WCDMA網(wǎng)絡(luò)高鐵覆蓋質(zhì)量提升解決方案

劉林華，陳志強(qiáng)

（1.北京電信規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司 北京100048；2.中國(guó)聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信集團(tuán)有限公司北京市分公司 北京100038）

1 引言

北京聯(lián)通前期對(duì)京津、京滬和京石3條高鐵進(jìn)行了完善覆蓋，經(jīng)過(guò)數(shù)輪專項(xiàng)優(yōu)化與持續(xù)改進(jìn)，WCDMA各項(xiàng)指標(biāo)有了一定的提升，但也暴露了一些問(wèn)題。本文將針對(duì)北京聯(lián)通WCDMA 網(wǎng)絡(luò)高鐵覆蓋存在的問(wèn)題提出覆蓋質(zhì)量提升解決方案。

2 WCDMA 網(wǎng)絡(luò)高鐵覆蓋存在的問(wèn)題

目前，北京聯(lián)通WCDMA 網(wǎng)絡(luò)高鐵覆蓋主要存在以下問(wèn)題。

京滬、京津、京石高鐵專項(xiàng)覆蓋工程，前期由于受多種因素影響，整體上采用公網(wǎng)組網(wǎng)方式，高鐵和大網(wǎng)共用站點(diǎn)，共享主設(shè)備與天饋，與大網(wǎng)的耦合性很強(qiáng)，增加了網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的難度。特別是在日常優(yōu)化中，大網(wǎng)優(yōu)化人員難以避免誤操作高鐵主覆蓋小區(qū)，影響高鐵網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。

目前，高鐵的優(yōu)化很難在不犧牲高鐵周邊現(xiàn)網(wǎng)覆蓋質(zhì)量的前提下，通過(guò)優(yōu)化調(diào)整達(dá)到總部提出的相關(guān)要求。部分路段在優(yōu)先保障高鐵覆蓋的情況下，犧牲了對(duì)周邊大網(wǎng)的覆蓋，這種影響在高鐵與相關(guān)主干道交叉處尤為顯著。

高鐵近期較多采用了CRH380B 車型，CRH380B車型較CRH380A 車型穿透損耗大（10 dB），導(dǎo)致車廂內(nèi)接收電平明顯下降，需要更高的功率來(lái)獲得更好的覆蓋。

高鐵運(yùn)行速度較快，某些路段切換帶設(shè)置不合理導(dǎo)致軟切換不及時(shí)出現(xiàn)信號(hào)拖死及掉話現(xiàn)象，需要進(jìn)行小區(qū)合并以減少切換，但目前與高鐵、大網(wǎng)共設(shè)備和天饋的覆蓋方式不便于實(shí)施小區(qū)合并。

基于目前高鐵覆蓋及載頻策略，周邊用戶很有可能切換進(jìn)高鐵主覆蓋小區(qū)，造成高鐵主覆蓋小區(qū)的話務(wù)量升高。隨著3G 業(yè)務(wù)推廣，高鐵用戶的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求也在快速增長(zhǎng)，如果高鐵主覆蓋小區(qū)仍然使用目前的單載波載頻策略，對(duì)高鐵基站的容量來(lái)說(shuō)是個(gè)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

3 覆蓋質(zhì)量提升解決思路

目前，高鐵覆蓋整體上采用公網(wǎng)覆蓋方式，為實(shí)現(xiàn)對(duì)高鐵的有效覆蓋，部分高鐵主覆蓋小區(qū)征用了大網(wǎng)小區(qū)，高鐵覆蓋與大網(wǎng)的耦合度很高，很難通過(guò)優(yōu)化同時(shí)保證高鐵與大網(wǎng)的良好覆蓋。為提升高鐵WCDMA 網(wǎng)絡(luò)的覆蓋質(zhì)量，同時(shí)改善高鐵周邊大網(wǎng)的覆蓋，有必要對(duì)高鐵覆蓋進(jìn)行專網(wǎng)改造。

