中国电信4G FDD高速铁路特殊场景移动网络质量提升优化的研究

中国电信4G FDD高速铁路特殊场景
移动网络质量提升优化的研究
军(中国电信集团公司衡水分公司河北衡水053400)
摘要:本文介绍了衡水电信网优团队为达到高铁乘客在全封闭结构车厢里能够享受到电信高质量的全业务正常的连续性服务目标，针对高铁站密集人群、隧道、宽阔水面等特殊场景而展开的网络接入性能、通话保持性能、移动性管理性能等方面进行分析研究的基本思路、优化方法及经验分享#
关键词:DRX；SFN；SIPR；RSRP
0引言
高铁建设是中国正在开展新工业革命的标志，中国特有的文化和中国人的勤劳中国高铁技术速应用，并引领世界，中国高速铁路建设推进区域协调发展、提升圈竞争力、创造时空、加快制造业升级转型,高］4G的覆盖与感知优化成中之重#
1
(1)高铁运行场变；
⑵铁路线呈“S字”；
(3)高铁车速快产.;
(4)终换频繁；
⑸车体#
高铁列车采用全封闭车厢结构，车箱体为不锈钢或铝合金等金属材料,车窗玻璃较厚，导致LTE：无信号穿较大，需要通过点密度或整改来保障车厢内的信#
表1
序号高铁型号类型车速
车体
材质
穿透
损耗
载员(满)
2
3
CRH1A
CRH1B
CRH1E
和谐号
CRH1
型电力
动车组
200-
250km/h
不
锈钢
24db
673
1299
642
4CRH2A
和谐号
CRH1
型电力
动车组
200-
350km/h
铝
合金
14db
24db
610
5CRH2B1230
6CRH2C610
7CRH2E630
8CRH3C
和谐
CRH3
型电力
动车组
200-
350km/h
铝
合金
29db556
9CRH5A
和谐号
CRH5
型电力
动车组
250km/h
铝
合金
20db
24db
622
10
CRH5G
613
续表
序号高铁型号类型车速
车体
材质穿透
损耗
载员(满)
11CRH6A
和谐号
CRH6
型电力动车组200km/h
铝
合金
14db
557
12CRH6F1502 13CRH380A
和谐号
CRH380
型电力动车组380km/h
铝
合金
29db
40db
490
14CRH380B510 15CRH380C502 16CRH380D565 17CRH380AL1002 18CRH380BL1043 19CRH380CL1004 20CRH380DL974 21CR400AF
复兴号
CR400
型电力动车组400km/h铝合金
40db556
22CR400BF29db1193
2高铁站的覆盖方案、优化思路和案例
29高铁站、候车厅覆盖特性
厅空间大、功能型多,信号损耗小;净空高度高，天线安装受限;设备安装一定要求;候车人流密集，荷高。

2.2内候车厅、售票厅及出入口、站台上下车等区域覆盖方案、优化思路和案例分享⑴
(1)有源室分系统一般由基带单元、扩展单元和远端单元组成，元与扩展单元通过，扩展元与元通过,元通过POE供电。

采用Lampsite外接赋型天线进行覆盖，精确控制各个扇区信源的域(做好与室外宏站的切换、和能厅间语数容量衔接)#
图1有源分布系统模型说明组网系统图
(2)频率策略及覆盖估算:每个扇区开通L1.8G 和L2.1G两个频点，提升网络容量。

表2远端单元覆盖半径的经验值
发射功率
RSRP
可覆盖范围(米)
空旷大厅
玻璃墙
(5dB)
石膏墙
(8dB)
砖墙
(15dB)
墙
(20dB) -13.8
(50mW*2)
28-3620-2617-2211-147-10
-10.8
(100mW*2)
33-4324-3220-2613-179-12
-9.8
(125mW*2)
36-4627-3422-2814-1810-13发射功率
RSRP
空旷厅
玻璃墙*2
(10dB)
石膏墙*2
(16dB)
砖墙*2
(30dB)
墙
(20dB) -13.8
(50mW*2)
28-3615-1910-135-67-10
-10.8
(100mW*2)
33-4318-2312-166-79-12
-9.8
(125mW*2)
36-4620-2513-177-810-13
(3)案例:衡水高铁站整体覆盖解决方案
根据实地勘测及经验测试数据，本高铁站采用架构简单便于部署的、内置MIMO满足高端用户的高速率你需求的、支持小区灵活合并(分裂)且满足潮汐效应的设计方案。

