京津高铁北京段和京广高铁郑许段TD-LTE组网方案

yuancat

4G无线网络规划建设典型案例
—京津高铁北京段和京广高铁郑许段TD-LTE组网方案
目录
 4G高铁建设的挑战
 京津高铁北京段TD-LTE覆盖项目
 京广高铁郑许段TD-LTE覆盖项目
高铁时代：运营商竞争新战场
中国已经步入高铁时代：
2013年12月底，中国时速达200公里以上的高
速铁路新线里程已经超过13,000公里，
根据中国中长期铁路网规划方案，2020年中国
时速在200公里以上的高速铁路里程将会超过
30,000公里。
高速铁路成为运营商竞争新战场：
 电信和联通3G现有高速铁路基本覆盖。京津高
铁实测联通下行平均速率2M，电信下行平均速率
500K；
湖北高铁全程HSPA+覆盖，高速数据业务能力
大幅领先
中国移动2G高铁仅能满足基本语音需求，仅部
分地市实现3G高铁覆盖，无法满足数据上网需求
4G高铁建设悄然来到：
 2013年广深动车FDDLTE初步测试，深圳-东莞段距离为38.2Km，平均下载吞吐量达到31.14Mbps。
高铁和城际客运专线高端用户多，是未来运营商4G竞争的一个重要场景
4G高铁：新时代，老问题
多普勒频偏带来的接
收机解调性能恶化
1
超高速移动带来的
重叠覆盖不足及频
繁切换
2
新型全封闭高速列车
带来的高穿透损耗
3
速度 GSM900
DCS1800
F频段
D频段
200km/h
333
666
703
962
250km/h
416
833
879
1203
300km/h
500
1000
1055
1444
350km/h
583
1166
1231
1685
不同制式上行最大多普勒频偏（Hz）
Cell 1 Cell 2 Cell 3 Cell 4 Cell 5
 高速移动时所需要的重叠覆盖距离已经高于普通
场景站间距要求，切换失败几率增加
列车300km/h运行时每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用户的感知
车型
列车材质
TD-LTE
GSM
WCDMA
CDMA
普通列车
铁质
12
12
12
12
CRH1(庞巴迪列
车)
不锈钢
24
24
24
24
CRH2(部分动车)
中空铝合金
14
10
14
14
CRH3(京津城际)
铝合金
29
24
29
24
CRH5(阿尔斯通)
中空铝合金
22
22
22
20
不同列车不同制式频段的穿透损耗（dB）
高速通信穿损大，频偏大，切换频繁的挑战，在LTE时代依然存在，并且影响更大
高铁覆盖对站址建设提出更高要求
高铁场景站点选址原则：
为了保障两车交会时车厢内两侧用户的覆盖质量，高铁站点应尽量交错分布于铁路两侧，以助于改善和优化切换区域；
为了降低入射角对高铁穿透损耗的影响以及对频偏的影响，基站覆盖方向和轨道方向夹角建议在10度左右，可得站点
离铁路在100m左右；同时考虑高铁网络站间距以及与周边宏网基站干扰问题，建议站点离铁路距离不超过300m。
为保障高铁线路覆盖，高架线路场景建议天面距离地面高度25-40m,即天线相对铁轨高度在15-30m左右（高铁架高
10m）
重叠切
换区
重叠切
换区
重叠切
换区
重叠切
换区
基站
基站
基站
基站
重叠切
换区
重叠切
换区
重叠切
换区
重叠切
换区
基站
基站
基站
Vs.
公网宏站兼顾高铁覆盖组网
高铁专网覆盖
宏网站址规划时很难同时兼顾高铁线路和周边区域覆盖要求，如果要求宏网站
点均匀分布在铁路周边100m-200m左右，实质上就是在建设专网。
专网组网可以有效降低高铁小区间的切换
 小区不合并，列车在300km时速高速移动时平均3-7s左右必须切换一次，极大增加了切换失败和掉话概率，对网络优
化工作带来极大困难；
 LTE小区边缘切换位置，流量有明显的掉沟，频繁切换将严重影响整体吞吐量。采用小区合并技术可以有效减少切换，
降低同频干扰；
 华为支持12RRU合并能力，可以最大限制保障高速用户业务体验：用户在时速350km的高速移动场景下，平均60s左
右切换一次，用户体验优于宏网普通用户感知（目前宏网ATU测试平均40s左右切换一次）。
普通方式
切换
切换
RRU
RRU
RRU
多RRU共小区方式
Vs.
