1、LTE/5G NR高铁场景网络优化高铁场景网络优化目 录LTE/5G NR高铁优化概述LTE/5G NR高铁站点规划LTE/5G NR高铁测试方式LTE/5G NR高铁优化思路Page 2 随着4G用户渗透率不断提升，Volte用户爆发式增长，对网络负荷、覆盖提出了更高要求。覆盖、容量、干扰是LTE高铁目前面临的三个关键问题。需要通过对覆盖、容量、干扰三个方面研究，全面提升LTE高铁用户感知F频段频率资源受限，公网和专网10M频率重叠，导致占用F频段下载速率较低；挑战应对干扰宽波瓣天线改善近端弱覆盖；覆盖提升.伪4T4R和功分天线解决远端弱覆盖；覆盖LTE高铁4G渗透率高，达到 80%+；部分
2、线路穿越密集城区，个别小区公网渗透率达到20%+天线垂直波辦和水平波辦较窄，RF优化精准性要求高；D频段覆盖不连续，容易出专网；容量F+D负荷分摊，语音数据独立策略；容量策略.空闲态公网用户迁出试点；Page 3公网清频解决专网与公网干扰问题；创新开展公专网干扰协同优化干扰协同干扰随机化算法提升业务感知；需要通过对覆盖、容量、干扰三个方面研究，全面提升NR高铁用户感知Page 4传播损耗和穿透损耗更大 目前5G NR的主流频段在C波段，以中国联通分配的频段为例，5G使用的主要频段为3.4GHz3.5GHz，这个频段比现有的LTE网络1.8GHz的频段高了一倍。根据传播损耗和频率成平方反比的关系
3、，从理论上来说，3.5GHz频段的传播损耗比1.8GHz频段高5.8dB。多普勒效应带来的频偏 我国的高铁列车速度可高达300km/h500km/h，这么快的速度会产生多普勒频移，导致基站的发射和接收频率不一致。高铁的速度越快，频偏也越大，这将导致基站信号接收性能下降，高速引起的大频偏对于接收机解调性能的提升是一个极大的挑战。频繁切换重选影响感知 高铁经过的区域较多，路线较长，高铁上用户在使用移动网络时，会产生频繁的小区切换、重选。如果高铁覆盖的切换带设置不合理、切换参数设置不合理的话，将会导致高铁用户在高铁上切换时产生切换较慢、切换失败、掉线等网络问题。-5-优先选择低频段频率提升覆盖能力，
4、降低站址建设要求。优先采用专用频率，不具备专有频率条件下应尽量规避公网的同频干扰。主设备主要采用两通道分布式基站设备利用小区合并功能扩大单小区覆盖范围天线选用窄波束、高增益定向天线公网覆盖方案：将高速铁路覆盖与周边区域统一考虑，采用常规宏蜂窝组网方式进行覆盖。专网覆盖方案：针对高速铁路特定的组网需求，主要为满足高速铁路覆盖需求建设的专用网络。相对于公网方案，专网方案在频率、设备、功能、参数配置等方面有特定的要求。主要特性如下：频率配置设备配置配置高速移动功能。配置小区合并功能。功能配置简化系统广播信息，缩短获取小区信息的时间优化重选、切换控制参数，加快重选、切换速度。通过频率优先级设置、基于负
5、荷的切换机制等保证专网覆盖质量。参数配置车体损耗示意图车体损耗大幅降低无线信号质量，以下是目前主要车型的指标：Page 6目录LTE/5G NR高铁优化概述LTE/5G NR高铁站点规划LTE/5G NR高铁测试方式LTE/5G NR高铁优化思路Page 7Page 8高铁候车大厅 高铁的候车大厅一般都是封闭的场馆，通过室外的宏站进行覆盖，效果会较差，一般采用室内覆盖的方式。候车大厅内比较宽敞，但是人流非常密集，容量需求非常高。在候车大厅这种场景，可以采用多个5G的AAU挂墙进行覆盖或者用数字化室内分布进行覆盖。高铁站台 高铁站台是用户在高铁上下车及等待的区域，整个区域比较开放，可以用附近的宏
6、站进行覆盖。高铁在进出站台时，车速都会比较慢，几乎没有多普勒效应，用户在上下车的等待中移动性相对较少，基站的天线可以采用64T64R，同时兼顾站点用户的人流密集的容量需求。Page 9高铁沿线 高铁沿线一般经过城区和农村开阔地带，都是用宏站进行覆盖，采用8T8R的高增益窄波束天线。在建设过程中尽量利旧现有的4G基站，在覆盖不足的区域需要新建基站，基站与铁轨的垂直距离一般在100m左右，尽量使得基站与终端之间存在直射径，这样可以提供更好的覆盖性能。高铁5G基站的分布采用“之”字型的方式,站点交错分布在高铁的两侧，这有利于5G无线信号的均匀分布，使得切换覆盖区的衔接更好。如果高铁有拐弯时，尽量部署
