高铁无线网络覆盖方案 www.huawei.com 高铁列车穿透损耗差异大  不同列车由于材质以及速度上的差异,其对于无线信号的穿透损耗差别很大 车型 列车材质 损耗(dB) 普通列车 铁质 12 CRH1(庞巴迪列车) 不锈钢 24 CRH2(部分动车) 中空铝合金车体 T型列车 铝合金车体 29 CRH5(阿尔斯通) 中空铝合金车体 22 K型列车 24dB 20dB 14 CRH3(京津城际)  庞巴迪列车 D字头列车 12dB 14dB 不同的入射角对应的穿透损耗不同,当信号垂直入射时的穿透损耗最小。当基站的垂直位置距离 铁道较近时,覆盖区边缘信号进入车厢的入射角小,穿透损耗大。实际测试表明,当入射角小于 10度以后,穿透损耗增加的斜率变大。 角度A 角度B 角度C 角度D 列车车厢 增大 穿透损耗 增大 国内高铁列车以CRH为主,车体损耗大 2 高速引起多普勒频移及频繁切换 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 f  v  cos 其中 v 为车速,c 为光速, f 为工作频率; c 改变基站与铁路的间距,可得多普勒频偏与d的关系如下 多普勒频移计算方法: f d  多普勒频移与移动终端距离的关系 1500 db db db db db 1000 fd(t) (Hz) 500 100m 80m 60m 40m 20m f f 0  -500 db d  -1000 -1500 0 2 4 6 8 10 f  fd 12 t(s) v f  fd 可见,由于 cos 存在,列车在小区边缘时频偏最大,为降低多普勒频移影响,应合理控制站点与铁路间距,避免天线覆盖方向和铁路 平行 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  Cell 1 Cell 2 Cell 3 Cell 4 Cell 5 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  若在无多RRU小区合并的情况下,假设列车以300km/h速 度运行,则列车每10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。 列车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 Page 3 高速场景的频偏估计与校正 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。 多普勒频移 频偏估计与校正 f 0  f 频偏估计 f  f0 f 0  f 频偏校正 f 0  f  f  可支持移动速度大于350kHz下的频偏估计及校正 基站 RACH检测 提升高速场景下的RACH检测性能,保证接入可靠性 PUCCH检测 采用高速检测算法,提升高速场景下PUCCH的检测性能 PUSCH检测 减少ICI,提高PUSCH的解调性能 LTE频偏估计及校正算法,提升高速场景下网络解调性能 Page 4 高铁组网产品形态 BBU 双通道 DBBP530 高集成度大容量基带池 F频段 3152-fa FA频段 3162 FA频段 单通道 双 通 道 D 频 段 F频段 3151-fa FA频段 3151-fae FAE频段 DBBP530C 机柜式大容量基带池 Page 5 3172 FAD频段 高铁组网规划 高铁采用双通道RRU进行覆盖组网,利用MIMO提升网络数据业务速率;同时采用多RRU小区合并,减少小 区间切换,从而提升网络性能 RRU RRU RRU RRU RRU RRU BBU 主干光缆 单模尾纤  双通道RRU组网  体积小,方便部署,同时可结合双通道天线实现MIMO  可实现多个RRU级联,降低工程实施难度  多RRU小区合并组网  方案优势:  RRU光纤拉远,适合高铁线性覆盖,便于光纤铺设  BBU集中放置,便于站址获取,集中管理和维护  多RRU小区合并,减少小区间切换,提升网络性能 高铁场景下,最大可支持6个RRU进行小区合并  多个子站合并为一个小区,列车经过无需进行小区切换,提高性能。 双通道多RRU小区合并组网,提升高铁组网灵活性及性能 Page 6 高铁覆盖规划:切换重叠带设计 合理的重叠覆盖区域规划是实现网络业务连续的基础,重叠覆盖区域过小会导致切换失败,过大则会导致干 扰增加,进而影响用户业务感知,因此高铁覆盖规划中要合理设计重叠覆盖区域 小区切换重叠带划分: 重叠覆盖带设计 过渡区域A 邻区信号强度达到切换门限所需要的距离 切换执行B 满足A3事件至切换完成所需要的距离 保护区域C 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距离余量 A B C 重叠带 站 点 间 距 F频段(非无线回传模式)下,重叠切换带需求大小计算如下 移动速度(km/h) 过渡区域A(m) 切换区域B(m) 保护区域C(m) 切换重叠需求距离(m) 200 50 24 50 247 250 50 30 