路两边交叉布站，以利于信号覆盖均匀分布。
3、邻区规划
邻区列表的多少将影响测试的精度和手机测量时间，因此高速铁路专网覆盖应独立于外网，且对邻区数量进行适当控制，简化邻区关系。
对于车站小区，覆盖车站候车室与出口处的小区采用公网覆盖，站台小区采用专网覆盖。站台小区可以和公网互配邻区，并在专网和公网间的过渡区域合理规划参数配置。
对于铁路沿线小区，铁路沿线专网小区应配置公网小区为单向邻区，以保证部分公网用户在专网和公网间过渡的通话质量，但同时，为规避公网用户占用专网资源，不建议公网小区配置专网小区为邻区。然而，对于部分专网覆盖较差区域，可通过局部设置双向邻区关系方式保证专网业务体验。
四、专业的高速参数配置优化方案
针对高速移动的特点，大唐移动对接入和切换参数进行了单独设置，以更好的满足高铁网络覆盖需求。
在接入参数配置方面，可开启Prach信道的高速开关设置，采用高速场景的Ncs配置，根据不同覆盖距离选用不同的Ncs配置。高速场景切换参数设置的原则是尽量使高速移动中的用户端在有限的重叠覆盖区内快速完成切换，以避免用户端移动出重叠覆盖区尚未切换而发生掉话。尽管高铁场景上用户移动的速度快，但方向明确，因此更便于提前启动切换。
中国高铁自开通运营以来，客流需求旺盛，运量持续增长，越来越多的人选择高铁出行，这一趋势也成为推动高铁通信网络发展的重要因素。TD-LTE新一代无线通信技术无疑将会为高铁通信建设助一臂之力。大唐移动作为TD-LTE标准提出者和主流设备厂商，在深入研究高铁组网面临主要问题的基础上，从产品规划、算法提升、以及网络规划、优化多方面提出TD-LTE高铁组网综合解决方案，并不断提升产品性能、完善相关算法，助力运营商打造一张高品质的TD-LTE高铁网络。
