隨著時速超過250公里的高速鐵路線的不斷建設以及新型動車車體密閉性的不斷提高，滿足移動用戶在高鐵車廂內手機信號的正常接人變得越來越困難。由2G的GSM到3G的TD-SCDMA，針對高鐵場景特點的網絡覆蓋技術正在得到不斷地完善，并且也形成了多套可有效解決高鐵場景網絡問題的專網覆蓋方案。本文將高鐵高架橋作為一種特殊場景進行專項研究，結合場景特點。探討該場景下的組網方案，重點介紹多種切實可行的TD-SCDMA專網建設方式，并對信源及天饋系統(tǒng)的設備選型要求進行分析，旨在指導高鐵高架橋場景的實際工程規(guī)劃和建設。
　　1　場景特點
　　高架橋作為高速鐵路的常見特殊場景，既是TD-SCDMA專網規(guī)劃的重點內容，也是難點所在。對于高架橋場景的覆蓋規(guī)劃，需要綜合考慮周邊的地理環(huán)境和現(xiàn)網條件，選擇最適宜的方式進行覆蓋。高架橋場景的無線覆蓋主要具有以下特點：
　　(1)高架橋兩側多為江河、農田等空曠的農村環(huán)境，人梳量通常較少，對TD-SCDMA專網信號的泄露要求相對較低。同時，高架橋位置較高，受鐵路兩側樹木、建筑物等遮擋物的影響也較小，傳播環(huán)境簡單。(如圖1所示)
　　
　　(2)高架橋的寬度一般在5m～10m左右，除去列車通行所需的必要空間外，留給信源安裝的空間十分有限，需要合理選擇天線的安裝方式。此外，由于天線的位置與軌道距離較近(通常僅1m-2m)，考慮到高速列車經過時會在軌道兩側形成較大風力。因此，該場景下對天線的風荷提出了更高的要求。(如圖2所示)
　　2　組網方案
　　高架橋場景組網方案的選擇應綜合考慮周邊的地形、地貌及現(xiàn)網的已有資源等因素，通?？煞譃橐韵聝煞N情況。
　　(1)宏基站專網方案。
　　對于高架橋兩側為農田、郊區(qū)等具備宏站建站條件的空曠環(huán)境，鑒于高架橋上天線安裝空間受限的情況，可以采用宏站組建專網的覆蓋方式。這部分宏站可以為新建站，也可以利用現(xiàn)網已有宏站進行專網組網。
　　這種方案的優(yōu)點是站址規(guī)劃靈活、單站點覆蓋范圍大、切換／重選次數少。但是信號控制困難、與公網重疊覆蓋區(qū)域較多、易對公網造成干擾、通信質量也相對較差。
　　(2)分布式基站專網方案。
　　
　　對于高架橋兩側為江河，樓宇等無法進行宏站建設的場景，可以采用在高架橋上建立分布式基站的組網方式。這種組網方案的天線安裝空間有限，根據實際的場景特征，天線安裝方式可選擇高架橋上架設抱桿或高架橋下自建通信桿兩種方式。
　　這種方案的優(yōu)點是信號覆蓋范圍易于控制、對公網信號影響較小，采用分布式基站結合基帶合并技術可擴大單小區(qū)覆蓋范圍、減少切換／重選次數，同時分布式基站的工程建設實施便利、維護成本也比較低。缺點是基站與鐵軌距離近、為滿足掠射角要求需減小站間距、增大了站點建設數量。
　　綜上所述，高架橋場景下的基站專網組網方案與普通高鐵場景的組網方式基本一致，但是需要重點關注天饋系統(tǒng)的設計，合理控制信號覆蓋范圍，防止對公網信號的泄露。而分布式基站專網方案是針對高架橋場景特點設計的組網方式，在該場景下具有普適性，應用也更廣泛。下面著重介紹這種組網方案的網絡建設方式。
　　2.1專網建設方式
　　(1)高架橋上架設抱桿方式。
　　這種建設方式選用分布式基站作為信源，BBU可以集中放置于沿線城鎮(zhèn)機房內，RRU則分布于高架橋上，BBU與RRU間采用光纖或饋線相連，高架橋兩側留有線纜鋪設位置。天線安裝位置選擇在高架橋的兩側，利用高架橋側面的墻體固定抱桿進行架設，抱桿高度一般選用3m～6m。圖3為高架橋上架設抱桿方式的示意圖，圖中給出了RRU安裝、RRU天線安裝以及線纜鋪設的相對位置。
　　采用該種專網建設方式時，由于天線架設位置距軌道較近，通常僅1m～2m，高速列車經過時形成的瞬時風力較大，所以必須對天線的風荷要求進行估算。距離軌道某一位置處列車所形成風速的最大值在1m～2.5m范圍內與距離幾乎是線性相關的，所以必須保證所采用的天線滿足最大車速下距軌道1m處的風荷要求。不同車速下距離軌道不同距離處產生的理論風速曲線如圖4所示。
　　從圖4可以看出，當時速為350km／h的高速列車經過時，在高架橋兩側距離軌道1m左右的位置，列車形成的風速為11.0m／s，同時考慮五級的自然風，折合風速20.4m／s，相當于八級風力。
