高速鐵路無線網絡優化實踐

張 華

（安徽省通信產業服務有限公司，合肥 230600）

1 引言

相比其他交通工具，高鐵具有全封閉式車廂結構、車速快、客運量大、全天候運營、旅客層次相對較高等特點，高速移動對手機在空閑態的小區重選和業務態的切換提出較高的要求。多普勒效應，車體穿透損耗大導致切換成功率、接通率、掉話率、下載速率等指標變差，用戶體驗差，投訴大幅上升，因此網絡優化成為十分重要的工作。

2 高鐵覆蓋難點

2.1 列車運行速度快

高速列車以250km/h以上速度快速運行，發射機（基站）與接收機（用戶終端）之間相互運動，接收機（用戶終端）接收到的信號頻率與發射機（基站）發射的信號頻率之間存在偏差，這種偏差叫做多普勒頻移。

圖1 多普勒頻移示意圖

頻偏會導致無線鏈路不穩定，進而影響基站的解調性能，從而影響各項KPI指標，一般來說速度越快，頻移越大；同時用戶終端靠近和遠離基站，接收頻率會在中心頻率上下波動；頻移與掠射角成反比，掠射角越小，頻移越大。

2.2 車廂穿透損耗大

由于高速列車的車廂內部均采用封閉式箱體設計，因此它具有密閉性好的特征，且其車型箱體內部的材質均采用中空鋁合金材質和不銹鋼，其車窗則主要是采用金屬鍍膜玻璃材質，與普通列車相比其損耗更大，典型穿透損耗值在14dB～24dB之間。常見高鐵列車廂體穿透損耗的典型值。

表1 常見高鐵列車廂體穿透損耗參考值

2.3 頻繁小區重選和切換

影響高速鐵路覆蓋的又一大因素就是頻繁切換。在切換區大小不變的情況下，用戶終端移動速度越快則穿越切換區的時間越短，當列車的運行時速達300km/h時，則小區間切換的頻率為10秒/次，同時由于LTE系統屬于硬切換，因此在切換的過程中不會發生有關業務，一旦小區間的切換頻率過大必然會對網絡的使用性能造成影響，終端吞吐量降低，引起切換失敗，甚至掉線，影響用戶體驗。

3 優化手段

主要采用激活設備糾偏功能、補償RS信道、同PCI多小區合并、優化切換參數、優化天線參數、優化天線類型、合理功率配置、規劃專用TAC等多種措施。以下詳細論述同PCI多小區合并、優化切換參數兩種技術手段，其他優化手段不再贅述。

3.1 同 PCI多小區合并

把多個物理小區合并成一個邏輯小區，如此能夠在一定程度上減少切換頻率，使得終端在小區內的駐留時間有所延長，這樣一來可以實現同一邏輯小區內部無需進行切換操作，有效的防止了掉話現象的產生。同時小區覆蓋半徑不變，內部小區之間覆蓋范圍的成倍擴大，簡化了鄰區關系。通過同PCI多小區合并可以使物理小區邊緣下行RSRP和上行覆蓋均得到1dB增益。

圖2 多小區合并示意圖

在使用同PCI小區合并時，應綜合考慮公網用戶和高鐵用戶的容量和性能，統籌規劃，合理選擇RRU同小區方案。一般城區站距較密，用戶較多，建議根據話務情況謹慎采用；農村區域，站間距較大，用戶較少，建議采用同PCI多小區合并，城區建議2-4個小區合并，農村4-6個小區合并。

3.2 優化切換參數

高速鐵路通信網跨省、地市的邊界切換，如邊界附近有較長隧道、狹長山谷等較窄的具有很強方向性的地形，應在隧道內等信號易于方向性傳播的地形中采用合理的切換算法，測算合適的重疊覆蓋區域，保證切換的及時性和成功率。

重疊覆蓋距離=2*（電平遲滯時間+切換觸發時間+切換執行時間）*車速

根據上述公式計算得出不同車速條件下重疊覆蓋距離的典型值，如下表：

表2 高鐵小區重疊覆蓋距離典型值

切換的時延也決定了小區間重疊覆蓋區的大小，通常為提供切換成功率，把切換過程分過渡區域A、切換執行區B和保護區域C三個階段。過渡區域A即鄰區信號強度達到切換門限所需要的距離，切換執行區B即滿足A3事件至切換完成所需要的距離，保護區域C就是切換測量開始后，防止由于信號波動需重新測量而影響切換的保留余量。

圖3 重疊覆蓋區域示意圖

通常LTE切換遲滯設置為2dB、切換時延設置為320+100＝420（用戶終端）、保留余量2dB。

4 優化效果

通過以上多種優化手段的組合實施，我們對合肥市境內的某段高鐵連續一個階段的DT測試，并對測試結果進行分析。優化后高鐵覆蓋率、RSRP、SINR、下行速率等KPI關鍵指標均有不同程度的提升，用戶體驗明顯改善，測試指標對比見下表：

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CRH2 EC3372 -96.71 8.98 85.31% 84.47% 22.78 CRH2 EC3372 -91.67 8.31 96.19% 94.70% 22.97

5 結束語

隨著高鐵的日漸普及和網絡的持續發展，對高鐵場景的網絡優化提出更多的要求，需針對不同場景、不同廠家、不同問題采用差異化的優化手段，同時網絡優化技術在不斷推陳出新，要善于在日常網絡優化中不斷總結和創新，做好現有高鐵4G網絡的優化同時，為后期5G網絡的優化儲備經驗。