7、在铁轨的内拐弯处。高铁隧道 当高铁隧道较短时，如长度小于500m，可以在隧道的两端用天线对打的方式在隧道内进行覆盖。在隧道较长时，如长度大于500m，由于隧道空间狭小，宜采用辐射型泄露电缆覆盖，辐射型泄漏电缆覆盖均匀，且具有方向性，适合覆盖隧道。天线选型当基站距离铁轨较近时，采用增益21dbi、水平波瓣33度的高增益天线。当站点距离铁轨大于200m时，建议采用增益18dbi、水平波瓣65度天线。21dbi虽然增益更高，但水平波瓣角较小，距基站较远时有效覆盖范围小于18dbi天线天线增益水平半功率角21dbi3018dbi65站址设置站间距：以满足F频段VoLTE 23.85k语音为目标，考虑站
8、点距离铁轨的垂直距离在100米200米内。以满足D频段数据业务边缘速率1mbps为目标，考虑站点距离铁轨的垂直距离在100米200米内。规划站距离铁路垂直距离：新选址站严格控制在100米200米；现网共址站不建议超过300米。天线挂高：考虑铁轨高度，需高出铁轨至少30m，保证天线与轨面视通。Page 10小区设置高铁场景一般为线性覆盖，一个站点设置两个扇区。采用BBU+RRU组网方式将多个相邻站点RRU用光纤串联起来，组成超级小区，扩大单个小区覆盖范围，增加终端在小区内的驻留时间，增加随机接入成功率，减少频繁切换引起的掉话。此外，在小区覆盖边缘，还需要增加覆盖交叠区，有利于切换成功率的提高。采
9、用BBU+RRU组网方式组网方式，可以在满足网络容量的情况下，加大了基站的覆盖范围，减少了eUE频繁切换带来的掉线问题。Page 11开阔地部署的建议1）高功率RRU；2）同一抱杄上2 RRU背靠背+超级小区；3）RRU上塔挂高，减少馈线损耗；4）增加天线挂高，至少30m以上。高架桥部署的建议1）采用定吐天线背靠背収射的方式覆盖；2）优先选择高增益、窄波瓣天线；3）站点尽量选择在桥两端距离铁路一定距离处，减小多普勒频秱影响。Page 10长度400米采用天线在隧道入口对隧道进行覆盖；天线覆盖隧道的长度呾隧道的横截面大小、建设杅料、弯曲情况等有关；隧道入口呾出口的高速切换带大小需要仔细觃划；较小
10、的成本呾安装维护；400米长度=-110&SINR=-3）较高时，当用户在F频段连续7s低于-110dBm时，默认为公网用户，将此用户迁出公网。实际操作时，根据实测电平减去5dB余量，对于不满足上述条件的小区不予开启。只添加LTE高铁频段到公网的频点，不添加邻区，公网不添加专网频点，保证静态终端迁出到公网后无法返回专网。低速迁出算法研究：通过频偏判断，准确迁出低速用户Page 30容量优化（公网用户迁出）容量优化（空闲态公网用户迁出）Page 33专网频段，优先级为6公网优先级为5不配置专网频点配置公网频点 专网F频段-公网38555频点小区 专网F频段小区只添加公网频点，不添加邻区，只能实现
11、空闲态迁出，业务态不迁出；专网F频点小区优先级设置为6，公网38355频点优先级设置为5；专网F频点ThrshServLow设置为-110dBm，重选时长设置为7s，目标频点38355ThreshXHigh设置为-120dBm 公网38355频点小区-LTE高铁专网不配置频点和邻区，当静态终端迁出到公网后，无法返回专网；高铁234G专网互操作设置4G至3G重选/测量重定向/盲重定向关闭4G至2G测量重定向关闭4G至2G重选/盲重定向开启3G至4G重选/重定向开启2G至3G重选开启2G至4G重选开启整体策略：4G终端在4G专网只重选/重定向至2G专网，在2G专网可直接重选回4G专网（若无4G信号
