高速铁路无线网络优化实践

2019-11-08张华

数字通信世界 2019年10期

张华

（安徽省通信产业服务有限公司，合肥 230600）

1 引言

相比其他交通工具，高铁具有全封闭式车厢结构、车速快、客运量大、全天候运营、旅客层次相对较高等特点，高速移动对手机在空闲态的小区重选和业务态的切换提出较高的要求。多普勒效应，车体穿透损耗大导致切换成功率、接通率、掉话率、下载速率等指标变差，用户体验差，投诉大幅上升，因此网络优化成为十分重要的工作。

2 高铁覆盖难点

2.1 列车运行速度快

高速列车以250km/h以上速度快速运行，发射机（基站）与接收机（用户终端）之间相互运动，接收机（用户终端）接收到的信号频率与发射机（基站）发射的信号频率之间存在偏差，这种偏差叫做多普勒频移。

图1 多普勒频移示意图

频偏会导致无线链路不稳定，进而影响基站的解调性能，从而影响各项KPI指标，一般来说速度越快，频移越大；同时用户终端靠近和远离基站，接收频率会在中心频率上下波动；频移与掠射角成反比，掠射角越小，频移越大。

2.2 车厢穿透损耗大

由于高速列车的车厢内部均采用封闭式箱体设计，因此它具有密闭性好的特征，且其车型箱体内部的材质均采用中空铝合金材质和不锈钢，其车窗则主要是采用金属镀膜玻璃材质，与普通列车相比其损耗更大，典型穿透损耗值在14dB～24dB之间。常见高铁列车厢体穿透损耗的典型值。

表1 常见高铁列车厢体穿透损耗参考值

2.3 频繁小区重选和切换

影响高速铁路覆盖的又一大因素就是频繁切换。在切换区大小不变的情况下，用户终端移动速度越快则穿越切换区的时间越短，当列车的运行时速达300km/h时，则小区间切换的频率为10秒/次，同时由于LTE系统属于硬切换，因此在切换的过程中不会发生有关业务，一旦小区间的切换频率过大必然会对网络的使用性能造成影响，终端吞吐量降低，引起切换失败，甚至掉线，影响用户体验。

3 优化手段

主要采用激活设备纠偏功能、补偿RS信道、同PCI多小区合并、优化切换参数、优化天线参数、优化天线类型、合理功率配置、规划专用TAC等多种措施。以下详细论述同PCI多小区合并、优化切换参数两种技术手段，其他优化手段不再赘述。

3.1 同 PCI多小区合并

把多个物理小区合并成一个逻辑小区，如此能够在一定程度上减少切换频率，使得终端在小区内的驻留时间有所延长，这样一来可以实现同一逻辑小区内部无需进行切换操作，有效的防止了掉话现象的产生。同时小区覆盖半径不变，内部小区之间覆盖范围的成倍扩大，简化了邻区关系。通过同PCI多小区合并可以使物理小区边缘下行RSRP和上行覆盖均得到1dB增益。

图2 多小区合并示意图

在使用同PCI小区合并时，应综合考虑公网用户和高铁用户的容量和性能，统筹规划，合理选择RRU同小区方案。一般城区站距较密，用户较多，建议根据话务情况谨慎采用；农村区域，站间距较大，用户较少，建议采用同PCI多小区合并，城区建议2-4个小区合并，农村4-6个小区合并。

3.2 优化切换参数

高速铁路通信网跨省、地市的边界切换，如边界附近有较长隧道、狭长山谷等较窄的具有很强方向性的地形，应在隧道内等信号易于方向性传播的地形中采用合理的切换算法，测算合适的重叠覆盖区域，保证切换的及时性和成功率。

重叠覆盖距离=2*（电平迟滞时间+切换触发时间+切换执行时间）*车速

根据上述公式计算得出不同车速条件下重叠覆盖距离的典型值，如下表：

表2 高铁小区重叠覆盖距离典型值

切换的时延也决定了小区间重叠覆盖区的大小，通常为提供切换成功率，把切换过程分过渡区域A、切换执行区B和保护区域C三个阶段。过渡区域A即邻区信号强度达到切换门限所需要的距离，切换执行区B即满足A3事件至切换完成所需要的距离，保护区域C就是切换测量开始后，防止由于信号波动需重新测量而影响切换的保留余量。