室内一体化微RRU(LampSite)远端单元按照15-20米间隔布放，共元37个，Rhub8个,初步规划开通3小区，后期根据负荷增长进行实施方案#
室内外结合部采用双频Book RRU解决方案，充分利用其体积小巧、覆盖区域易控的优势，将其安装候车厅对面电线杆上,实现各厅室内外出入至站台、广场间等室外宏基站与室内LampSite覆盖盲区的覆盖及快速切换功能。

覆盖能力、外泄控制等方面存在一定的不足，考虑使用外接定向天线。

远端单元布放时需根据实际无线传播环境，结合单远端单元覆盖半径设计远端单元的
北①
图例：
固新装Pbridge 画新装PRRU
—一超五类线
園新装Pbridge a 新装PRRU —一超五类线
图2室内外结合部解决方案逻辑图
安装在1F 西弱电井
安装在1F 西弱电井安装在1F 西弱电井
PB
PB 3
安装在i 陈弱电井图5二层逻辑分布结构图
图6办公区结构分布图
图3设备总体分布逻辑图
北
①
弱电井道内。

设备具体安装位置及覆盖区域分布如下
面图7-图12所示。

10m
PRRU1-2F
mm IIIIIIIII I IH&
MH 丨川川川川H _______
i
出口
i 入口 i
层平面图
----------安装在1牆缶
30m
50m
PRRU2-2F
PRRU3-2F
PRRU4-2F
PRRU5-2F
图例園新装Pbridge 画新装PRRU
— 超五类线
L
一
PRRU6-2F
图4 一层逻辑分布结构图
数量。

对于隔断场景,远端单元建议在走廊布放;对于 重点区域需要进入房间内的，可在门外选点布放。

中
元要求尽量靠近 元,可安装在覆盖楼宇的
图例:
B
新装远端転
新装主控单元Pbridge"
安装位置
超五类线 厂］新装器件:功分器、
LJ 合路器、光分路器
图7 二层东侧办公区连接逻辑分布图
PRRU2-2F
PRRU3-2F
PRRU4-2F
PRRU5-2F
PRRU1-2F
新装器件:功分器、
合路器、光分路器
图8二层西侧办公区连接逻辑分布图
60m一
g PRRU诫车厅1
定向餌接天线
PRRU3-2F
图101-3公覆盖
PRRU1-进站口1
PRRU2—进站口2
--------凰PRRU3_进站口3
PRRU4-出站口1
一B PRRU6-出站口3
新裝器件:功分鬆
合路器、光分路器
图11广场进出候车厅及拐角处通道覆盖
图9候车厅逻辑分布图2.3高铁站内外区域优化案例⑵
频谱效率优化
表3上行调度参数配置S：PRRU2—出站通道2
i接天线
5PRRU1—出站通道1
接天线
序号参数名称值优化值1上行共享信道发射功率谱密度控制目标816
2上行调度器控制功率开关01
3PUSCH动态调度下闭环功控优化开关01
4PUSCH动态调度闭环功控优化误码率目标21
5PUSCH动态调度下闭环功控优化用户类型NormaO ----------------------------------逼;PRRU1-进站通道
定向型-外接天线
------------------处------------凰PRRU2-1站通道
定向1§^'卜接天线
表4下行调度参数配置
序号参数功能值优化值1初始接入合并测量发送开关01
2重建合并测量发送开关01
3切换入合并测量发送开关01
PB
8
图12站台进出站口走廊通道覆盖
%1）上行频谱效率提升:高铁路损较大上行功率受
限,通过提升上行发射功率降低IPLER提升上行频谱效率#
(2)下行频谱效率提升：通过参数寻优，开启探测vnk2开关提升双流占比、减小切换固定MCS调度定时器，提升下行频谱效率#
信令负荷优化
高负荷场景，列车在切换带位置易出现CCE受限，并出现上行RB受限问题。

