高铁场景5G-A三载波聚合组网方案与实践

摘要：高铁场景下，列车高速移动带来的多普勒频移和小区频繁切换，叠加车体信号穿透损耗，一直是5G覆盖的难点，而新建专网的投资压力又制约着网络升级。本文提出一种利旧现网资源的5G-A三载波聚合组网方案：以公网700 MHz小区为锚点载波，聚合高铁沿线2.6 GHz双载波，辅以基带集中部署、功随车动和无线AI智能保障，实现高低频协同覆盖与容量提升，并在哈大高铁（吉林段）完成工程部署。该方案投资小、部署快，可为同类高铁沿线的5G-A升级提供工程参考。

关键词：5G-A；载波聚合；高速铁路；700 MHz；2.6 GHz

截至2025年底，我国高速铁路营业里程已超过4.8万千米，旅客在旅途中使用高清视频、视频会议等业务越来越普遍，高铁场景的网络保障压力持续增大。5G-A（5G-Advanced，5G演进）三载波聚合技术通过聚合多频段载波扩大可用带宽，是提升网络速率的有效手段，但主流方案需要新增4.9 GHz等高频设备，投资较大，在高铁沿线难以规模部署。

针对这一问题，本研究提出一种利旧现网资源的低成本三载波聚合组网思路：沿线2.6 GHz高铁站点通过软件开通双载波，以公网700 MHz小区为低频锚点，形成“700 MHz+2.6 GHz双载波”的三载波聚合组网。2026年，吉林移动在哈大高铁（吉林段）5G-A升级工程中落地实施该方案，同步应用功随车动和无线AI智能保障技术。

1 高铁场景5G网络面临的主要挑战

1.1 高速移动引入的多普勒频移与小区频繁切换

列车高速移动会产生多普勒频移，其大小与载波频率、车速成正比，计算公式如下：

其中，fd为多普勒频移，单位为Hz；v为列车速度，单位为m/s；c为光速，值为3×10⁸ m/s；fc为载波频率，单位为Hz；θ为信号来向与列车运动方向的夹角。列车正对或背对基站运行时cosθ取±1，频移最大。从两种载波最大频移随速度的变化规律来看，时速350 km（约97.2 m/s）时，700 MHz载波的最大频移约为227 Hz，2.6 GHz载波约为842 Hz，是前者的3.7倍。频移会破坏子载波正交性，信道估计易产生偏差，频段越高该效应越明显。

切换是另一个突出问题。车速接近100 m/s时，仅十余秒便会通过一个小区，切换远比普通场景频繁。每次切换都要经历“测量—判决—执行”的完整流程，高速状态下测量时间短、信号波动大，切换失败和掉话的风险随之上升。锚点频段的选择，直接决定高速场景下的移动性表现。

1.2 车体穿透损耗与车厢内容量需求

动车组车体为铝合金封闭结构，车窗附金属镀膜，无线信号穿入车厢的损耗普遍在20 dB以上，部分车型可达25～30 dB。车外信号覆盖再好，进入车厢后也衰减大半；上行受终端发射功率限制，是整个链路的短板。同时，全车旅客集中接入同一小区，叠加通勤高峰与旅游旺季，负荷波动大，仅靠一个载波很难同时兼顾覆盖与容量。

1.3 建设投资与现网资源约束

高铁沿线多为城郊和农村地区，站址获取困难，供电、传输配套成本相对较高。若新建专网或新增4.9 GHz等高频设备，不仅投资大、工期长，而且高频段覆盖半径小，还需要增设更多站点。能否不改动站址、利用现有的2.6 GHz高铁站点与公网700 MHz站点实现5G-A能力升级，是方案设计需要解决的实际问题。

2 低成本三载波聚合组网方案设计

2.1 总体思路

本方案的总体思路是“低频锚点保覆盖、高频双载波提容量”。以700 MHz小区为主载波，负责控制面信令和基础覆盖；沿线2.6 GHz站点开通“100 MHz+60 MHz双载波”作为辅载波，提供大带宽容量。三个载波聚合后总带宽约为190 MHz，组网结构如图1所示。

图1 “700 MHz锚点+2.6 GHz双载波”的低成本三载波聚合组网方案

低成本的关键在于三个“利旧”：站址和天面无需改动；2.6 GHz设备通过软件开通第二载波；公网700 MHz已规模覆盖，可直接纳入聚合资源。与新增高频设备的方案相比，投资和工期都显著缩减。

2.2 频率与载波配置

本方案的频段与载波配置如表1所示。700 MHz带宽30 MHz，采用FDD（frequency-division duplex，频分双工），上下行全时隙可用，与中国广电共建共享；2.6 GHz采用TDD（time-division duplex，时分双工），开通100 MHz和60 MHz两个载波。载波采用3GPP支持的n28与n41频段间聚合，叠加n41带内双载波。

表1 频段与载波配置

2.3 基带部署与跨站协同

载波聚合的前置条件是：参与聚合的载波须由同一基带单元调度。跨基带单元的聚合对基带间接口时延十分敏感——辅载波下行数据的混合自动重传请求确认信息须经主载波回传，时延增加则聚合增益显著降低。现网测试表明，基带间时延增至毫秒级时，聚合增益损失可达30%。

