作为TD-LTE标准的提出者和主流设备厂商，大唐移动凭借着多年的无线网络建设和优化经验，在2012年成功完成了TD-LTE南京实验网规模试验第二阶段测试，并建设了唯一的高速公路（南京机场高速）网络覆盖。日前，大唐移动TD-LTE高速公路覆盖方案荣获通信世界网颁发的2012年度成功应用奖。
大唐移动高速公路覆盖方案通过小区合并组网、低频段覆盖及邻区规划，攻破了高速场景中由于高速移动引起的多普勒频移、及终端在不同基站小区间频繁切换的难题；同时有效降低了无线信号穿透车体或树林等障碍物时引起的穿透损耗及阴影衰落所带来的影响。通过测验证明，该覆盖方案大幅提高了网络速率，减少了网络延时，证明了TD-LTE在高速公路上覆盖的可行性，为用户带来全新业务体验。
下文对高速公路场景中TD-LTE组网覆盖方案进行简单介绍，包括网络规划、关键技术应用、网络优化以及高速场景网络性能等几方面，为后续的TD-LTE高速场景组网积累经验和提供参考。
1 高速场景面临的主要问题
高速公路场景下面临的几大难点问题为：
1）高速移动引起的多普勒频移
2）频繁切换
高速公路移动通信网沿着高速公路建设，由于高速行驶，会导致终端频繁跨越小区，在不同基站小区间频繁发生重选或切换，容易导致业务掉线和脱网，从而导致用户感知下降。
3）穿透损耗和阴影衰落
由于终端主要分布在高速移动的车辆中，车体对无线信号具有一定的穿透损耗，不同类型的车穿透损耗不同，一般在8~12dB。此外，一些高速公路旁还会种植绿化树木，从而对无线信号在高速公路的覆盖带来遮挡，形成阴影衰落，这种损耗一般在3~5dB，比如南京机场高速就是这样。
要使TD-LTE系统在高速公路场景能具有很好的无线覆盖和业务体验，必须通过网络规划或技术手段解决上述问题。
2高速公路场景的网络规划
1）采用小区合并的组网方案
采用TD-LTE室外宏基站对高速公路沿线进行覆盖，每个基站为S11配置，两个扇区背向覆盖，分布覆盖基站位置两侧的高速路。为了避免频繁切换和重选，使用小区合并技术增加单小区的覆盖区域半径，减少小区间的切换和重选。
南京机场高速公路场景采用单站的2个RRU间小区合并，如图1所示：
图1：小区合并覆盖示意图
频率使用规划
如第2章介绍，高速公路场景下存在严重的多普勒频移，且要克服车体穿透损耗，这两个指标都与使用的频率有关，频率越低，多普勒频移越小，穿透损耗也越小，从而系统的性能会越好；反之，则越差。因此在进行高速公路场景组网覆盖时，要尽可能采用低频段进行覆盖。
邻区规划
由于高速公路主要是采用线状覆盖，在进行邻区规划时，每个小区一般只规划两个邻区，分别为在高速公路沿线上本小区两侧的各一个小区，这样可以减少终端的测量时间，增加切换的准确性和及时性。
3高速公路场景的关键技术
为了抑制多普勒频移以及同频干扰，需要在高速公路场景使用一些关键技术，大唐移动在南京TD-LTE机场高速覆盖时采用了线性插值算法来补偿频偏。南京TD-LTE规模试验网中采用大唐移动的系统设备，已经全部支持时域线性插值算法，在高速公路的实验中性能稳定。
4 高速公路场景TD-LTE网络优化
高速公路场景的网络优化与城区的网络优化内容基本相同，也主要是通过工程优化和无线参数优化两种方式进行，工程优化主要是调整天线方向角和天线下倾角，以及调整发射功率来达到优化网络覆盖RSRP和SINR的目的。
南京机场高速规划建设有40多个站点，使用两扇区方式实现带状覆盖，基站大部分选择与2G、3G共址的建设方式。建网初期，高速路上RSRP和SINR整体较差，需要深入优化，如图2所示：
图2：南京高速公路TD-LTE覆盖优化前RSRP强度
对于网络覆盖较差的问题，除了增加基站进行覆盖外，主要依赖工程手段对天线进行调整，优化天线的方向角和下倾角，在此基础上进行了无线参数的优化，比如对于越区覆盖的小区，根据路测情况调低小区发射功率；对于弱覆盖的区域，根据高速公路带状覆盖的特点，对智能天线的赋形因子进行了优化调整，使信号能量能更集中的覆盖到高速公路沿线。
经过有针对性的网络优化后，高速覆盖区间内97％区域的RSRP大于-100dbm，空扰情况下SINR可以大于5dB，且87％以上区域的SINR可以大于15dB；经过网络优化后，高速公路上的切换成功率可以达到98％以上，小区吞吐量也提升到10M以上。
5 南京机场高速TD-LTE网络性能介绍
1）试验网测试结果
测试是对不同速度下的网络性能进行测试，主要包含切换成功率和业务建立成功率。
测试条件：5部终端同时在一部测试车上，2部终端进行上行FTP业务，2部终端进行下行FTP业务，1部终端同时进行上、下行业务；5个终端同时保持业务在车速100～120Km情况下进行移动测试，往返5圈。
测试结果：全网共进行481次切换，成功率为98.97%；5个用户统计的小区下行吞吐量12.4M，上行吞吐量10.3M。
通过对高速场景的性能测试，验证了TD-LTE在高速公路组网的可行性。主要结论如下：
TD-LTE系统可以应用于高速公路场景（120km/h速度）；
在覆盖不是特别好的情况下，小区多用户平均吞吐量可以达到下行12M以上，上行8M以上。如果继续进行深入的优化和增加基站，小区吞吐量可进一步提升；
测试中大唐基站开启了高速算法，对信道估计进行了线性插值，终端和系统的现有实现可以满足高速公路场景下的解调性能需求；
网络的KPI性能测试结果，切换成功率、建立成功率都大于95%，可以达到组网要求。
2）机场高速业务体验
2012年5月，在世界电信日到来之际，江苏移动在机场高速进行了TD-LTE的业务体验。机场高速TD-LTE业务主要通过在机场大巴上安装CPE，将TD-LTE信号转化为WIFI信号，用户利用智能手机、平板电脑或笔记本电脑通过WIFI接入LTE网络，提前免费在机场大巴上享受LTE高速宽带业务体验。
在实际多用户接入体验情况下，小区下行吞吐量可达20Mbps，单用户下行吞吐量1Mbps以上，视频流播放顺畅。图3是南京机场高速TD-LTE业务体验现场
图3：南京机场高速TD-LTE业务体验
6 结束语
TD-LTE突破了现有网络架构，大幅提高了网络速率，减少了时延，为用户带来了全新的业务体验。高速公路作为一种典型的组网应用场景，在信号处理、网络规划以及网络优化等方面都需要有针对性的考虑和处理。通过实际组网的研究与测试，验证了TD-LTE在高速公路场景下的组网能力和可行性，为后续的网络建设、产品开发、网络优化积累了经验。同时本文作者也对参与试验网建设和测试优化的各位同事以及合作厂家工程师表示感谢。 
