中国电信LTE高铁无线网络解决方案

高铁普遍存在的三大挑战：多普勒频偏、频繁切换、穿透损耗大多普勒频偏带来的接收机解调性能恶化1超高速移动导致切换区不足及频繁切换2新型全封闭高速列车带来的高穿透损耗3不同频段上行最大多普勒频偏（Hz）Cell1Cell2Cell3Cell4Cell5高速移动时所需要的重叠覆盖距离已经高于普通场景站间距要求，切换失败几率大大增加列车350km/h运行时每7秒左右将进行一次小区间切换，频繁的小区切换将极大降低用户的感知车型列车材质LTE1.8GLTE2.1GCDMA800M普通列车铁质121212CRH1(庞巴迪列车)不锈钢242424CRH2(部分动车)中空铝合金141414CRH3(京津城际)铝合金292924CRH5(阿尔斯通)中空铝合金222220不同列车不同频段的穿透损耗（dB）高铁覆盖多普勒频偏、切换频繁、穿透损耗大的挑战在LTE时代影响更大上行最大多普勒频偏速度800M1800M2100M2600M200km/h296667778963250km/h3708339721204300km/h444100011671444350km/h519116713611685450km/h667150017502167Page2目录Page31.高铁建设的挑战2.高铁无线网络规划方案3.华为高铁端到端解决方案4.高铁案例分享两种不同的高铁覆盖方案对比特点：专用小区在规划上和普通大网小区分开特点：小区在规划上和普通大网完全一样技术点专用站址/小区方案周边站址/小区方案覆盖方式针对性强，对高铁专用站址/小区进行专门规划，深度覆盖效果好普通站址/小区覆盖，高铁深度覆盖弱重选/切换高铁专用小区，很容易实现多RRU共小区，重选切换少，用户体验较好普通小区，不好实现多RRU共小区，切换多，用户体验较差站点布局可利旧现网站点资源，专用站址/小区需尽量靠近铁路，站间距、站轨距要求稍高，选点难度稍大利旧现网站点资源，站间距、站轨距要求相对更加宽松，选点要求相对较低，工程难度小网络优化由于专门规划小区，可有针对性优化，便于调整高铁与高铁周边区域同时覆盖难以兼顾，不好优化品牌收益大部分利旧现网站点资源，部分地方需增加少量站址，但同时也能带来更好的用户体验，小投资，大收益，品牌效益好；基本利旧现网站点资源，极少量地方可能需增加站址，用户体验相对较差，投资少，品牌效益一般专用站址/小区覆盖周边站址/小区覆盖建议采用专用站址/小区覆盖高铁，兼顾投资和用户体验Page4高铁4G覆盖需要综合考虑、协同规划Page5基站距铁路垂直距离PCI/PRACH规划切换带设置天面设计…其它各类特殊场景解决方案站点规划方案容量规划方案覆盖规划方案参数规划方案总体规划原则：最大可能利旧已有站点资源；采用专用站址/小区覆盖高铁线路，尽可能采用两扇区覆盖。高铁站点规划—天馈选项和设计Page6高铁天线选型建议：为增加基站的覆盖距离，减少切换次数，高铁场景可采用高增益窄波瓣天线对进行覆盖。高增益窄波瓣天线通常可以做到增益18～21dBi，波瓣宽度约35度高铁天线RF推荐：方位角：不同入射角对应的穿透损耗不同，入射角越小，穿透损耗大。实际测试表明，当入射角小于10°以后，穿透损耗增加的斜率变大，因此方位角设置中应保证天线与铁路夹角大于10度下倾角：高铁场景天线下倾设置原则与宏站相同，即天线上垂直波瓣3dB为准边缘h600m100mθ天线相对高度20253035下倾角5667窄带波束天线降低旁瓣干扰35°65°普通高增益80%成本普通高增益20%覆盖如果高铁基站站轨距小于100米，为避免对周边区域覆盖过多，同时增大站间距，优先采用窄波束高增益天线；站轨距过大不建议采用窄波束高增益天线，避免覆盖空洞参数规划容量规划覆盖规划站点规划高铁站点规划—站址Page7站点离铁轨距离：据无线信号传播特点，信号入射角越小，穿损越大，通常建议入射角大于10度考虑到天线水平波瓣在90度方向增益约为0dBi，为保证不出现塔下黑，根据链路预算，建议站点离铁轨距离不超过300m车体dθr站间距覆盖半径基站离铁轨距离(m)5003506210006001061500850150站点高度：在站高规划中，需要综合考虑天线入射效果以及天线倾角可调范围，考虑点如下：天线物理下倾建议不超过10度，站高过高会导致下倾太大站高设计需保证信号直射径能从列车玻璃穿透，减少信号从车顶穿透几率高架桥梁车体α车高3.89m桥高11md信号入射角基站离铁轨距离(m)相对站高说明10度10018垂直半波宽度8度。则α约为8度1502520034高铁红线外建站，综合LTE要求，建议相对站高在20～35m，站点离铁轨距离在100～300m参数规划容量规划覆盖规划站点规划LTE高铁站点规划—重叠覆盖距离Page8合理的重叠覆盖区域规划是实现业务连续的基础，重叠覆盖区域过小会导致切换失败，过大会导致干扰增加，影响用户业务感知考虑单次切换时，重叠距离=2*(电平迟滞对应距离+切换触发时间对应距离+切换执行距离)。高铁小区间重叠覆盖距离建议为200m重叠覆盖站间距重叠覆盖带设计速度(km/h)过渡区A(m)切换区B(m)切换重叠需求距离(m)20050241482505030160300503517035050411824005047194A：信号到满足切换电平迟滞（2dB）需要的距离；并且考虑防止信号波动需重新测量而影响切换的距离余量B：320ms：终端测量上报周期+切换时间迟滞100ms：切换执行时延主邻电平相等320ms100msA:过渡区B：切换区域对称满足切换电平要求位置参数规划容量规划覆盖规划站点规划●城区，根据实际容量采用合适的共小区方案；●郊区，建议采用2~6RRU共小区；●农村，建议采用6~12RRU共小区；●隧道及隧道群场景，建议全线共小区。