50 259 300 50 35 50 270 350 50 41 50 282 400 50 47 50 294 注:依据TD-LTE切换迟滞(2dB)、切换时延(320ms+100ms)、余量2dB,其中切换迟滞及余量皆考虑主邻差值,即1dB的物理过渡区 域 F频段非无线回传模式下,高铁重叠切换带需求约300m左右 Page 7 高铁覆盖规划:非无线回传(F频段) 高铁覆盖规划: 考虑终端在车内,即规划中需要考虑列车车体的穿透损耗  高铁环境简单,基站与列车之间无遮挡,属于直视径传输;因此传播模型采用Cost231-hata 农村修正模型  覆盖规划中,考虑列车车体最大损耗(F频段 24dB)  高铁覆盖规划目标基于宏网业务规划指标(F:上行256kbps,下行4Mbps)以及覆盖电平指标(RSRP>-110dBm)进行链路预算  估算主要考虑3种典型站高结构:10m,20m以及35m;出于安全考虑高铁铁轨通常比地面高出10米左右,因此该站高均为相对铁轨的高度 覆盖半径估算 子站间距估算 1.4 km 覆 盖 半 径 ( ) 1.2 0.96 0.97 1 0.8 0.78 0.79 0.61 0.62 0.59 0.6 0.49 子站间距估算 0.40 0.4 0.2 0 站高35m 上行业务 站高20m 下行业务 说明: 铁路运营部门出于安全性考虑,在 高铁线路两侧设置了红线区域, 此处专网模式指在高铁红线区域建 站高10m RSRP(-110dBm) 站点 相对 铁轨 高度 35 子站间距=2*(覆盖半径2-站离铁路距离2)1/2-重叠覆盖区大小 公网模式 (站点离铁轨300m) 非小区边 小区边界 界站点间 站点间距 距 < 1000m < 700m 专网模式 (站点离铁轨100m)) 非小区边 小区边界 界站点间 站点间距 距 < 1150m < 850m 站(100m内);公网模式指红线 20 < 750m < 450m < 950m < 650m 外区域建站(100~300m左右) 10 < 500m < 200m < 750m < 450m Page 8 综合表中估算, 推荐高铁F频段 站间距不大于 1km 高铁覆盖规划:非无线回传(D频段) 高铁覆盖规划: 考虑终端在车内,即规划中需要考虑列车车体的穿透损耗  高铁环境简单,基站与列车之间无遮挡,属于直视径传输;因此传播模型采用Cost231-hata 农村修正模型  覆盖规划中,考虑列车车体最大损耗(D频段 27dB)  高铁覆盖规划目标基于宏网业务规划指标(D:上行512kbps,下行4Mbps)以及覆盖电平指标(RSRP>-110dBm)进行链路预算 子站间距估算 覆盖半径估算 1.4 1.2 km 覆 盖 半 径 ( ) 站点 相对 铁轨 高度H 1 0.8 0.58 0.6 0.65 0.40 0.4 0.48 0.53 0.34 公网模式 (站点离铁轨300m) 专网模式 (站点离铁轨100m)) 非小区边 界站点间 距 小区边界 站点间距 非小区边 界站点间 距 小区边界 站点间距 35 < 500m < 200m < 750m < 450m 20 - - < 600m < 300m 10 - - < 500m < 200m 0.39 0.43 0.28 0.2 0 站高35m 上行业务 站高20m 下行业务 站高10m RSRP(-110dBm) 关于D频段高铁建设的几点说明: 1、目前全球暂无2.6G高铁覆盖的经验,由于D频段频段较高,损耗大,因此D频段高铁正在覆盖上将面临更 严峻的挑战 2、上述估算基于经典传播模型Cost231-hata(该模型适用于2G以下),结果存在一定偏差,可做对比参考 Page 9 高铁隧道场景覆盖方案 隧道覆盖方案 中长隧道定向天线覆盖 短隧道定向天线覆盖 定 向 天 线 覆 盖 短隧道(小于200m)场景,隧道两端采用定向天线覆盖 隧道泄露电缆覆盖 泄 露 电 缆 覆 盖 中长隧道场景,隧道中间采用定向天线,并配合隧道两端定向天线覆盖 覆盖方式 方案对比 定向天线 1、隧道内天线架设难度大,适合短隧道覆盖场景 2、直线传播,对于弯曲的隧道场景效果相对较差 3、隧道信号填充效果明显,信号覆盖效果不佳 泄露电缆 1、泄露电缆布放简单、难度小,适用多种隧道场景 2、泄露电缆损耗较大,成本较高, 隧道壁架设泄露电缆进行隧道覆盖 隧道泄露电缆覆盖估算 发射端 接收端 储备 覆盖 发射功率 馈线和接头损耗 EIRB/RB 终端接收电平 车厢穿透损耗 宽度因子 POI插损 最大允许路损 耦合损耗 漏缆百米损耗 覆盖距离 dBm dB dBm dBm dB dB dB dB dB dB m F频段(DL RSRP -110dBm) 43 0.5 9 -110 24 3 5 89.71 66 4.29 552.6  采用泄露电缆覆盖,且双RRU双向覆盖时推荐小区边界 RRU间距不大于800m,非小区边界站点间距不大于1km;  对于中小型隧道,建议隧道覆盖区

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