中興通訊：WCDMA高鐵網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化技術(shù)淺析[圖]

某高鐵作為中國最重要的高鐵線路，聚集了大量高端用戶，提升高鐵覆蓋質(zhì)量，可以改善客戶滿意度，因此中國聯(lián)通對其網(wǎng)絡(luò)覆蓋非常重視，指出該高鐵網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、建設(shè)和優(yōu)化務(wù)必以政治任務(wù)來抓。

列車運(yùn)營時速250km以上的高鐵覆蓋和傳統(tǒng)大網(wǎng)覆蓋有著極大的差異，是2G/3G/4G網(wǎng)絡(luò)覆蓋所必須共同面對的新課題。對WCDMA系統(tǒng)來說，由于列車時速高且車體損耗大，使得WCDMA高鐵覆蓋面臨諸多挑戰(zhàn)：第一，多普勒頻移效應(yīng)明顯，對上行接入、容量、覆蓋和基站解調(diào)性能是一個挑戰(zhàn);第二，高速列車采用密閉式廂體設(shè)計，車體穿透損耗較大，使得高鐵覆蓋站點(diǎn)密集，站點(diǎn)選址較為困難，投資大，建設(shè)周期長;第三，由于高鐵速度極快，小區(qū)變更頻繁，影響接入成功率、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流量和尋呼成功率;第四，跨度大，場景復(fù)雜。

針對高鐵覆蓋面臨的難題，高鐵優(yōu)化從組網(wǎng)、覆蓋以及參數(shù)三個方面展開。

MRRU增強(qiáng)型高鐵組網(wǎng)方案

傳統(tǒng)STSR的組網(wǎng)方式已經(jīng)不能滿足高鐵覆蓋的需求，因為同一物理站址的兩個背靠背的STSR小區(qū)之間的信號重疊區(qū)過小，不滿足重疊區(qū)預(yù)留要求，容易導(dǎo)致切換、重選不及時，進(jìn)而導(dǎo)致起呼困難和切換掉話。

中興通訊采取基于基帶合并MRRU技術(shù)的增強(qiáng)型高鐵組網(wǎng)方案，可以有效的擴(kuò)大單小區(qū)的覆蓋范圍，同時在頻移補(bǔ)償方面，中興通訊采用基于基帶的多普勒頻移補(bǔ)償算法，快速跟蹤多普勒頻移變化情況，有效減少頻移估計誤差，可以克服多普勒頻移帶來的影響。

基帶合并MRRU技術(shù)

基帶合并MRRU技術(shù)的原理如圖1所示：在上行方向，多個RRU接收的信號分別送入BBU，BBU對各個RRU信號進(jìn)行多徑搜索和RAKE解調(diào)，并把解調(diào)的各個RRU信號進(jìn)行最大比值合并，再進(jìn)行后續(xù)處理。下行方向，生成的下行信號復(fù)制成多份發(fā)送給各個RRU，從而實現(xiàn)了全小區(qū)方式的效果。中興通訊MRRU合并小區(qū)技術(shù)是在基帶實現(xiàn)，不會抬升小區(qū)底噪。

　　MRRU組網(wǎng)應(yīng)用

1.開闊地高速區(qū)場景：同物理站址的背靠背2RRU合并小區(qū)方式

在開闊地，高鐵列車速度快，當(dāng)時速大于200公里的路段，建議采用2RRU背靠背合并小區(qū)的方式。針對開闊地高速區(qū)場景，以典型天線有效掛高30米計，采用高鐵傳播模型，背靠背2RRU合并小區(qū)方式和STSR小區(qū)方式比較，站距不變，但小區(qū)覆蓋能力擴(kuò)大至2倍。相比RRU功分方式，單方向覆蓋能力增加31%，站距擴(kuò)大31%。

2.單隧道場景：MRRU合并小區(qū)方式充分發(fā)揮覆蓋能力

隧道內(nèi)采用泄漏電纜進(jìn)行覆蓋，泄漏電纜信號輻射方向和列車行進(jìn)方向垂直，因此隧道內(nèi)無多普勒頻移效應(yīng)，RRU合并不受影響，最大可支持6RRU小區(qū)合并。

3.復(fù)雜隧道群場景：MRRU合并小區(qū)技術(shù)足以勝任

高鐵遇水架橋，逢山開路，因此沿線形成高架、劈山口、長隧道等各種復(fù)雜場景。MRRU合并小區(qū)技術(shù)足以勝任高鐵沿線的各種復(fù)雜場景。以某高鐵路段為例，見圖2。