在實(shí)際優(yōu)化過(guò)程中，為了提高網(wǎng)絡(luò)信號(hào)質(zhì)量，高鐵主覆蓋站點(diǎn)采用了異頻點(diǎn)方式，主覆蓋小區(qū)由第一頻點(diǎn)（10713）更改為第三頻點(diǎn)（10663）。隨著大網(wǎng)擴(kuò)容工程的進(jìn)行，高鐵附近大網(wǎng)站點(diǎn)10663 頻點(diǎn)也形成了相當(dāng)規(guī)模覆蓋，使高鐵異頻點(diǎn)優(yōu)勢(shì)不再存在，干擾增大。京津高鐵覆蓋指標(biāo)走勢(shì)如圖1 所示，由圖1 可以看出，隨著三載波擴(kuò)容工程的進(jìn)行，雖然京津高鐵的平均接收RSCP值呈上升趨勢(shì)，但信號(hào)質(zhì)量Ec/No 卻呈惡化趨勢(shì)，主要原因是10663 頻點(diǎn)小區(qū)增多，高鐵覆蓋受到的干擾增大。所以，需重新考慮異頻組網(wǎng)方案，合理規(guī)避高鐵與大網(wǎng)覆蓋信號(hào)之間的相互影響，提升網(wǎng)絡(luò)整體性能。

高鐵專網(wǎng)改造需充分結(jié)合前期工程中的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化成果，盡量避免大規(guī)模高鐵覆蓋天線參數(shù)的再次優(yōu)化，建議新增的專網(wǎng)設(shè)備使用現(xiàn)網(wǎng)高鐵覆蓋的天線，新增天線用于補(bǔ)償大網(wǎng)覆蓋。

4 高鐵覆蓋質(zhì)量提升解決方案

4.1 雙載波異頻組網(wǎng)

由于高鐵沿線多為經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)區(qū)域，周圍大網(wǎng)用戶眾多，同時(shí)高鐵列車上集中了大量VIP 用戶，為給用戶提供高速數(shù)據(jù)體驗(yàn)效果以及考慮到中遠(yuǎn)期業(yè)務(wù)發(fā)展需求，建議采用雙載波方式形成高鐵異頻網(wǎng)絡(luò)，以避免與大網(wǎng)頻點(diǎn)的干擾，雙載波分別承載R99 和HS業(yè)務(wù)。高鐵專網(wǎng)覆蓋網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖2 所示。

通過(guò)引入異頻策略，高鐵沿線規(guī)避了大網(wǎng)信號(hào)干擾，有利于快速形成高鐵覆蓋小區(qū)鏈并實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)Ec/Io指標(biāo)的提升，改善網(wǎng)絡(luò)整體性能。

4.2 高鐵覆蓋專網(wǎng)小區(qū)選取

由于目前3條高鐵總體上采用大網(wǎng)覆蓋方式，如對(duì)其進(jìn)行高鐵專網(wǎng)改造，需對(duì)目前高鐵占用大網(wǎng)小區(qū)情況進(jìn)行分析，以確定合理的高鐵專網(wǎng)覆蓋小區(qū)，并最終確定所需覆蓋的物理站點(diǎn)。因此，對(duì)高鐵覆蓋專網(wǎng)小區(qū)的選取采用如下策略：

圖2 高鐵專網(wǎng)覆蓋網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

· 在前期優(yōu)化工作完成的基礎(chǔ)上對(duì)高鐵線路進(jìn)行復(fù)測(cè)，通過(guò)測(cè)試分析，確定可用于高鐵專網(wǎng)覆蓋的待選大網(wǎng)小區(qū)；

· 對(duì)待選大網(wǎng)小區(qū)開啟第10738 頻點(diǎn)，再次對(duì)高鐵線路進(jìn)行測(cè)試，通過(guò)測(cè)試分析，確定最優(yōu)高鐵專網(wǎng)小區(qū)；

· 根據(jù)最優(yōu)高鐵專網(wǎng)小區(qū)，確定高鐵覆蓋所需的物理站點(diǎn)。

4.3 小區(qū)合并

高鐵運(yùn)行速度快，相鄰站點(diǎn)之間需要快速切換，如果優(yōu)化控制的切換帶不夠長(zhǎng)，會(huì)使主覆蓋小區(qū)急速衰減，而強(qiáng)信號(hào)小區(qū)不能進(jìn)入激活集，造成用戶感受信號(hào)質(zhì)量差。此外，對(duì)于同一基站，不同扇區(qū)天線方向角可調(diào)整空間小，切換帶不便控制。因此，可采取小區(qū)合并的方法，擴(kuò)大單小區(qū)覆蓋能力，以提升高鐵網(wǎng)絡(luò)性能。

