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中兴通讯:WCDMA高铁网络优化技术浅析
通信产业网|2012-07-25 16:07:22
作者:通文来源:通信产业网

【通信产业网讯】某高铁作为中国最重要的高铁线路,聚集了大量高端用户,提升高铁覆盖质量,可以改善客户满意度,因此中国联通对其网络覆盖非常重视,指出该高铁网络规划、建设和优化务必以政治任务来抓。

列车运营时速250km以上的高铁覆盖和传统大网覆盖有着极大的差异,是2G/3G/4G网络覆盖所必须共同面对的新课题。对WCDMA系统来说,由于列车时速高且车体损耗大,使得WCDMA高铁覆盖面临诸多挑战:第一,多普勒频移效应明显,对上行接入、容量、覆盖和基站解调性能是一个挑战;第二,高速列车采用密闭式厢体设计,车体穿透损耗较大,使得高铁覆盖站点密集,站点选址较为困难,投资大,建设周期长;第三,由于高铁速度极快,小区变更频繁,影响接入成功率、数据业务流量和寻呼成功率;第四,跨度大,场景复杂。

针对高铁覆盖面临的难题,高铁优化从组网、覆盖以及参数三个方面展开。

MRRU增强型高铁组网方案

传统STSR的组网方式已经不能满足高铁覆盖的需求,因为同一物理站址的两个背靠背的STSR小区之间的信号重叠区过小,不满足重叠区预留要求,容易导致切换、重选不及时,进而导致起呼困难和切换掉话。

中兴通讯采取基于基带合并MRRU技术的增强型高铁组网方案,可以有效的扩大单小区的覆盖范围,同时在频移补偿方面,中兴通讯采用基于基带的多普勒频移补偿算法,快速跟踪多普勒频移变化情况,有效减少频移估计误差,可以克服多普勒频移带来的影响。

基带合并MRRU技术

基带合并MRRU技术的原理如图1所示:在上行方向,多个RRU接收的信号分别送入BBU,BBU对各个RRU信号进行多径搜索和RAKE解调,并把解调的各个RRU信号进行最大比值合并,再进行后续处理。下行方向,生成的下行信号复制成多份发送给各个RRU,从而实现了全小区方式的效果。中兴通讯MRRU合并小区技术是在基带实现,不会抬升小区底噪。

MRRU组网应用

1.开阔地高速区场景:同物理站址的背靠背2RRU合并小区方式

在开阔地,高铁列车速度快,当时速大于200公里的路段,建议采用2RRU背靠背合并小区的方式。针对开阔地高速区场景,以典型天线有效挂高30米计,采用高铁传播模型,背靠背2RRU合并小区方式和STSR小区方式比较,站距不变,但小区覆盖能力扩大至2倍。相比RRU功分方式,单方向覆盖能力增加31%,站距扩大31%。

2.单隧道场景:MRRU合并小区方式充分发挥覆盖能力

隧道内采用泄漏电缆进行覆盖,泄漏电缆信号辐射方向和列车行进方向垂直,因此隧道内无多普勒频移效应,RRU合并不受影响,最大可支持6RRU小区合并。

3.复杂隧道群场景:MRRU合并小区技术足以胜任

高铁遇水架桥,逢山开路,因此沿线形成高架、劈山口、长隧道等各种复杂场景。MRRU合并小区技术足以胜任高铁沿线的各种复杂场景。以某高铁路段为例,见图2。

精细化高铁覆盖优化

由于高铁沿线场景多,例如高铁火车站、市区低速区、农郊开阔地高速区、山区、桥梁、劈山口、隧道等,因此覆盖方面需要精细化优化,应对高铁优化面临的问题。

合理设置高铁站间距和站轨距离

高铁覆盖站间距和站轨距离(基站到轨道的垂直距离)决定了整体信号分布。

基于实测数据可知,为了达到覆盖效率和覆盖效果的平衡,建议平均站间距(=总铁路里程/总站点数)控制在2km以内为宜。同时,基于实测数据分析建议站轨距离应该控制在50m~500m范围内;较为理想的站轨距离为200m~300m,新建站点建议优选200m~300m左右的站址。

天馈选型和RF优化

天馈系统选择,直接影响到覆盖效果,建议:当天线与轨道垂直距离较近时,可选用窄波束、高增益天线;当天线与轨道垂直距离较大时可选用65度水平波瓣角、18dBi增益的天线;隧道覆盖采用泄漏电缆。RF优化中,主要关注天线的高度、方位角和下倾角。

慎用直放站

高铁覆盖中,不建议使用直放站,优先使用MRRU小区技术。其原因如下:类似于不同物理站点的RRU合并,开阔地场景下UE性能将严重恶化。而在隧道等场景中,可以优选MRRU小区技术;信号经直放站重发后,会产生较大的时延,直放站在放大下行信号的同时引入了上行干扰,对周围基站都有影响;直放站本身一致性差,且监控困难,不能及时发现问题。

双载波异频组网案例

考虑到某高铁沿线为经济发达区域,周围大网用户众多;同时高铁列车上集中了大量的VIP用户,因此容易造成高铁覆盖小区话务拥塞。正是因为以上原因,京沪某高铁沿线诸多地市采用了双载波方式形成高铁异频网络。

某高铁路段,约100公里,车速基本保持在290Km/h~310 Km/h左右,沿线大网经过3个RNC(LAC),分别是RNC13,30公里;RNC6,30公里;RNC14,40公里。 同频组网中,调整了高铁沿线周围大网站点,但高铁覆盖效果改善幅度有限,因此采取了双载波方式形成异频组网方案。

引入异频,高铁沿线没有了大网信号干扰,利于快速形成高铁覆盖小区链,高铁网络的Ec/Io指标将有明显提升。如图3所示。

引入异频形成覆盖小区链,Ec/Io提升,邻区数明显下降,切换次序合理,因此整体性能指标有较大幅度的提升。

由于高铁列车运行速度极快,多普勒频移效应明显,列车车体损耗大,沿途场景复杂,建站难度大,小区变更频繁,这些都将影响WCDMA网络的各项指标。

针对WCDMA高铁覆盖所面临的种种挑战,开展高铁网络优化工作时,采取MRRU增强型高铁组网方案,保障WCDMA高铁网络的基础性能。覆盖优化应致力于形成小区链,避免出现越区覆盖、覆盖不足的情况。参数优化方面主要调整切换、重选参数,实现快速的平滑过渡,同时调整呼叫接入参数、2G/3G参数等,保证呼叫成功率及各项性能指标。

针对同频组网容易出现的信号质量提升难、接纳拒绝多的问题,可以考虑引入异频组网的方式。

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责任编辑:晓燕

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