高铁站点规划—多RRU共小区规划原则RRURRURRURRURRURRU隧道RRU1RRU2RRU1RRU2RRU1RRU2郊区/农村RRU1RRU2RRU1RRU2RRU1RRU2城区cell0cell0cell1cell2综合考虑大网用户的容量和性能，统筹规划，合理选择RRU共小区方案参数规划容量规划覆盖规划站点规划综合考虑大网用户的容量和性能，统筹规划，合理选择RRU共小区方案高铁覆盖规划—链路预算（精品高铁标准）LTE边缘速率：下行4Mbps/上行256kbps城区：站高35m，发射功率40w，车体穿损29dB，小区覆盖半径420m，背靠背站间距可以达到800m。考虑小区边界切换重叠区，站间距可以达到600m。郊区：站高35m，发射功率40w时，车体穿损29dB，小区覆盖半径920m，背靠背站间距可以达到1800m。考虑小区边界切换重叠区，站间距可以达到1600m。参数规划容量规划覆盖规划站点规划SCHCellRadiusDimensioningMorphologyUrbanSuburbDataChannelTypePUSCHPDSCHPUSCHPDSCHDuplexModeFDDFDDUserEnvironmentIndoorIndoorSystemBandwidth(MHz)20.020.0ChannelModelEVA120EVA120MIMOScheme1×42×2SFBC1×42×2SFBCCellEdgeRate(kbps)256.004000.00256.004000.00MCSQPSK0.31QPSK0.30QPSK0.31QPSK0.30TxMaxTotalTxPower(dBm)23.0046.0023.0046.00AllocatedRB463463RBtoDistributePower41004100SubcarrierstoDistributePower481200481200SubcarrierPower(dBm)6.1915.216.1915.21TxAntennaGain(dBi)0.0018.000.0018.00TxCableLoss(dB)0.000.500.000.50TxBodyloss(dB)0.000.000.000.00EIRPperSubcarrier(dBm)6.1932.716.1932.71RxRxNoiseFigure(dB)2.307.002.307.00ReceiverSensitivity(dBm)-132.44-127.24-132.44-127.24RxAntennaGain(dBi)18.000.0018.000.00RxCableLoss(dB)0.500.000.500.00RxBodyloss(dB)0.000.000.000.00NeighborLoad50.00%50.00%50.00%50.00%InterferenceMargin(dB)0.883.580.883.58MinSignalReceptionStrength(dBm)-149.06-123.66-149.06-123.66PathLoss&CellRadiusPenetrationLoss(dB)29.0029.0029.0029.00Std.ofShadowFading(dB)6.206.206.206.20AreaCoverageProbability95.00%95.00%95.00%95.00%ShadowFadingMargin(dB)4.354.354.354.35PathLoss(dB)121.90123.01121.90123.01PropagationModelCost231-HataCost231-HataeNodeB/UEAntennaHeight(m)35.001.5035.001.50Frequency(MHz)1775187017751870CellRadius(km)0.420.430.920.95高铁覆盖规划—高铁站间距（精品高铁标准）参考已有高铁省份（江苏）实际方案，规划建议如下：站高：为保障高铁线路覆盖效果，天线相对铁轨高度在10-30m为宜，如果站轨距远，可以适当高一些。站轨距：城区：铁路沿线非高铁用户较多，以减少周边用户对高铁网络的话务为目的，建议在满足覆盖及频偏要求的情况下，尽量减小站轨距，推荐在200米左右。郊区：铁路沿线非高铁用户较少，站轨距可适当放宽，但考虑覆盖距离，推荐在300米左右。RRU背靠背方案2T2R，2*20W2T4R，2*20W2T4R，2*40W2T4R，2*60W站间距建议（km）0.25-0.40.5-0.60.5-0.60.5-0.6城区RRU背靠背方案2T2R，2*20W2T4R，2*20W2T4R，2*40W2T4R，2*60W站间距建议（km）0.8-1.11.2-1.61.2-1.61.2-1.6郊区注：1、表中站间距建议值前面为20m站高推荐值，后面为35m站高推荐值，车体穿损29dB，站间距已经减去200m的重叠切换区。2、站间距受站高、站轨距、车体穿损、环境遮挡等因素影响较大，实际规划时需结合当地高铁线路情况具体规划。参数规划容量规划覆盖规划站点规划SCHCellRadiusDimensioningMorphologyUrbanSuburbDataChannelTypePUSCHPDSCHPUSCHPDSCHDuplexModeFDDFDDUserEnvironmentIndoorIndoorSystemBandwidth(MHz)15.015.0ChannelModelEVA120EVA120MIMOScheme1×42×2SFBC1×42×2SFBCCellEdgeRate(kbps)256.004000.00256.004000.00MCSQPSK0.31QPSK0.30QPSK0.31QPSK0.30TxMaxTotalTxPower(dBm)23.0046.0023.0046.00AllocatedRB463463RBtoDistributePower475475SubcarrierstoDi