由于多普勒頻移對(duì)終端的性能影響，不同物理站址的多RRU 合并小區(qū)方式能否采用的關(guān)鍵在于頻移大小。建議同一物理站址背靠背的2個(gè)RRU 進(jìn)行小區(qū)合并，不允許將相向覆蓋開闊地高速區(qū)任意連續(xù)的2個(gè)RRU，合并為一個(gè)小區(qū)。

2個(gè)RRU 合并小區(qū)方式示意如圖3 所示，針對(duì)開闊地高速場(chǎng)景，背靠背2個(gè)RRU 合并小區(qū)方式和STSR 小區(qū)方式相比較，站距不變，但小區(qū)覆蓋能力擴(kuò)大至2 倍。相比RRU 功分方式，單方向覆蓋能力增加30%，站距擴(kuò)大30%。

4.4 參數(shù)優(yōu)化配置方案

4.4.1 站臺(tái)參數(shù)配置

京津、京滬高鐵起點(diǎn)于北京南站，北京南站站臺(tái)小區(qū)起著承接大網(wǎng)和專網(wǎng)過(guò)渡的功能，北京南站站臺(tái)小區(qū)參數(shù)配置可采用以下策略：

北京南站站臺(tái)小區(qū)開啟4個(gè)頻點(diǎn)，分別為大網(wǎng)頻點(diǎn)1、大網(wǎng)頻點(diǎn)2、專網(wǎng)頻點(diǎn)1 和專網(wǎng)頻點(diǎn)2，站臺(tái)小區(qū)參數(shù)配置示意如圖4 所示。大網(wǎng)頻點(diǎn)1 和大網(wǎng)頻點(diǎn)2作為與大網(wǎng)共有銜接載波，專網(wǎng)頻點(diǎn)1 和專網(wǎng)頻點(diǎn)2作為與高鐵專網(wǎng)共有銜接載波。

圖3 2個(gè)RRU 合并小區(qū)方式示意

圖4 站臺(tái)小區(qū)參數(shù)配置示意

用戶進(jìn)入站臺(tái)覆蓋范圍，通過(guò)設(shè)置北京南站鄰區(qū)關(guān)系和小區(qū)重選駐留策略，使用戶在空閑模式下駐留于專網(wǎng)頻點(diǎn)1 和專網(wǎng)頻點(diǎn)2。

為防止南站站臺(tái)小區(qū)的專網(wǎng)頻點(diǎn)1 和專網(wǎng)頻點(diǎn)2擁塞，專網(wǎng)頻點(diǎn)1 和專網(wǎng)頻點(diǎn)2 與同小區(qū)另2個(gè)頻點(diǎn)配有單向覆蓋關(guān)系。站臺(tái)小區(qū)4個(gè)載波之間的話務(wù)量將通過(guò)控制負(fù)載均衡門限來(lái)進(jìn)行話務(wù)均衡，當(dāng)業(yè)務(wù)量在專網(wǎng)頻點(diǎn)1 和專網(wǎng)頻點(diǎn)2 上達(dá)到門限時(shí)，將向大網(wǎng)頻點(diǎn)1 與大網(wǎng)頻點(diǎn)2 進(jìn)行業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)移。

在站臺(tái)小區(qū)，為防止高鐵用戶因?yàn)樨?fù)載均衡掉入其他2個(gè)頻點(diǎn)，而不能切入高鐵小區(qū)頻點(diǎn)，需配置站臺(tái)小區(qū)與鄰近高鐵小區(qū)的單向鄰區(qū)關(guān)系，并通過(guò)2D 門限設(shè)置，使高鐵用戶進(jìn)入高鐵小區(qū)后能切入專網(wǎng)頻點(diǎn)。

南站站臺(tái)小區(qū)的專網(wǎng)頻點(diǎn)1 和專網(wǎng)頻點(diǎn)2 配置與出站地下室小區(qū)的單向異頻鄰區(qū)，使用戶出站時(shí)能順利切回大網(wǎng)。

