為滿足快速增長的旅客運輸需求，“十一五”規劃了“四縱四橫”鐵路快速客運通道以及三個城際快速客運系統，時速高達380Km/h。

　　由于高鐵主要的目標客戶是商務出行或者旅游出行，這些人在列車上使用語音或高速數據業務的需求較為明確。因此，快速發展的高速鐵路已成為移動話音和數據業務的新熱點。

　　大唐移動基于對TD-SCDMA系統的深刻理解和在上海磁懸浮成功的高速覆蓋經驗，率先提出基于車載直放站設備為基礎的TD-SCDMA高鐵覆蓋方案。

圖1 BBU ＋ RRU 優化專網覆蓋

圖2 基站頻偏補償過程圖

　　由于車輛技術的不斷發展，車廂密閉性越來越好，導致在無線傳輸的車體穿透損耗越來越大，當損耗為30dB時，相當于信號在透過車體時只有原來1/1000的信號強度，為了克服車體穿透損耗，要求室外的信號發射機功率增強，要求更高的基站接收機靈敏度，或者要求UE的發射信號增強。

　　大唐移動的高鐵解決方案中，鐵路沿線采用BBU+RRU組網，采用小區分集和高速頻偏補償算法，在高速列車上裝載直放站克服穿透損耗。

　　BBU+RRU優化專網覆蓋

　　業內最早最成熟的小區分集算法

　　考慮到單個小區的覆蓋范圍相對較小，UE移動速度非常快，造成手機終端駐留在單個小區的時間很短；另外因多普勒頻偏的影響使用戶讀系統廣播、起呼、切換的時延會更長，高速移動環境下，時延較大的重選、切換和接入等流程很可能無法在單個站點覆蓋范圍內全部完成。因此，需要擴大單個小區的覆蓋范圍，如圖1所示。

　　將小區分集算法技術應用于高速移動覆蓋場景可帶來如下好處：

　　(1)將同站點的多個扇區合并，避免切換，將多個站址合并為一個小區，減少切換；(2)有效增減單個小區覆蓋范圍，保證用戶的高接入成功率。

　　專利的物理層頻偏糾正算法和頻偏預矯正算法

　　在TD-SCDMA系統的接收機中，由多普勒頻移等引起的頻偏會對接收數據產生相位偏轉，頻偏越大，相位偏轉越嚴重，對系統的相干解調性能的影響就越明顯，即車速越高多普勒頻移對解調性能的影響越嚴重。

　　在TD-SCDMA系統中，終端通過自動頻率控制(AFC：AutomaticFrequencyControl)技術進行載波頻率跟蹤，而基站側采用固定頻點的載波頻率進行信號接收，使得高速鐵路沿線的基站側最大多普勒頻偏可達1400Hz。為了保證數據的解調性能，需要對檢測數據進行頻率校正后再執行判決，即接收端需要進行頻偏估計(FOE：FrequencyOffsetEstimation)和頻偏校準(FOC：FrequencyOffsetCalibration)操作。

　　在高速移動業務情況下，基站需要采用兩次頻偏補償過程才能達到較好的性能。該方案的具體實施流程見圖2所示。

　　根據分析，第一次頻偏估計方案具有估計范圍大、估計精度差的特點，能估計出2000Hz以上的頻偏；而第二次頻偏估計方案具有估計范圍小、估計精度高的特點，能估計的頻偏范圍為800Hz左右。因此在高速移動環境下采用這兩種頻偏估計算法的結合能夠有效地提高性能。

　　業內領先的頻偏預矯正算法

　　下行方向，為了使終端平穩地進行切換，在基站側估計頻偏并進行預矯正，使終端接收頻率穩定在基站發射頻點上。

圖3 頻偏預校正示意

文章作者：李同坡