　　普通天線能承受的理論最大風速為55.6m／s，一般建議工作風速為36.9m／s，因此從理論上看，普通天線即可滿足該建設方式下的風荷要求。
　　(2)高架橋下自建通信桿方式。
　　這種建設方式的信源選擇與上一種方式相同，也選用分布式基站，不同之處在于RRU的安裝位置分布于高架橋下，在距高架橋3m～5m處自建通信桿架設天線，通信桿高度一般可選用15m～18m。采用這種建設方式的優(yōu)點是站址選取相對更靈活、更易滿足對掠射角的要求、對天線風荷的要求也更低，適用于大多數的高架橋場景。圖5為高架橋下自建通信桿方式的示意圖。
　　在采用上述專網建設方式進行網絡建設時，天線掛高的設計通常有兩種選擇。
　　(1)天線安裝位置高于列車，從車頂方向對高速列車進行覆蓋。這種方式的優(yōu)點是車內不同位置的信號覆蓋較均勻，但是覆蓋范圍不易控制，對公網影響較大。適用于農村等流動人口稀少、對信號泄露要求較低的地區(qū)。
　　(2)天線安裝位置平行于車窗，從車體側面對高速列車進行信號覆蓋。采用這種方式的優(yōu)點是覆蓋范圍易于控制，對公網影響可控。但是信號覆蓋不均勻，車內不同位置的接收場強存在一定的差異，部分位置的用戶體驗較差。一般適用于近郊等對于信號泄露要求較嚴格的場景。
　　此外，分布式基站專網方案中，考慮到對掠射角的要求，RRU的分布相對于普通高鐵場景更加密集，同一小區(qū)內RRU的站間距通常僅50m～100m，相鄰小區(qū)間RRU的站間距通常為250m～300m。對于容量配置、切換區(qū)設計以及基站無線資源參數設置等其他TD-SCDMA專網規(guī)劃內容，則可參照普通高鐵場景的規(guī)劃方法進行設計?？傮w上來說，采用分布式基站方式組建高架橋場景下的TD-SCDMA專網是一種行之有效的手段。
　　2.2設備選型
　　(1)信源選擇。
　　根據TD-SCDMA系統(tǒng)目前的設備情況，高鐵高架橋場景的專網設計方案可以采用微基站、宏基站、RRU等作為節(jié)點信源。這些節(jié)點信源根據覆蓋環(huán)境和可用資源的具體情況，可以直接利用鐵路線附近現(xiàn)網已建的基站，也可以采用新建的方式在合理位置建設基站。
　　此外，采用分布式基站(BBU+RRU)技術可以實現(xiàn)不同需求的組網覆蓋，提高組網的靈活性，降低建網成本。BBU+RRU的組合方式利用基帶合并技術將多個RRU(通常1～6個)組合到一個小區(qū)內，而且各小區(qū)可根據網絡容量需求情況通過軟件進行小區(qū)分裂達到擴容目的。從切換性能看，不同RRU覆蓋區(qū)的切換，在NodeB內部完成，無需RNC參與。從覆蓋靈活性來看，多個RRU的覆蓋區(qū)可靈活組合形成帶狀鏈式覆蓋區(qū)。因此，分布式基站是高鐵高架橋場景下信源的理想選擇。圖6為分布式基站的網絡拓撲結構。
　　(2)天饋系統(tǒng)選擇。
　　對于高鐵高架橋等高速覆蓋場景，需要合理選擇天饋系統(tǒng)，以適應高速場景下的覆蓋要求，達到更好地網絡覆蓋效果。
　　為了合理設計和控制系統(tǒng)切換率和用戶的切換頻率，一般采用大站距、高掛高、高增益窄波束的定向天線。同時，為了使先進的智能天線EBB算法在高速移動的各種覆蓋場景下發(fā)揮最好性能，獲得最大的賦形增益，天饋系統(tǒng)的解決方案中應注意以下幾方面內容：
　　(1)采用15dBi～18dBi窄波瓣的高增益天線，以獲得更好的無線覆蓋。
　　(2)天線的主瓣應沿高速鐵路線方向形成覆蓋。
　　(3)一般不使用下傾或只采用小角度下傾。
　　(4)通過BBU+RRU的基帶合并技術可使同一個站點的不同天線，甚至不同發(fā)射點的天線隸屬于相同的小區(qū)，在保證覆蓋的同時，減少越區(qū)切換／重選次數。
　　由于鐵路屬于狹長地形場景覆蓋，并且專網小區(qū)基站根據實際地理條件與鐵路沿線可能有一定距離，因此根據實際情況需要選擇不同的天線。
　　高鐵高架橋場景下，為避免越區(qū)覆蓋，應優(yōu)先采用30°窄波束高增益天線，并且每個小區(qū)使用兩副高增益天線對鐵路實施覆蓋。為保證一定的覆蓋距離，在基站中心兩側范圍內將主要通過天線的副瓣進行主力覆蓋。
　　3　結語
　　高架橋場景的網絡覆蓋受制約因素較多，在實際的工程建設過程中，需要綜合考慮周邊的地理環(huán)境和現(xiàn)網條件，以及網絡建設部門的建設需求、投資規(guī)模等情況，因地制宜的選擇最有效的方式進行網絡建