为了减少空口信令开销和CCE负荷，可通过协议消息优化开关进行信令合并,降低CCE开销。

图13信令负荷现象
表5信令消息合并参数配置
序号参数名称默认值优化值1上行共享信道发射功率谱密度控制目标816
2上行调度器控制功率开关01
3PUSCH动态调度下闭环功控优化开关01
4PUSCH动态调度闭环功控优化误码率目标21
5PUSCH动态调度下闭环功控优化用户类型Normal Normal 优化效果简述
(1)通*寸衡水北站(高铁)的专题优化，达到了站内各功能厅内外及连接处全覆盖，电信4G用户5类业务性能测试十项指标优于友商,CDMA用户使用正常。

(2)高铁站广场、大厅区域、车站站台等2G/3G/ 4G各类业务连续性、保持性、业务质量等测试性能良好，无异常事件发生,切换区域可控,高铁车厢内外、高低速运动信号迁移正常，用户感知良好。

(3)通信管理局高铁站点用户满意度、NPS测评结果，季度、年度均为同城行业第一。

3高铁隧道的覆盖方案、优化思路和案例⑶
3.1隧道覆盖的规划设计基础
隧道覆盖设计一般采用RRU与泄露电缆安装方式。

泄露电缆典型指标(如下表示):传损3.85dB/100米、95%接收概率耦损为66dB/2m处;车体损耗取25dB,合路损耗取3.5dB,快衰余量取3dB；若RS功率为18.2dBm,单洞双轨500米处边缘RSRP：-111dBm(如下表7K)。

表6泄露电缆性能及应用选择
漏缆厂家频段
(RCT7-
CPUS-
4A-RNA)
安德鲁
(RLKU158-
50JFNAE)
RFS
(RMC50MF-
158L-1)
亨鑫
(RFX2X
15/8"-
50)安凯
传输衰减
(dB/100m,
标称值)
800MHz 1.9 2.1 1.9
900MHz 2.2 2.25 2.2 2.9
1800MHz 5.2 3.85 5.2 4.9
2000MHz 4.8 4.29
2200MHz 4.6 4.87 4.66
2400MHz 4.6 5.52 4.6 6.4
耦合损耗(dB)
(50%/95%2m
,值)
800MHz65/6867/7065/68
900MHz61/6367/71
61/63
70/76 1800MHz53/5562/6653/5571/78
2000MHz55/5762/66
2400MHz60/7060/65
60/70
73/81表7泄露电缆性能对隧道覆盖的影响分析表
制式典型性能高性能注边缘场强要求(dBm)-110-110A
漏缆注入导频功率
(dBm)
18.218.2
B(30W：182、-3、1、15M
40W：182、-3、1、20M)
合路(dBm)
3.5 3.5C:含接头损耗
漏缆耦合损耗(dB)6655D
宽度因子(dB)(单洞
8m)
12.012.0E：20*lg(d/2)空间损耗
量(dB)
33F：快损余量
续表制式典型性能高性能备注
车体损耗（dB）2525
G：考虑泄露入射角较理想、
取低值
每米漏馈衰减（dB/m）0.0385
0.052H
允许的馈缆损耗18.729.7I=B A C D E F G 覆盖半径（米）485570R0=I/H
切换带（米，
300km/h）6963
考虑：换?1dB、
160ms"切换执行100ms，
Q/2=0.5/H+车速*260ms
覆盖有效距离（米）450539R=R0-Q/2不建议使用RRU劈裂单路方式连接泄露电缆，相对双路TM3空间复用和TM2空间分集增益#
3.2隧道覆盖方案%3&
短距离隧道
对于单独的短隧道区域，采用RRU等设备，通过拉远方式，实现域的覆盖。

切换区域切换区域
图14短距隧道覆盖方案
长距离隧道
对于单独的长隧道和隧道群区域:采用BBU+RRU 设备，通过线性RRU等，实现道及隧道域的覆盖。

图15长距隧道覆盖方案离长短，灵活做好切换区域的覆盖（一般都是专网覆盖场景,做到两边隧道信号的可，理想状态，是中间切换最佳，实情况，应节和测试结果为准），使其性稳定性#
3.3隧道性能优化
隧道组网双流需求
根泄露电缆L网信号是由左右两边洞室内RRU的端口信号交叠而成的，如果两路信号正交完全不相关，则可在单根漏缆两路信号交叠区域实现双流湘反路信高，效果显著下降。