4.4.2 高鐵沿線參數(shù)配置

高鐵沿線采用專網(wǎng)覆蓋，原則上高鐵專網(wǎng)和周圍大網(wǎng)相互獨(dú)立，不進(jìn)行高鐵專網(wǎng)小區(qū)和周圍大網(wǎng)小區(qū)之間的互操作。高鐵小區(qū)與高鐵小區(qū)，配置重選/切換雙向鄰區(qū)；高鐵小區(qū)與大網(wǎng)小區(qū)，不配置任何重選/切換鄰區(qū)關(guān)系。

4.4.3 高鐵與高速交叉口場(chǎng)景的參數(shù)配置

北京高鐵線路在部分區(qū)域存在與高速公路并行或者交叉的情形，為避免大網(wǎng)和專網(wǎng)信號(hào)互影響，造成掉話現(xiàn)象發(fā)生，必須對(duì)高鐵與高速公路在岔道口處或者高速出口處進(jìn)行合理的參數(shù)設(shè)置。對(duì)于交叉情形，可分為X型和Y 型2 種場(chǎng)景，下面將針對(duì)這2 種場(chǎng)景進(jìn)行相應(yīng)分析和參數(shù)設(shè)置。

（1）X型交叉口參數(shù)設(shè)置

1.4 設(shè)備匹配 醫(yī)院應(yīng)配備有常規(guī)膀胱鏡檢和等離子電切設(shè)備。等離子雙極電切系統(tǒng)包括等離子體能量控制器、攝像系統(tǒng)、疝氣冷光源，以及工作套件，后者包括電切鏡外鞘、電切鏡內(nèi)鞘、鞘芯、操作鞘、工作手件、內(nèi)窺鏡、電切環(huán)，以及負(fù)壓沖洗器。

X型交叉示意如圖5 所示。在交叉口，大網(wǎng)和高鐵專網(wǎng)相互不配置鄰區(qū)關(guān)系，當(dāng)用戶穿越交叉口時(shí)，高速公路用戶的重選/切換只發(fā)生在大網(wǎng)小區(qū)1 和大網(wǎng)小區(qū)2 之間，高鐵用戶的重選/切換只發(fā)生在高鐵小區(qū)1和高鐵小區(qū)2 之間，這樣大網(wǎng)和專網(wǎng)信號(hào)互不影響。

圖5 X型交叉示意

（2）Y 型交叉口參數(shù)設(shè)置

Y 型交叉示意如圖6 所示，為便于分析，將其劃分為A、B、C 共3個(gè)區(qū)域。

區(qū)域A 為高速公路車輛和高鐵列車并行行駛區(qū)域，在這個(gè)區(qū)域同時(shí)有大網(wǎng)和高鐵專網(wǎng)覆蓋。

區(qū)域B 為高鐵區(qū)域，在這個(gè)區(qū)域同時(shí)有大網(wǎng)和高鐵專網(wǎng)覆蓋。

區(qū)域C 為高速公路區(qū)域，在這個(gè)區(qū)域只有大網(wǎng)覆蓋。

根據(jù)行駛方向，從以下4 種場(chǎng)景進(jìn)行分析。

高鐵列車出岔道口后，專網(wǎng)中的高鐵用戶進(jìn)行同頻重選/切換，與高鐵沿線的參數(shù)配置相同，高鐵用戶仍然保持在專網(wǎng)中，不受大網(wǎng)影響。

場(chǎng)景2：區(qū)域B 至區(qū)域A。

高鐵列車進(jìn)岔道口后，專網(wǎng)中的高鐵用戶進(jìn)行同頻重選/切換，與高鐵沿線的參數(shù)配置相同，高鐵用戶仍然保持在專網(wǎng)中，不受大網(wǎng)影響。

場(chǎng)景3：區(qū)域C 至區(qū)域A。

大網(wǎng)中的高速公路用戶，進(jìn)入岔道口后，進(jìn)行同頻重選/切換，與大網(wǎng)的參數(shù)配置，用戶仍然保持在大網(wǎng)中。