12、也可重选到3G专网），减少互操作复杂性；3G终端在3G专网可重选/切换至2G专网，在2G专网可重选回3G专网；2G终端占用2G专网；（1）关闭4G至3G的重选、测量/盲重定向：4G专网不添加3G专网的频点；（2）关闭4G至2G的测量重定向：iphone不支持，支持的终端与网络适配也存在问题；（3）开启4G至2G重选/盲重定向：4G至2G盲重定向优先级设为高（4）开启2G至34G的重选、3G至4G的重选/重定向：确保终端可及时从低优先级系统返回高优先级系统互操作参数优化：统一策略确保234G专网无缝衔接Page 34切换重选优化-切换优化Page 35切换关系确认后，为了确保火车高速运行下，相邻
13、小区参数建议设置如下：切换频繁由于单站覆盖范围有限，列车高速移动将在短时间内穿越多个小区的覆盖范围，引起频繁的小区间切换，进而影响网络的整体性能。CellCell 1 1CellCell 2 2CellCell 3 3CellCell 4 4CellCell 5 5参数名称公网设置高铁专网设置Timetotrigger640ms320msOffset+Hys3dB23dBRSRQ测量开启关闭切换重选优化-空闲态易出4G专网分析Page 36 4G终端在空闲态易出专网，主要原因为终端重选失败触发小区搜网，具体流程如下：1、终端在专网发起小区重选2、终端解目标小区系统消息失败，无法接入目标小区3、
14、终端尝试返回源小区，但此时源小区电平已低于最小接入电平，返回失败4、终端脱网，原专网服务小区和目标小区进入黑名单，30秒内禁止接入，终端只能驻留4G大网 重选滞后较严重，需要优化参数加快重选参数名称原设置优化后设置说明RSRQ测量开启关闭加快重选的同时避免乒乓defaultpagingcycle1280ms320mstReselectionIntraEUTRA1秒0秒qhyst-2dB2dB高铁公专网邻区规划Page 37车站室分与高铁专网的邻区规划根据切换策略，在车站站台位置，高铁专网站点需要与车站室分互相切换，邻区规划需要遵循如下原则 高铁专网和车站室分互配邻区关系 专网与站台室分切换位置
15、尽量不要落在列车站台上下车区域 车站室分与公网互配邻区。铁路沿线高铁在运行期间的区段上只需要考虑链形小区前后2个方向上各一个小区做为邻区即可，与公网不配置邻区关系，如下：高铁路线上专网间互配邻区，保证专网用户在路线小区间的成功切换。与周边宏网站点不配置邻区，保证公网用户不切换到专网，从而影响专网的容量站台铁路沿线高铁覆盖网络互配邻区与宏网不配置邻区车站室内覆盖与宏网不配置邻区宏网络切换重选优化-车站优化Page 38车站专网入口设置是高铁优化重要的一环，必须保证用户车站上车顺利进入专网策略：根据车站的大小，制定差异化的专网入口方案大型车站：特点：候车室有多个4G室分小区，部分室分小区与高铁专网
16、覆盖不能正常衔接方案：站台设置4G过渡小区，上车的用户从候车室先进入过渡小区，再进入高铁4G专网。小型车站：特点：候车室仅12个室分小区，且均可以与高铁专网正常衔接方案：候车室室分直接与高铁专网添加邻区，上车的用户从室分直接进入专网。候车室室分站台过渡小区高铁专网小区按照上述方案实施优化后，各车站入专网测试成功率基本100%切换重选优化-小区合并Page 39普通方式多RRU共小区方式 小区不合并，列车在300km时速高速移动时平均7s左右必须切换一次，极大增加了切换失败和掉话概率，对网络优化工作带来极大困难；LTE小区边缘切换位置，流量有明显的掉沟，频繁切换将严重影响整体吞吐量。采用小区合并
17、技术可以有效减少切换，降低同频干扰；以华为设备为例，支持12RRU合并能力，可以最大限制保障高速用户业务体验：用户在时速350km的高速移动场景下，平均60s左右切换一次，用户体验优于宏网普通用户感知（目前宏网ATU测试平均40s左右切换一次）。CSFB优化：2/4G协同优化Page 40 高铁上行驶的列车，速度快，导致高铁上的CSFB的主要问题为：GSM侧弱覆盖、高质差和切换不及时等问题；LTE侧主要是4-2频点配置不合理。这几方面对CSFB的整体指标影响最大，故针对此问题进行优化。GSM小区弱覆盖GSM小区质差GSM小区切换不及时LTE小区4-2频点配置不合理CSFB优化：开启网络辅助FR