的隧道内网络组网方式,隧道内RRU信源的端口分布依次按port0、poNl端口分布，则可以在泄露电缆port0、poN1信号交叠区域实现双流效#
图16隧道双流改造示意图
改变RRU-和漏缆的连接方式，可以实现不同端口信同的缆，的实验数据显示port0、poNl顺序排列的方式大幅度提高
RANK2双流占比，是优选组网模式#
表8隧道组网模式性能对比
漏缆两端
RRU
平均
RSRP
平均
SINR
下载
速率
RACK1
比例
RACK2
比例RRU1B端口与
RRU2B
相连方式
-66.8324.0775.6195.54% 4.46% RRU1B
与RRU2A
相式
-67.7124.9298.8528.33%71.67% RRU1A
与RRU2A
相式
-67.9524.0977.1189.81%10.19%
隧道级联场景
在单独隧道场景的基础覆盖上,根据隧道间的距高铁隧道800M信源共享改造优化案例
隧道组网涉及多运营商的不同设备，经常存在组
网合路不合理的情况，如青太高铁HSSZ段隧道网络问题：
图17隧道改造前结构
由于设备经过电桥性能较差，右侧无信号输出，导致快速行驶过程中C网有掉话发生丄丨量较，需合路行改造#
(1)整:由于长隧道与隧道群利用RRU数量较多，现阶段间信源进行合并，所以需在隧道中间段，两
中间分别合并形成，那么就需要在
中间处需共享联通的漏缆，提换带便于切换，共享联通设备处布置如图18。

RRI滋鲫口耕
削换脚麟口信号
图18隧道改造后结构
(2)整改后:在借用联通漏缆方案下，隧道内部分区域形成双流覆盖,进一步提升用户感知，将RRU两
用，A口和B口输出的功率保平衡,模式得以实现。

具体。

图19实现共享和双流
高铁隧道口异频切换规划优化思路及案例
由于每均是出入口，换带来无线链路质量的影响，与一般均采合。

换数合理，导致间频繁 换，用户感知,往往高铁快速
换失败问题，在换参数时,要遵循:
图20隧道口切换策略
不同高铁网络需要根据各自的组网模式制定隧道口的切换策略和切换参数规划:
表9隧道异频切换参数配置
华为参数名称L1.8G至L800M(隧道口)L800M至L1.8G(隧道口) InterFreqHoEventType A4W件A4W件
INTERFREQHOA1THDRSRP-92-97
Iffl E RFREQH O A2TH DRSRP-95-103
A3IWTERFREQH0A1THDBSRP不涉及不涉及
A3IMTERFREQH0A2THDBSRP不涉及不泼及INTERFKEQH0A30FFSET不涉及不涉及
IATERFREQHOA4THDRSRP-101-108 IffTERFREQHOASTHDIRSRP不涉及不涉及InterfreqHoAl A2T imeToTrig320ms320ms
lntraFreqHoA3TimeToTrig不涉及不涉及
lnterFreqHoA4TimeToTrig128ns128ms
注:在实际优化过程中根据实测情况，微调各参 数，
中参数为个例设置#
800M 非标带宽扩展应用案例分享
RB 是LTE ：
的 ，根据配置的带宽是否需要禁用RB ,特此提出LTE 静态频谱共享（非 准带宽）
，具体可 压缩 、压缩
效。

利用非标带宽技术可实现L800 5M 小区在不变更
中心频率的情况下直接扩展至8. 8M ,且扩展后在石济 高铁验证用户体验平均速率由7.49Mbps 提升至
12. 13Mbps ,提升幅度近62%。