　　精細(xì)化高鐵覆蓋優(yōu)化

由于高鐵沿線場景多，例如高鐵火車站、市區(qū)低速區(qū)、農(nóng)郊開闊地高速區(qū)、山區(qū)、橋梁、劈山口、隧道等，因此覆蓋方面需要精細(xì)化優(yōu)化，應(yīng)對高鐵優(yōu)化面臨的問題。

合理設(shè)置高鐵站間距和站軌距離

高鐵覆蓋站間距和站軌距離(基站到軌道的垂直距離)決定了整體信號分布。

基于實測數(shù)據(jù)可知，為了達(dá)到覆蓋效率和覆蓋效果的平衡，建議平均站間距(=總鐵路里程/總站點(diǎn)數(shù))控制在2km以內(nèi)為宜。同時，基于實測數(shù)據(jù)分析建議站軌距離應(yīng)該控制在50m～500m范圍內(nèi);較為理想的站軌距離為200m～300m，新建站點(diǎn)建議優(yōu)選200m～300m左右的站址。

天饋選型和RF優(yōu)化

天饋系統(tǒng)選擇，直接影響到覆蓋效果，建議：當(dāng)天線與軌道垂直距離較近時，可選用窄波束、高增益天線;當(dāng)天線與軌道垂直距離較大時可選用65度水平波瓣角、18dBi增益的天線;隧道覆蓋采用泄漏電纜。RF優(yōu)化中，主要關(guān)注天線的高度、方位角和下傾角。

慎用直放站

高鐵覆蓋中，不建議使用直放站，優(yōu)先使用MRRU小區(qū)技術(shù)。其原因如下：類似于不同物理站點(diǎn)的RRU合并，開闊地場景下UE性能將嚴(yán)重惡化。而在隧道等場景中，可以優(yōu)選MRRU小區(qū)技術(shù);信號經(jīng)直放站重發(fā)后，會產(chǎn)生較大的時延，直放站在放大下行信號的同時引入了上行干擾，對周圍基站都有影響;直放站本身一致性差，且監(jiān)控困難，不能及時發(fā)現(xiàn)問題。

雙載波異頻組網(wǎng)案例

考慮到某高鐵沿線為經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)區(qū)域，周圍大網(wǎng)用戶眾多;同時高鐵列車上集中了大量的VIP用戶，因此容易造成高鐵覆蓋小區(qū)話務(wù)擁塞。正是因為以上原因，京滬某高鐵沿線諸多地市采用了雙載波方式形成高鐵異頻網(wǎng)絡(luò)。

某高鐵路段，約100公里，車速基本保持在290Km/h～310 Km/h左右，沿線大網(wǎng)經(jīng)過3個RNC(LAC)，分別是RNC13，30公里;RNC6，30公里;RNC14，40公里。 同頻組網(wǎng)中，調(diào)整了高鐵沿線周圍大網(wǎng)站點(diǎn)，但高鐵覆蓋效果改善幅度有限，因此采取了雙載波方式形成異頻組網(wǎng)方案。

引入異頻，高鐵沿線沒有了大網(wǎng)信號干擾，利于快速形成高鐵覆蓋小區(qū)鏈，高鐵網(wǎng)絡(luò)的Ec/Io指標(biāo)將有明顯提升。如圖3所示。

引入異頻形成覆蓋小區(qū)鏈，Ec/Io提升，鄰區(qū)數(shù)明顯下降，切換次序合理，因此整體性能指標(biāo)有較大幅度的提升。

由于高鐵列車運(yùn)行速度極快，多普勒頻移效應(yīng)明顯，列車車體損耗大，沿途場景復(fù)雜，建站難度大，小區(qū)變更頻繁，這些都將影響WCDMA網(wǎng)絡(luò)的各項指標(biāo)。

針對WCDMA高鐵覆蓋所面臨的種種挑戰(zhàn)，開展高鐵網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作時，采取MRRU增強(qiáng)型高鐵組網(wǎng)方案，保障WCDMA高鐵網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)性能。覆蓋優(yōu)化應(yīng)致力于形成小區(qū)鏈，避免出現(xiàn)越區(qū)覆蓋、覆蓋不足的情況。參數(shù)優(yōu)化方面主要調(diào)整切換、重選參數(shù)，實現(xiàn)快速的平滑過渡，同時調(diào)整呼叫接入?yún)��?shù)、2G/3G參數(shù)等，保證呼叫成功率及各項性能指標(biāo)。

針對同頻組網(wǎng)容易出現(xiàn)的信號質(zhì)量提升難、接納拒絕多的問題，可以考慮引入異頻組網(wǎng)的方式。