高铁沿线的2.6 GHz站点与公网700 MHz站点，仅有部分共站。本方案采用基带集中部署：沿线基带单元集中至中心机房，700 MHz射频单元拉远接入同一基带资源池，与2.6 GHz基带共框或同机房光纤直连，三个载波在逻辑上归一个资源池统一调度，时延问题随之解决。这一解决方案也顺应接入网集中化、云化的演进方向，后续扩容和运维都很方便。

2.4 锚点与移动性参数策略

在锚点策略上，高铁车载用户优先锚定700 MHz小区。该频段覆盖半径大、多普勒频移小，切换次数和信令开销由此减少。2.6 GHz辅载波的添加、删除门限与触发时间按高速用户单独调整：添加门限适当抬高，删除迟滞适当缩短，避免列车快速通过时辅载波反复增删。终端侧按能力分档处理：支持“n28+n41”三载波聚合的终端开启聚合，仅支持双载波或单载波的终端维持原有接入策略，互不影响。

3 关键技术

3.1 700 MHz低频锚点对抗多普勒频移与小区频繁切换

图2为不同载波频率下最大多普勒频移随速度的变化。由式（1）和图2可知，同等车速下700 MHz载波的最大频移仅为2.6 GHz的四分之一左右，信道估计和同步稳定性明显更优；其单站覆盖半径大，同一段线路所需锚点小区数量更少，切换次数自然随之下降。将控制面锚定在700 MHz上，高速用户的信令承载和基础数据通道就有了可靠保障。

图2 不同载波频率下最大多普勒频移随速度的变化（理论计算）

3.2 功随车动波束赋形

列车运行轨迹是可预测的。功随车动技术根据列车实时位置动态调整波束指向和发射功率，使信号主瓣随列车同步移动。该技术有两项优势：车厢内接收电平得到提升，有效补偿车体穿透损耗；波束不再无效覆盖沿线区域，对公网用户的干扰也同步减少。

3.3 FDD与TDD聚合的上行增强

2.6 GHz属于TDD制式，上行时隙占比本就偏低，叠加车厢穿透损耗后，上行链路性能最为受限。700 MHz是FDD制式，上行全时隙资源可用，载波聚合后，上行控制信道和部分数据业务可稳定承载于700 MHz上，恰好弥补TDD的上行短板。现网实测车厢内上行速率达36.86～97.06 Mbit/s，可全面支撑高清视频回传、视频会议等业务。

3.4 无线AI智能保障

无线AI智能保障主要承担两项任务：其一，识别高铁用户；其二，按业务特征实时调度资源。网络感知到拥塞或信号波动时，将自动为高铁用户调配专属资源，语音、视频会议、在线娱乐等业务得以保障。这一能力把传统的事后优化升级为提前保障，是5G-A内生智能在高铁场景的实际落地成果。

4 哈大高铁（吉林段）工程实践

4.1 工程实施

哈大高铁吉林段贯穿长春、吉林市、四平等地及沿线冰雪旅游经济带，客流较为密集。2026年，吉林移动完成该段5G-A升级：先核查沿线2.6 GHz与700 MHz站点的载波、基带归属及传输资源，再利用软件开通2.6 GHz第二载波，随后将700 MHz射频单元纳入同一基带资源池并配置聚合关系，最后完成锚点优先级、辅载波门限等参数优化和功能联调。工程未新增站址，投资主要用于软件开通和基带整合。按典型配置估算，三载波聚合后下行速率理论峰值约3.0 Gbit/s。

4.2 现网测试

工程完成后，在以时速约300 km运行的列车上采用泰尔网测应用开展车厢内抽测。接入5G-A网络后，终端显示“中国移动高铁”专属标识，典型测点抽测结果如表2所示。

表2 三载波聚合开通后车厢内典型测点抽测结果

抽测结果显示，车厢内下行速率达400～500 Mbit/s，上行速率达36.86～97.06 Mbit/s，时延约为25 ms，4K高清视频、高清视频会议、云端文件传输等业务全程流畅。受测试时段、车次和终端能力影响，抽测数据存在波动，后续将通过多车次、多时段拉网测试补全速率分布、切换成功率等指标统计，并评估不同终端能力下的聚合增益。

4.3 成本效益分析

与新建专网或新增高频设备的三载波聚合方案相比，本方案的投资主要用于软件功能开通和基带资源整合，站址获取、土建、供电、传输新建等大额支出得以免除，建设周期也相应缩短。700 MHz与2.6 GHz载波统一调度，存量频谱资源的利用效率得到提升；功随车动和AI智能保障上线后，日常优化的人工投入也有所下降。对于高铁线路里程长、资金投入受限的省份，该模式具备直接复制的条件。

5 结语

针对高铁场景5G-A升级中覆盖与成本的矛盾，本文提出了利旧现网资源的“700 MHz锚点+2.6 GHz双载波”的三载波聚合组网方案，并在哈大高铁（吉林段）完成工程验证。实践数据表明，该方案以较低投入实现了高低频协同的5G-A能力升级，车厢内下行速率达到400～500 Mbit/s，对其他高铁沿线的网络升级具有参考价值。

下一阶段研究将聚焦三个方向：一是扩充测试样本规模，形成包括速率分布、切换成功率等指标在内的完整统计体系；二是优化AI用户识别与资源调度策略，实现精细化业务保障；三是跟踪3GPP R18/R19标准进展，评估通感一体、无源物联等5G-A新能力在高铁场景的适用性，并研究向其他线路推广的工程条件。

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