造在800M 小带宽主覆盖的高铁线路，合理
使用
技
量，提升用户感知。

20.00
17.52
17.90
HSSJ 隧道下行平均速率对比
■ 1月7日
■ 1月15日
图21高铁带宽压缩优化效果
4高铁过江大桥的覆盖方案、优化思路和案例
4.1可建设基站站址间距在1 • 5 -2KM 的大桥场景
节约型覆盖方案
1•频率选择：L800M 频段或L1.8G+高增益天线；
2. 天线选择:波束窄增益高的天线,覆盖距离相对
较远;
3. 站址分布:桥头站轨距250〜300米的“之”字形
布站方式；
4. 对于通信质量要求较高的桥梁,可灵活采用隧
道覆盖模式，解决部分路段覆盖。

42 大桥长度（满足可建基站环境）在4km 左右的大
桥场景，为节约成本，一般采用经济型建设方案，达到
覆盖宽阔水面上公路/铁路立交大桥目标
1.使用RRU 拉远、直放站桥中间架设更小波瓣天
线接力覆盖方式（只用铁路一层覆盖需求场景）;受建
的需要，个别区域所限
于100
米的区域，适当使用
天线。

2•—般采用 高 的抛物面天线覆盖方
式，
行
器平 式，则更
为经济和实用。

3.对于通信质量要求较高的或优化难度较大的桥
梁路段，可采用 模式。

4.3跨海铁路大桥覆盖设计思路简述
平潭海峡公铁大桥线路北起松下收费站,上跨元
洪航道"
水道、大小练岛水道， 费站;
大桥线路全长16.323千米，跨海段长11.15千米，其中
上层为双向六车道高速公路，设计速度100千米/小
时，下层为双线铁路，设计速度为200千米/小时，大桥 处海域风大、水深、浪高、航、流速大、
、
潮汐明显。

通航净空高度不小于38米,采用双孔单向
通航⑷。

图22平潭海峡跨海公铁双层大桥图
（1）场景特点及面临的挑战
天线与高铁距离太近，普通天线难以满足掠射角 不要小于20度的要求；
施工难度大:现有运行铁路，可施工天窗时间短,
设备安装位置受限，安全性要求高。

（2）设计基本思路简述
传统漏缆方案:覆盖均匀、成本高、部署复杂、多流支持困难；
赋型天线方案及优点:高增益（增益超过12dBi）、低风载（厚度小于20cm）、低成本（安装施工简单）、易扩展（可增加不同频段阵列）；比较优势:覆盖较天线远1倍、传统丿咏天线近端“”、满足工程施工要求、较漏缆方案成本降低超90%、方案支持运营商不同频段等。

图24赋型天线覆盖逻辑图
表1赋型天线选型对应表
天线与列车距离（M）水平波瓣（*）波束偏移角度（*）
23380
53375
103365
1533555结束语
本文阐述了中国电信4G FDD LTE网络在高速铁路运营全程中3个特殊场景下，区别与非高铁场景的提升网络质量的规划、优化思路和方法,本文着重描述上下车人流较大的高铁站点、和场景网络的规划设计及覆盖优化工作,对于过宽阔水面上方场景的设计规划优化工作只做了设想和简述#
的发展和科学技术在高铁运营上的应用,高铁进一步提速势在必然,必将对通信网络的要求更上一个台阶,让我们共同在一次次问题解决过程中提高，、总结中成长。

参考文献
:1:华为SingleRAN6.0LTE高铁网络覆盖组网解决方案20151216-A-2.0
）2]DBS3900FDD LTE V100R005C10SPC801T Virus Scan Report ）3]华为3900LTE系列高铁组网架构V100R005C01SPC400参 考文档-CN
:4]马晓东.平潭海峡公铁两用大桥总体施工方案:J]•桥梁建设,2017（2）
作者简介:吕军，男，河北省衡水人,1965年生,大学本科，中国电信衡水分公司，通信专业高级工程师,传输与接入专业高级工程师。

从事通信行业工作38年，熟练掌握核心交换网络、传输与线路和数据通信等承载网络、移动通信网络和卫星通信系统、应急通信及海事卫星通信系统的通信原理、技术规范及操作维护规范，熟悉全程全网的网络规划、工程及施工建设、设备维护与网络优化等工作，在技术人员及资源资产等基础管理工作方面具有丰富的实践经验。

2006年后作为硕士研究生导师带出五名北京邮电大学的在职研究生。

■。