随着我国铁路的不断升级，铁路经过了几次大幅度的提速，目前建设的高速铁路的速度已经达到了每小时350公里，这标志着我国高速铁路已经达到了世界先进水平。对于移动通信系统而言，当移动终端速度达到350公里/小时以后，则需要考虑一些新的技术问题。首先，列车的高速使得多普勒频移效应明显;第二，切换和小区重选问题，一些微蜂窝体制和切换速度较慢的系统已经不能适合这样高速的移动载体了;第三，高速列车强度的加大使得电波的穿透损耗也进一步增加。针对这些问题，来自运营商、设备商的三位专家给出了建议。
问题1 多普勒频移效应
通信产业报(网)：由于列车的高速产生的多普勒效应使得系统收发频率产生了偏移，多普勒效应对通信产生了哪些影响?在通信网络建设中如何克服多普勒效应?
刘建民：当电磁波发射源与接收器发生相对运动的时候，会导致所接收到的传播频率发生改变。当运动速度达到一定阀值时，将会引起传输频率的明显改变，这称之为多普勒频移。CDMA采用相干解调，要求接收机本地解调载波与接收信号的载波同频同相，载波频率的抖动对接收机的解调性能产生影响。
CDMA20001X采用高通CSM6700芯片，工作频率为800MHz，对CDMA20001X的CSM6700而言，频移的最大取值为1440Hz，CDMA20001XEVDORevA采用高通CSM6800芯片，工作频率为800MHz，对于CDMA20001XEVDORevA的CSM6800而言，频移的最大取值为960Hz，通过反推计算，芯片支持的速度远远高于目前的高速铁路，因此CDMA现有芯片可以支持高速语音和高速数据业务。
周双阳：当列车运行方向与电磁波传播方向一致时，多普勒频移最为明显，以GSM和WCDMA系统为例，不同的运行速度，产生不同的频率偏差，当列车时速为350公里时，900MGSM频率产生的最大频偏±292Hz，GSM制式标准允许的中心频率偏差为±300Hz，最大允许运行时速可达到360公里/小时;WCDMA产生的最大频偏±681Hz，WCDMA制式标准允许的中心频率偏差为±800Hz。因此，在时速为350公里以下，不会影响网络的正常运行。
根据调查，目前主流系统设备厂家生产的基站都是可以支持频偏补偿，具体实现方法是基站根据接收到的上行信号的频偏，调整收信机接收频率，抵消多普勒效应导致的上行频率偏移;同时相应对下行发信频率置相同的偏移量，保证同手机的正常通信。
李济：多普勒频偏会影响对无线链路的解调性能。接收信号频率会偏离基站侧中心频点，需要特定的基站设备算法进行用户的频率纠正。多普勒频偏校正算法需要处理连续的多普勒频谱。
爱立信针对高速场景开发了克服多普勒频移的软件功能，保证移动通信终端在500km/h的速度下仍可正常工作。
问题2 切换和小区重选
通信产业报(网)：对于高速移动物体而言，高速的移动会造成小区之间的快速切换。如何解决在高铁通信建设中的小区切换和重选问题?
周双阳：小区切换带的设置主要和列车运行速度、小区重选与小区切换时间有关。两个相邻小区之间必须保证足够的重叠覆盖区域，以满足终端在高速移动过程中，对切换的时间要求。
对于GSM系统，小区重选与切换所需的最小时间为5s;对于WCDMA系统，应考虑在切换带起呼状态，所需时间一般不超过3s。高速铁路运行初期通常预留一定提速能力，车速应按远期运行车速考虑。由于地形、隧道、桥梁等情况各段铁路运行速度并不相同，应各段分别考虑。
李济：不同的通信技术对重叠覆盖区的计算还稍有区别，比如GSM是硬切换，WCDMA采用软切换，邻小区的连接先于本小区的断开，重叠覆盖区的计算与GSM有所不同。
一个基站的覆盖距离是可以计算的，那么重叠覆盖区就直接决定了站间距。
在实际网络建设中，由于站址选择的限制，通常各个运营商，各种通信系统在高铁沿线都需要共站，实际的站间距是从理论计算各种技术所需要站间距的最小值。
解决基站覆盖问题，可以从以下几方面入手。首先，在基站布局方面，爱立信推荐“之”字形的布局。其次，天线到铁路需保持合适的距离。无车载天线时至少100米，避免过大的穿车损耗，有车载天线时可近一些。选择合适的天线类型及保持天线的合理设置，如高增益天线、窄波束天线等，天线下倾，非主远基站方案时考虑TMA。再次，进行合理的参数设置，合理设置触发定时器、门限值、迟滞值等，合理的邻区关系，合适的CPICH功率。
刘建民：350公里/小时的最大列车运行速度就是每秒移动97米，以目前京津城际沿线CDMA基站密度来说，这样磁悬浮列车经过沿途几百米覆盖范围的小区就只有短短数秒。一般情况下软切换时延取值为300ms，高速铁路时速设计为300km/h。必须保证高速路段的站间理想重叠覆盖区域至少为58米，由于实际的电平衰减传播并不理想，所以实际要求的重叠区域更大。
问题3 穿透损耗
通信产业报(网)：您如何看待电磁波对车体的穿透损耗给高铁通信带来的影响?
李济：穿透损耗具有以下几个特点：第一，随着掠射角的减小，列车车厢穿透损耗增加幅度增大。第二，当掠射角在10度以内，列车穿透损耗增加幅度明显加快，在网络规划设计的时候，我们建议实际的掠射角应该控制在10度以上。第三，列车车厢内不同位置的穿透损耗相差较大。第四，CRH动车车厢整体穿透损耗平均值在25dB左右。
刘建民：列车典型穿透损耗均值为14dB～24dB，电磁波与列车入射角越大，穿透损耗越小，入射角越小，穿透损耗越大。因此在进行站点规划时，应尽量选择基站站址与轨道线有一定的距离，并使得天线主瓣方向与轨道线尽量有一定的夹角，减少穿透损耗。
周双阳：高速铁路列车采用密闭箱体设计，车体对无线信号的穿透损耗较高。不同车型的火车车厢穿透损耗差异很大，全封闭的新型列车比普通列车穿透损耗大5～10dB。高铁覆盖链路预算的取值应按未来可能采用的车体类型的损耗考虑，以满足、兼容对全系列高速列车的覆盖要求。
为了进一步降低车体穿透损耗的影响，运营商在建设基站时，网络建设者应该尽量使基站靠近铁路，保证基站与铁路垂直距离在50米到200米之间。
■意见与建议
周双阳：由于铁路是呈线状分布，沿途经过多种地形、地貌区域，在进行系统的网络建设时，要根据具体地形，采用多种覆盖方式，确保铁路沿线的全覆盖，只有采用多种技术多段具体实施，才能保证低成本高效率的完善高铁移动通信有效的网络覆盖。
李济：解决高铁覆盖问题关键是网络规划时站址，站高，发射功率，天馈的设计。可以采用高功率基站，远端拉远基站(没有馈线损耗)，塔顶放大器以及提升网络覆盖的一些软件功能提高网络的覆盖水平。