場(chǎng)景4：區(qū)域A 至區(qū)域C。

大網(wǎng)中的高速公路用戶，出岔道口或者高速出口后，隨著信號(hào)質(zhì)量變化，會(huì)重選/切換到大網(wǎng)同頻小區(qū)。但對(duì)于已進(jìn)入高鐵專網(wǎng)的高速公路用戶，出岔道口或高速出口后，如果切換到區(qū)域B的高鐵小區(qū)，再繼續(xù)向區(qū)域C 移動(dòng)，信道質(zhì)量會(huì)惡化，最后導(dǎo)致掉話。此時(shí)需要將這部分用戶切換到區(qū)域C的大網(wǎng)小區(qū)中，針對(duì)這種情況，建議采取以下參數(shù)配置策略。

圖6 Y 型交叉示意

在區(qū)域C的大網(wǎng)小區(qū)1 處增加高鐵小區(qū)3（共站），通過(guò)擴(kuò)展切換范圍，減少與大網(wǎng)的相關(guān)性，以保證切換的成功率，如圖7 所示。

圖7 區(qū)域C 新增異頻小區(qū)示意

由于同頻切換比異頻切換容易觸發(fā)，因此，當(dāng)高鐵專網(wǎng)中的高速公路用戶出岔道口或者出高速出口時(shí)，很容易駐留在高鐵小區(qū)2 中，而此時(shí)高速公路用戶已經(jīng)行駛到區(qū)域C的大網(wǎng)小區(qū)1 中，如果直接異頻切換，可能導(dǎo)致切換不及時(shí)。增加高鐵小區(qū)3 后，當(dāng)高速公路用戶向區(qū)域C 移動(dòng)時(shí)，由于信號(hào)質(zhì)量變化，會(huì)先同頻重選/切換到高鐵小區(qū)3 中，隨后可再根據(jù)信號(hào)質(zhì)量盡快啟動(dòng)壓縮模式，從高鐵小區(qū)3 向大網(wǎng)小區(qū)1 切換。

4.4.4 小區(qū)級(jí)軟切換參數(shù)的配置

目前，北京聯(lián)通暫時(shí)不為高鐵設(shè)置獨(dú)立RNC，建議在小區(qū)級(jí)設(shè)置1A 和1B 事件的報(bào)告范圍和觸發(fā)Timer，以進(jìn)行高鐵小區(qū)軟切換參數(shù)的配置。小區(qū)級(jí)軟切換參數(shù)的配置采取“快進(jìn)慢出”原則：“快進(jìn)”是指在高鐵快速運(yùn)行狀態(tài)下，為防止主服小區(qū)衰落太快，導(dǎo)致誤碼太高而切換不成功，通過(guò)設(shè)置1A 事件觸發(fā)門限等參數(shù)，使符合條件的小區(qū)快速進(jìn)入激活集，從而加快軟切換速度；“慢出”是指通過(guò)設(shè)置1B 事件，讓小區(qū)慢速退出激活集，目的是為了保證高鐵激活集里信號(hào)強(qiáng)度足夠。

4.5 功率配置

高鐵覆蓋優(yōu)化首先需突出主小區(qū)覆蓋，而由于高鐵動(dòng)車車體損耗嚴(yán)重，特別是高鐵近期較多采用了CRH380B 車型，導(dǎo)致RSCP 指標(biāo)下降明顯。為了加強(qiáng)車內(nèi)的覆蓋深度，提升整體覆蓋水平，形成高鐵站點(diǎn)的主覆蓋，建議提升RRU 輸出功率，使每載波功率不低于40 W。

5 結(jié)束語(yǔ)

高鐵旅客中有較多中、高端客戶，他們對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求與日俱增，所以持續(xù)不斷地改善高鐵覆蓋質(zhì)量，對(duì)于提升用戶感知度和聯(lián)通品牌形象至關(guān)重要。本文首先分析了北京聯(lián)通WCDMA 高鐵覆蓋網(wǎng)絡(luò)存在的問(wèn)題，然后針對(duì)存在的問(wèn)題提出了高鐵覆蓋質(zhì)量提升思路，最終給出了具體解決方案，希望能夠?yàn)閃CDMA 高鐵覆蓋建設(shè)及高鐵覆蓋專網(wǎng)改造提供一些借鑒和思路。

1 （芬）Harri Holma，Antti Toskala 著.UMTS 中的WCDMA-HSPA演進(jìn)及LTE（原書第5 版）.楊大成等譯.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012

2 王曉龍.WCDMA 網(wǎng)絡(luò)專題優(yōu)化.北京：人民郵電出版社，2011