华为高速铁路覆盖方案V3.0

高速频偏 切换算法
加快切换速度 提升成功率
2
根据终端运动速度 ，判断是否启动高 速频偏算法
3
减少判决时间，加快切换速度
HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.
Huawei Confidential
Page 19
增强NACC技术——提升数据业务性能
在终端切换前，将目标小区B的系 统消息在源小区A提前发送给终端
沪杭高 速
63ຫໍສະໝຸດ Baidu1.31 70.96% 6.35% 1.59% 3.17% 1.6%
京石高 速
98 0.65 74.91% 3.06% 1.02% 3% 2%
津京高 速
55 1.12 73.46％ 1.82% 1.82% 3.63% 1.81%
高速平 均
171 0.98 74.73% 3.08% 1.16% 3.2% 1.75%
HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.
Huawei Confidential
Page 16
多RRU共小区减少切换
1.5km
TRAIN
1.5km
1.5km
1.5km
1.5km
subsite0
subsite1
subsite2
subsite3
subsite4
subsite5
RRU
RRU
HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.
Huawei Confidential
Page 8
高速列车Vs普通列车对比测试结果
指标情况
拨打次数 话音质量（误码率 ） 清晰无杂音比 接入尝试失败比例 呼叫拥塞比 切换失败比例 掉话比例
京沪高速
468 0.85 79.59% 1.07% 0.21% 3.20% 1.71%
Cell 6 Cell 1 Cell 2 Cell 8 Cell 3
Cell 7 Cell 4 Cell 9 Cell 5
切换方向
列车运行方向
HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.
Huawei Confidential
Page 18
创新的高速频偏切换算法——提升切换成 功率
1 利用多普勒效应判断MS是否快速 移动及移动方向
小 SI 区 B
小区 A
小区 B
数据业务中断时间长主要原因：切换后在目标小区读广播消息过程较长 NACC大幅度缩短切换引起的数据中断时间，由几秒降低为300～700毫 秒，业务体验大大提升 加快对前一小区的所占用资源的释放，有效提升网络容量
HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.
Huawei Confidential
HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. Huawei Confidential
综合降低传输带宽50 ％以上
Page 22
华为高速铁路解决方案
应对高速移 动特性技术
华为高速铁 路解决方案 丰富的高 铁网络优 化经验 专业高铁 网络规划 设计
HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.
高速严重影响用户体验和运营商品牌
HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. Huawei Confidential Page 4
GSM高速铁路覆盖网络现状
高铁现状质量不佳 高铁现网需全新理念规划 才能满足高铁覆盖需求
未针对高铁 专门覆盖
其他小区兼带覆盖 站址站型天线波瓣 均不满足覆盖需求
与普通场景 一体规划
未针对高铁特性规划 现有切换算法无法满足 快速移动特性 数据业务慢启动效应， 影响整体业务体验效果
Huawei Confidential
按低速铁路 覆盖规划
铁路提速 质量降低
HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.
Page 5
高速移动产生多普勒频移
）
F0＋*fd F1＋2*fd
(Doppler frequency offset)
) 1
) 2
HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.
Huawei Confidential
Page 14
AFC算法有效提升基站的解调性能
Afc算法克服频偏改善解调性能对比
14 12 10
AfcOff(FER 1%) AfcOn(FER 1%)
HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.
Huawei Confidential
Page 21
降低功耗和传输消耗，构建绿色网 络
A
低功耗IC
B
功放调压
A
FLEX Abis
B
Abis HDLC
优先指配 BCCH
C
降功耗
载频 智能关断
D
C
本地交换
降传输
D
HUB BTS
综合降低功耗约40％ 以上
应对高速移 动特性技术
华为高速铁 路解决方案 丰富的高 铁网络优 化经验 专业高铁 网络规划 设计
HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.
Huawei Confidential
Page 13
AFC算法应对多普勒频移
AFC是针对铁路快速移动的特点设计的基站频率校正算法 通过快速测算由于高速所带来的频率偏移，补偿多普勒效应，改善无线 链路的稳定性，从而提高解调性能
RRU
RRU
RRU
RRU
RRU共小区
BBU BSC
多个位置组分布在不同物理位置；定义位置组为subsite。 每个subsite的载波配置相同，包括载波的频点、数量，其功率可以根 据不同应用场景可以微调， subsite 之间的距离根据不同应用场景不同。 不同subsite 之间是同一个小区，列车经过多个位置组时无切换，提高 质量。
Huawei Confidential
Page 2
高铁建设、铁路提速全面铺开
高铁
高 铁
十一五期间，我国将建设新线 19800公里，其中设计时速在350公里以 上高铁就超过5457公里 伴随中国铁路第六次大提速，大量铁路线时速已经达到160～200公里
HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. Huawei Confidential Page 3
普通列车
174 0.55 84.06% 1.3％ 0% 0.3% 0%
高速列车与普通列车测试效果对比－相同测试设备和人员
实际测试结果表明：覆盖效果相当时，高速列车中各项通话指标均低于普 通列车，特别是用户的通话体验，两者存在明显差异 随着车速提高，差距将越来越大
HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.
Security Level:
高速铁路覆盖解决方案
www.huawei.com
HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.
Huawei Confidential
目录
高铁覆盖需求及面对挑战 华为高铁覆盖解决方案 华为高速覆盖商用经验
HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.
