某高鐵作為中國最重要的高鐵線路,聚集了大量高端用戶,提升高鐵覆蓋質量,可以改善客戶滿意度,因此中國聯通對其網絡覆蓋非常重視,指出該高鐵網絡規劃、建設和優化務必以政治任務來抓。
列車運營時速250km以上的高鐵覆蓋和傳統大網覆蓋有著極大的差異,是2G/3G/4G網絡覆蓋所必須共同面對的新課題。對WCDMA系統來說,由于列車時速高且車體損耗大,使得WCDMA高鐵覆蓋面臨諸多挑戰:第一,多普勒頻移效應明顯,對上行接入、容量、覆蓋和基站解調性能是一個挑戰;第二,高速列車采用密閉式廂體設計,車體穿透損耗較大,使得高鐵覆蓋站點密集,站點選址較為困難,投資大,建設周期長;第三,由于高鐵速度極快,小區變更頻繁,影響接入成功率、數據業務流量和尋呼成功率;第四,跨度大,場景復雜。
針對高鐵覆蓋面臨的難題,高鐵優化從組網、覆蓋以及參數三個方面展開。
MRRU增強型高鐵組網方案
傳統STSR的組網方式已經不能滿足高鐵覆蓋的需求,因為同一物理站址的兩個背靠背的STSR小區之間的信號重疊區過小,不滿足重疊區預留要求,容易導致切換、重選不及時,進而導致起呼困難和切換掉話。
中興通訊采取基于基帶合并MRRU技術的增強型高鐵組網方案,可以有效的擴大單小區的覆蓋范圍,同時在頻移補償方面,中興通訊采用基于基帶的多普勒頻移補償算法,快速跟蹤多普勒頻移變化情況,有效減少頻移估計誤差,可以克服多普勒頻移帶來的影響。
基帶合并MRRU技術
基帶合并MRRU技術的原理如圖1所示:在上行方向,多個RRU接收的信號分別送入BBU,BBU對各個RRU信號進行多徑搜索和RAKE解調,并把解調的各個RRU信號進行最大比值合并,再進行后續處理。下行方向,生成的下行信號復制成多份發送給各個RRU,從而實現了全小區方式的效果。中興通訊MRRU合并小區技術是在基帶實現,不會抬升小區底噪。

MRRU組網應用
1.開闊地高速區場景:同物理站址的背靠背2RRU合并小區方式
在開闊地,高鐵列車速度快,當時速大于200公里的路段,建議采用2RRU背靠背合并小區的方式。針對開闊地高速區場景,以典型天線有效掛高30米計,采用高鐵傳播模型,背靠背2RRU合并小區方式和STSR小區方式比較,站距不變,但小區覆蓋能力擴大至2倍。相比RRU功分方式,單方向覆蓋能力增加31%,站距擴大31%。
2.單隧道場景:MRRU合并小區方式充分發揮覆蓋能力
隧道內采用泄漏電纜進行覆蓋,泄漏電纜信號輻射方向和列車行進方向垂直,因此隧道內無多普勒頻移效應,RRU合并不受影響,最大可支持6RRU小區合并。
3.復雜隧道群場景:MRRU合并小區技術足以勝任
高鐵遇水架橋,逢山開路,因此沿線形成高架、劈山口、長隧道等各種復雜場景。MRRU合并小區技術足以勝任高鐵沿線的各種復雜場景。以某高鐵路段為例,見圖2。

精細化高鐵覆蓋優化
由于高鐵沿線場景多,例如高鐵火車站、市區低速區、農郊開闊地高速區、山區、橋梁、劈山口、隧道等,因此覆蓋方面需要精細化優化,應對高鐵優化面臨的問題。
合理設置高鐵站間距和站軌距離
高鐵覆蓋站間距和站軌距離(基站到軌道的垂直距離)決定了整體信號分布。
基于實測數據可知,為了達到覆蓋效率和覆蓋效果的平衡,建議平均站間距(=總鐵路里程/總站點數)控制在2km以內為宜。同時,基于實測數據分析建議站軌距離應該控制在50m~500m范圍內;較為理想的站軌距離為200m~300m,新建站點建議優選200m~300m左右的站址。
天饋選型和RF優化
天饋系統選擇,直接影響到覆蓋效果,建議:當天線與軌道垂直距離較近時,可選用窄波束、高增益天線;當天線與軌道垂直距離較大時可選用65度水平波瓣角、18dBi增益的天線;隧道覆蓋采用泄漏電纜。RF優化中,主要關注天線的高度、方位角和下傾角。
慎用直放站
高鐵覆蓋中,不建議使用直放站,優先使用MRRU小區技術。其原因如下:類似于不同物理站點的RRU合并,開闊地場景下UE性能將嚴重惡化。而在隧道等場景中,可以優選MRRU小區技術;信號經直放站重發后,會產生較大的時延,直放站在放大下行信號的同時引入了上行干擾,對周圍基站都有影響;直放站本身一致性差,且監控困難,不能及時發現問題。
雙載波異頻組網案例
考慮到某高鐵沿線為經濟發達區域,周圍大網用戶眾多;同時高鐵列車上集中了大量的VIP用戶,因此容易造成高鐵覆蓋小區話務擁塞。正是因為以上原因,京滬某高鐵沿線諸多地市采用了雙載波方式形成高鐵異頻網絡。
某高鐵路段,約100公里,車速基本保持在290Km/h~310 Km/h左右,沿線大網經過3個RNC(LAC),分別是RNC13,30公里;RNC6,30公里;RNC14,40公里。 同頻組網中,調整了高鐵沿線周圍大網站點,但高鐵覆蓋效果改善幅度有限,因此采取了雙載波方式形成異頻組網方案。
引入異頻,高鐵沿線沒有了大網信號干擾,利于快速形成高鐵覆蓋小區鏈,高鐵網絡的Ec/Io指標將有明顯提升。如圖3所示。

引入異頻形成覆蓋小區鏈,Ec/Io提升,鄰區數明顯下降,切換次序合理,因此整體性能指標有較大幅度的提升。
由于高鐵列車運行速度極快,多普勒頻移效應明顯,列車車體損耗大,沿途場景復雜,建站難度大,小區變更頻繁,這些都將影響WCDMA網絡的各項指標。
針對WCDMA高鐵覆蓋所面臨的種種挑戰,開展高鐵網絡優化工作時,采取MRRU增強型高鐵組網方案,保障WCDMA高鐵網絡的基礎性能。覆蓋優化應致力于形成小區鏈,避免出現越區覆蓋、覆蓋不足的情況。參數優化方面主要調整切換、重選參數,實現快速的平滑過渡,同時調整呼叫接入參數、2G/3G參數等,保證呼叫成功率及各項性能指標。
針對同頻組網容易出現的信號質量提升難、接納拒絕多的問題,可以考慮引入異頻組網的方式。