4G网络高速铁路覆盖技术要求.pptx

4G网络高速铁路覆盖技术要求2014年03月2目录u 4G高铁组网技术要求u 4G高铁组网关键技术研究3高速铁路规划指标lRSRP (95%概率) l沿线：l宏基站：覆盖指标为-113dBml隧道：（泄漏电缆）覆盖指标为-113dBml车站：l一般区域覆盖指标为-105dBml业务量需求高的区域覆盖指标为-95dBmlRS-SINR (95%概率) l沿线：宏基站、隧道（泄漏电缆）覆盖指标为-3dBl车站：一般区域覆盖指标为6dB，业务量需求高的区域覆盖指标为9dBl下行边缘用户速率指标(CDF 95%)l1 Mbps（50RB）l注：l高铁规划指标以车内接收信号为参考值，已经将车体穿透损耗考虑到车内接收电平要求中l4G一期工程室外连续覆盖以道路测试信号作为参考值，以F频段为例，考虑13dB建筑物穿透损耗，室外道路接收信号强度要求为-100dBml二者均以最低接收门限-113dBm为基础，指标体系上是完全一致的4组网方式公网覆盖方案：l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：l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l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：n优先选择低频段频率提升覆盖能力，降低站址 建设要求n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频率配置n主设备主要采用两通道分布式基站设备n利用小区合并功能扩大单小区覆盖范围n天线选用窄波束、高增益定向天线设备配置n配置高速移动功能n配置小区合并功能功能配置n简化系统广播信息，缩短获取小区信息的时间n优化重选、切换控制参数，加快重选、切换速 度n通过频率优先级设置、基于负荷的切换机制等 保证专网覆盖质量参数配置5组网方式公网组网专网组网方案描述兼顾高铁及周边区域覆盖，与周边宏站统一规划只覆盖高铁线路，且避免吸收周边区域业务覆盖区域覆盖区域广，高速铁路和铁路附近区域均需覆盖只覆盖高速铁路带状区域和出入口业务量需 求业务需求量高 同时满足列车及周边用户需求，可能导致高铁用户容量受 限只满足列车上用户的高铁用户业务需求，业务量需 求较低网络性能需要兼顾高铁与周边区域用户，无法针对高铁的带状高速 覆盖进行专门优化，沿线性能较差专网可以与公网使用异频组网方式，且仅针对高铁 拥护进行优化配置，网络性能更优邻区设置邻区关系复杂 覆盖铁路的小区邻区关系较多，易引起误切换，影响网络 性能。

只在车站区域设立专网与公网的出入口网络优化干扰情况复杂，网络优化困难 网络参数设置需兼顾高速、低速用户，工程参数设置和系 统参数配置等较难兼顾可根据专网用户的特定需求，独立进行优化，保障 高速用户性能工程成本可充分利用公网已有资源且同时兼顾高铁及周边区域覆盖 ，建设成本低，进度快需要独立的设备及站点，建设成本相对较高高速铁路覆盖原则上采用专网方式，并通过精细规划、精确建设保证专网信号路区域的主导地位在高铁低速运行且专网建设质量难以保证的区域可以局部采用公网建设方式6高速移动性能影响其中 为车速， 为光速， 为工作频率; 多普勒效应：列车高速运动将会导致接收端接收信号频率发生变化频率的变化将降低接收机的解调性能频繁切换：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高速移动引起的多普勒频移及频繁切换，对于高铁网络建设是一个极大的挑战多普勒频移计算方法：Cell 1Cell 2Cell 3Cell 4Cell 5l 由于高铁列车的穿透损耗，为满足覆盖设计目标 单RRU覆盖范围不会太大l 若在无多RRU小区合并的情况下，假设列车以 300km/h运行，则列车每12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网络的性 能。