18、开启网络辅助FR，CSFB终端在2G专网通话结束时channel release消息中携带u 4G专网频点，返回专网成功率可以大大提高。终端自主FR是搜索3天内曾驻留的所有频点（最多10个），选择最强的4G小区返回，所以有一定几率返回4G大网；网络辅助FR强制终端搜索4G专网频点，确保返回4G专网小区。Page 414G专网4G大网2G专网CSFB回落2G专网自主FR返回4G大网5G NR优化覆盖的优化覆盖是移动通信的基础，在高铁场景下，5G网络的优化主要在于天线及切换带的大小。在天线方面，天线的入射角会影响到入射信号在高铁的穿透损耗，因此合理的天馈方位角和俯仰角是保证良好覆盖的基础。在优化中
19、，尽可能地让天线近点覆盖，减小信号衰减，同时根据站间距及站轨距合理设置天线入射角度。在切换带的大小方面，切换带过小会导致切换失败，过大则会产生乒乓切换，增加干扰，因此需要合理的RF优化，保证切换带大小适中。5G NR优化多普勒频偏补偿多普勒效应是影响高铁网络性能的重要因素，一直以来解决多普勒效应的频移问题，主要都是靠设备厂家在基站上实施的频偏补偿方案。基站通过对接收到上行信号进行频偏检测，从而在发射下行信号时进行频偏补偿，来抵消多普勒效应带来的频偏问题，改善无线链路性能。虽说5G网络的频段较高，带来的频偏较大，但目前的设备性能及频偏校正算法，能更好地跟踪高速移动速度，具有更好的信道估计和频偏检
20、测能力，能更及时地进行频偏补偿。5G NR优化Page 44切换参数优化高铁是线覆盖场景，在高铁沿线跨区域跨基站的情况会比较多，而且由于高铁5G小区的覆盖范围较小，用户在使用过程中产生的切换会比较频繁。在高铁5G网络的切换策略上，切换各项参数的设置要根据高铁的特点，保证切换的顺畅和快速完成。5G网络采用A3事件触发切换，在触发A3事件前要进行MR测量报告的上报。5G的测量报告是UE的物理层进行测量，测量结果经过L3滤波向高层提供测量结果。高铁的车速很快，信号波动会比较大，历史测量结果的可参考度较低，在L3滤波的参数设置上要尽量减少历史测量结果的影响。在A3事件参数设置中，也要减少A3事件切换时
21、间迟滞，使得目标小区满足A3事件的RSRP后能尽快触发切换。在高铁场景下，为了避免频繁的切换，一般都会采用小区合并的方式来扩大合并后小区的覆盖范围，减少频繁的小区间切换。对于5G网络，在使用小区合并的方法时，还可以采用CU+DU分开的架构。同一个CU下的DU之间进行切换，由于控制面集中，PDCP的实例无需复位或重建，切换流程涉及到的网元交互会减少，可以减少切换的时延，降低切换失败的概率。5G NR优化Page 45PRACH参数优化高铁场景下，UE高速移动的时候，频偏会导致基站在检测PRACH信道时，时域上出现伪相关峰，影响基站对PRACH信道的检查。根据前面的分析可知，3.5 GHz频段，时
22、速超过200km/h的多普勒频移已经超过1.25kHz的preamble子载波间隔，在这种高速的情况下，如果还是用普通低速模式下的PRACH参数规划，将会严重影响用户的接入、切换等性能。3GPP在早期就考虑到多普勒频移的影响，协议上提出了生成前导序列时使用循环移位的限制集合，在参数High-Speed-Flag中配置Ultra-High-Speed，preamble生成的循环移位Ncs就会选择限制集合。5G NR提供了14种preamble Format，其中4种长序列，10种短序列。在3GPP 38.211 Table 6.3.3.1-1表中，Format 3的preamble子载波间隔为5kHz，支持限制集合Type A和B，非常适合高铁场景。