（
F0－*fd F1－2*fd f0 --- 下行频率 f1 --- 上行频率
fd =
f *v * cosθ C
频移大小和运动速度成正比，运动速度越快频偏越大 MS靠近和远离基站，合成频率会在中心频率上下偏移
MS靠近基站，波长变短，频率增大 MS远离基站，波长变长，频率减少
高速载体上的MS频繁改变与基站之间的距离，频移现象非常严重
AFC打开时TCH在频偏场景下的性能损失 频偏类型 高铁频偏 缓变区 高铁频偏 时变区 性能损失(dB) <0.1 0.5
AFC算法1 AFC算法2
Performance Loss(dB)
2
1
0 0 200 400 600 800 1000
AFC算法1－业界算法； AFC算法2 －华为算法
FreqOffset(Hz)
700
800
900
1000
Frequency Offset(Hz)
频偏会导致无线链路极不稳定，多普勒效应将严重影响基站解调性能 仿真结果表明：频率越高，频偏越大，性能损失越大，对基站解调影响越大
HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. Huawei Confidential Page 7
采用多RRU共小区技术，能有效提高山区高铁、隧道等场景的覆盖质量。
Huawei Confidential Page 17
HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.
链型邻区切换算法——确保移动方向高效 切换
改造原网，充分利用高铁线型覆盖特点，形成链形邻区 减少切换次数，提升切换效率，提升业务质量 避免前后小区乒乓切换 避免侧向小区无序无效切换， 针对高铁沿线链形小区，让用户沿运动方向优先切换到前向链型邻区，
HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.
Huawei Confidential
Page 6
频移严重影响基站的解调性能
频偏造成的解调性能下降
AfcOff(FER 1%)
14 12 10
EvN (B bs0 d)
8
7
6 4
3.2
2
0.8
1.6 0
0 0
100
200
300
400
500
600
结合华为高铁覆盖专有技术，设计 出 最符合现网场景的网 络规划设计方案 采用灵活有效的设计方式保障高铁 和周边的良好网络覆盖
高铁覆盖设计
高铁组网设计
EvN (B bs0 d)
8
7
6 4
3.2
2
0.8
1.6 0.09 0.1
0 0
0 0.02
0.03
0.05
0.07
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
Frequency Offset(Hz)
仿真结果表明：打开AFC算法能有效克服多普勒频移，提升基站解调性能。
HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.
Page 20
完善的数据业务快速重选算法——加快重 选速度
NC0重选方式 终端自行重选
优化参数，优先快速重选链型前向小区
针对链型前向小区，增大重选滞后电平值CRO 针对链型前向小区，减小重选惩罚时间参数
采用与语音类似的快速重选算法
NC2重选方式 网络控制重选
利用多普勒效应判断MS是否快速移动及移动方向 根据终端运动速度，判断是否启动高速频偏算法 减小重选判决时间，加快重选速度
Huawei Confidential
Page 23
高速铁路网络规划设计
高铁网络不同于常规网络，对切换速度、重叠区、覆盖方式提出更高要求? 如何保障技术的实施效果呢？ 华为高铁覆盖采用专有技术:
增强AFC算法应对多普勒频移 快速切换算法应对多普勒频移 链型小区算法 增强NACC技术提升数据业务性能
高铁现网覆盖问题—覆盖电平、切换带不 足
部分区域出现覆盖不足的问题，还有部分区 域是覆盖盲区，室外覆盖电平无法达到74dBm（车内-94dBm）。 覆盖电平不足区域占整个铁路沿线区域的20 ％左右。
在火车提速至300km/h之后，80％的现网 小区之间的切换带将无法满足不小于700 米切换/重选带区域的要求。
Huawei Confidential
Page 9
目录
高铁覆盖需求及面对挑战 华为高铁覆盖解决方案 华为高铁覆盖商用经验
HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.
Huawei Confidential
Page 10
高速覆盖的技术难点
A
对多普勒频 移的校正
B
快速切换 的要求
技术难点
Huawei Confidential
Page 15
AFC算法——唯一通过430公里时速 验证的系统
AFC算法 支持450 Km/h的终端运动速度
华为独特AFC和业界AFC性能比较
频偏造成的R A C H 性能损失
3
在综合考虑了协议要求、高铁频偏模型、隧道覆盖模型、实际高速场景（外 场实测信号）的基础上，根据不同业务信道结构特征，设计了性能优异的
高速铁路环境下移动通信面临挑战
高速
多普勒效应 部分车体信号穿透损耗超过20dB 覆盖电平不足、切换带不足、切 换关系混乱
铁路提速
KPI变差
切换成功率下降 接通率下降 掉话率上升
用户体验差 运营商收 益和品牌 受到影响
掉网频繁 语音质量差 数据业务质量下降 吞吐量降低，甚至掉线
用户投诉大幅上升，对品牌影响严重 话务量降低导致收益降低
最小化投资，降低TCO、 专业高铁网络规划设计 针对高铁特性的网络规划、 个性化覆盖设计保证高铁性能
丰富的高铁网络优化经验
提升高铁用户的业务感受、 保障周边小区用户的业务感受
HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.
Huawei Confidential
Page 12
华为高速铁路解决方案
C
个性化的网 络覆盖设计
D
降低建网 TCO
多普勒频移校正、快速切换控制是突出的两大难题
HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. Huawei Confidential Page 11
华为高速铁路解决方案
针对高铁特性的专有技术 解决高铁特性带来的频偏、切 换差、数据业务难以使用等问题