移动速度 （km/h ）1.9G2.6G 上行频偏 （Hz）下行频偏 （Hz）上行频偏 （Hz）下行频偏 （Hz） 120422211578289 30010565281446723350123261616868437LTE系统设计的频偏能力3GPP规范已考虑对较大多普勒频偏的容忍能力，其中：l系统侧lOFDM系统子载波间隔的选择取决于频谱效率和抗频偏能力的折中在保持足够抗频偏能力的条件下采用尽可能小的子载波间隔l为将多普勒频移影响降低到足够低的水平，应该将子载波间隔设置在11kHz以上仿真表明，在3GPP规范子载波间隔15KHz设置下，在350km/h移动速度下的系统吞吐量只比30km/h下的系统吞吐量略微下降l终端侧l在高铁场景，如发生重选，切换，列车加减速，高速通过站点抱杆等，都会发生频偏突变，需要终端能够及时调整，跟踪上频偏的变化，否则有可能导致性能急剧下降，甚至失步或脱网；l终端跟踪频偏的能力跟厂家具体实现相关8频偏估计与校正补偿•eNodeB根据接收的上行信号频率进行频偏估计，然后在基带测对频偏信号进行频率校正，提高上行信号解调性能频偏校正频偏估计多普勒频移频偏估计与校正可支持移动速度大于350km/h下的频偏估计及校正l4G一期工程招标设备规范要求主设备上行接收能力在300KM/H下恶化比例低于30%。

l实际测试显示在低信噪比区域解调性能影响较小SNR（dB）爱立信华为中兴贝尔 3km/h300km/h3km/h300km/h3km/h300km/h3km/h300km/h -33.823.653.193.1732.83.252.46 16.616.355.35.216.26.26.065.23 511.6211.059.39.3610.710.58.768.26 916.5315.1512.8812.8814.213.912.2910.51 1320.7719.53171719.618.315.5813.04 1720.9820.0918.1517.0123.121.316.9914.64 2120.9220.4118.2618.1828.923.518.7415.179小区合并降低切换频率•4G网络一期工程招标设备规范要求主设备支持6CP合并能力，即支持6个双通道RRU实现小 区合并•对于每站址两个RRU的典型布放场景，可以支持每三个站址合并为一个小区n 从高铁实测数据来看，在小区切换位置，流量有明显下降，影响整体吞吐量n 采用小区合并技术减少切换，降低同频干扰普通方式切换切换RRURRURRU多RRU共小区方式协同工作协同工作RRURRURRU 逻辑小区6CP超级小区小区合并能力 配置逻辑小区 覆盖范围切换频率（时速300km/h）单次通话内（ 72S）切换次 数 2CP1km12s5 4CP2km24s26CP3km36s110小区合并配置要求S1主干光缆单模尾纤R R UR R UR R UR R UR R UR R U机房S1R R UR R UR R UR R UR R UR R U机房S11主干光缆单模尾纤R R UR R UR R UR R UR R UR R U机房R R UR R UR R UR R UR R UR R US1配置BBU+RRU连接示意图S11配置BBU+RRU连接示意图方案比较S1配置S11、S111等配置方案描述基本站型配置为S1基本站型配置为S11、S111等主设备需要的BBU数量多 对BBU处理能力及Ir光口数要求低需要的BBU数量少 对BBU处理能力及Ir光口数要求高机房及配套需使用机房数量多 机房内电源（空开）等配置数量多需使用机房数量少 机房内电源（空开）等配置数量少主干光缆机房与杆（塔）间只需要1对纤芯机房与杆（塔）间只需要多对纤芯网络性能主流厂家均具备6CP合并能力，网络性能较好部分厂家不具备6CP合并能力，切换数量多带来一 定性能损失需根据主设备支持能力，主干光缆资源，机房及配套资源确定合理的小区合并配置方案。

11高铁车体损耗l高速铁路列车穿损约28dB/F频段，远高于普通列车损耗注：数据来源于北京电信规划设计院2GHz频率测试l不同的入射角对应的穿透损耗不同，实际测试表明随着入射角变小，穿透损耗不断 增加穿损最小增大增大建议高速铁路列车穿透损耗取值为28dB（F频段），30dB（D频段）为避免过小的入射角，基站与轨道距离建议不小于100米12链路预算宏基站覆盖泄漏电缆覆盖最小接收电平(dBm)-113多普勒效应余量(dB)0功率余量(dB)0车体及保护门损耗(dB)28收发端距离(m)5宽度因子(dB)7.96 工程余量(dB)0注入功率(dBm)12 百米传输损耗(dB)4.62米处95%概率耦合损耗（dB)73最大允许路径损耗(dB)16 最大传输距离(m)353项目城区F频段 市区D频段 郊区、农村F频段最小接收电平(dBm)-113-113-113RS发射功率(dBm)15.215.215.2天线增益（dBi）202020馈线及接头损耗(dB)0.50.50.5RS接收分集增益(dB)222阴影衰落余量 (dB)(95%)8.298.296.22车体穿透损耗(dB)283028车内最大允许路损(dB)113.41111.41115.5传播模型截距(dB)124.01 128.03 122.91 传播模型斜率35.74 35.74 35.22 覆盖半径(m)505 34361313切换重叠带预算小区切换重叠带划分：邻区强度达到切换门限所需距离过渡区域A切换执行B满足A3事件至切换完成所需距离AB 重叠带站 点 间 距重叠覆盖带设计合理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，过大则会站间距增加，因此高铁覆盖规划中要合理设计重叠覆盖区域高铁专网场景下，考虑适当预留，重叠切换带按200m预留移动速度(km/h)过渡区域A（m）切换区域B（m）切换重叠需求距离（m） 2004013106 2504016112 3004019118 3504023126 4004026132重叠距离= 2* (切换迟滞对应距离+切换测量距离（128ms）+切换执行时间（100ms）14站间距设置建议l站间距核算原则l覆盖场景按城区F频段，城区D频段，郊区、农村F频段。

l不同车型穿透损耗不同引起覆盖能力的差异，分别进行核算，考虑到高铁线路上同时运营多种车型，因此应按最高穿损车型核算站间距l高铁使用小区合并功能，小区内的RRU之间不需要预留重叠切换带，小区间需要预留，因此分别计算站间距要求站间间（杆间间）距（公里） 城区 F频段城区 D频段郊区、农村F频段 泄漏电缆 （单 RRU覆盖距离） 车车型 穿损损 小区内间 距小区间 间距小区内 间距小区间 间距小区内 间距小区间 间距小区内 间距小区间 间距CRH1/3/5 F：28dB D：30dB 1.0 0.8 0.6 0.4 1.2 1.0 0.7 0.5 CRH2 F：24dB D：26dB 1.3 1.1 0.8 0.6 1.6 1.4 0.9 0.7 CRH380 F：26dB D：28dB 1.1 0.9 0.7 0.5 1.4 1.2 0.8 0.6 l备注：l小区内间距指逻辑小区内的站间距，此处不需预留切换重叠带l小区间间距指逻辑小区间的站间距，此处需要预留切换重叠带15天线类型及设置u为减小多普勒频移的影响以及避免“塔下黑”问题，站点离铁路垂直距离建议在100米~300米u天线挂高应考虑铁轨高度，需高出铁轨至少10m-20m以上，保证天线与轨面视通。

u天线下倾角建议为5°，后期根据实际网络情况进行优化调整按照高铁站高25米，考虑上3dB对准边缘，相应的下倾角为5度左右为最佳u应结合工程条件优先将站点交错部署在铁路两侧，有利与信号的均匀分布，对于弯路区域，优先将站点设置在弯道内侧u铁路覆盖为带状狭长区域，智能天线无法发挥特性选择天线选择应考虑高增益、窄波束的双通道双极化天线u天线具体要求u双通道u支持F频段（1880-1920MHz）、D频段（2575-2635M。