RRU
RRU
RRU
逻辑小区
RRU
RRU
RRU
宏网8通道宏站RRU不支持小区合并技术，专网采用2通道RRU小区合并可以
有效降低切换次数
4G高铁专网更有利于提升用户感知
高铁CSFB需要2G(3G)/4G协同规划：
 CSFB端到端时延大，高铁场景下容易造成接通失败。以
北京京津高铁CSFB初步测试为例，专网区域测试接通成
功率100%，公网区域测试接通成功率仅70% ；
 2G高铁绝大多数都是专网，需要LTE与GSM 专网协同规
划建设、协同维护和优化，提升高铁CSFB接通成功率，
确保高铁场景LTE高端iPhone5s用户的语音感知；
GSM
LTE
GSM Cell1
Cell 2
Cell 3
L Cell1
L Cell 2
L Cell 3
LTE高铁专网组网有助于实现高速用户识别和迁移：
 LTE高铁专网组网后，高铁专网可以通过频偏、切换关系等
因素有效识别高速用户和低速用户。在精确识别高低速用
户的基础上，LTE高铁专网可以实现根据专网负荷情况将低
速用户及时迁出，解决2G时代普遍存在的公网用户占用专
网资源问题
 LTE专网有利于高速用户在专网间快速定向切换，进一步降
低切换带来的性能损失
0
50
100
150
200
250
300
现网2G高铁专网话务统计
高铁CSFB需要LTE和2/3G专网协同
高铁4G网络和现网23/G专网协同规划、建设和优化，有助于提升高铁用户感
知，打造移动高铁品牌
4G高铁组网方案对比
技术点
高铁专网覆盖
宏站公网覆盖
覆盖方式
采用站点对高铁进行专门覆盖，能够提供
足够的覆盖深度
覆盖调整需同时兼顾高铁及周边城市农村区
域，RF调整难度大，高铁覆盖深度略差
组网形态
双通道RRU级联合并
八通道宏站，不支持合并
业务量
仅承载高铁用户，业务量取决于高铁用户
行为
同时承载高铁及周边宏网业务，业务量相对更
大
重选切换
合并后小区间切换少，网络性能相对更优
邻区多，切换多，重选切换优化难度大
周边区域影
响
专网和周边宏网同频时，容易产生干扰，
需严格控制高铁专网信号覆盖
同时兼顾，影响小，信号控制要求低
站点布局
基站要求尽量靠近铁路，站间距要求严格，
选点难度大，可利旧现网2G专网站址
选点要求相对较低，工程难度小
算法特性
专门的高铁特性算法提升网络性能（频率
纠偏等）
公网用户无需高铁特性，混合使用可能造成网
络性能降低
LTE高铁覆盖建议采用专网方案，并和现网2/3G专网协同，保证网络性能及高端客户感知
目录
 4G高铁建设的挑战
 京津高铁北京段TD-LTE覆盖项目
 项目及覆盖方案介绍
 测试结果分析
 高铁覆盖专题研究
 京广高铁郑许段TD-LTE覆盖项目
京津高铁北京段TD-LTE组网研究项目简介
 通过京津高铁北京段的TD-LTE测试，充分测试和验证F/D频段TD-LTE高铁组网的
性能，并通过不同组网方案（8通道宏站TD-LTE覆盖（公网和专网），TD-LTE2通道
小区合并专网覆盖）的对比分析，为后续TD-LTE高铁覆盖场景网络规划提供参考;
 本次测试研究内容主要包括：
 探索F/D频段TD-LTE高铁专网覆盖的性能：
 高铁穿透损耗测试与TD-LTE高铁组网规划研究，为高铁场景网络规划提供参考
和依据；
 超高速对TD-LTE网络性能影响的研究和对比测试；
 小区合并对高铁网络性能的影响专项测试；
京津高铁北京段TD-LTE测试组网方案简介
 京津高铁北京段TD-LTE网络区域总共包括
47个物理站点，非试验网北段、试验网、
非试验网南段三个区域组成。
 非试验网北段共22个物理站点，共用现
网2/3G公网站址，采用D频段8通道宏站进
行覆盖；
 试验网区域有15个物理站点，全程18公
里，共用现网2G高铁专网站址，采用2通道
设备（F和D）+小区合并组网方式进行覆盖，
非试验网南段有10个物理站点，全程11公
里，共用现网2G高铁专网站址，采用8通道
设备进行覆盖。
本次测试主要在试验网和非试验网南段区
域进行,列车时速300km/h左右。
京津高铁北京段TD-LTE试验网区域组网规划
试验段共计15个物理站点，完全共用GSM高铁专网站址。物理站间距大约1.1-1.2km左右。在每个抱杆上
放置两个双通道的RRU，每个RRU与一个双极化的定向高增益天线相连，分别覆盖抱杆两侧的铁路。
试验网区域F和D频段各采用30个RRU和3个BBU独立组网，采用6+4+6+4+6+4的RRU合并方式，共划分为6
个小区，如下图所示：
亦庄站
台东侧
京津高
铁2TD
京津高
铁5TD
京津高
铁3TD
京津高
铁4TD
京津高
铁6TD
京津高
铁7TD
京津高
铁8TD
京津高
铁9TD
京津高
铁10TD
京津高
铁11TD
京津高
铁12TD
京津高
铁13TD
京津高
铁14TD
京津高
铁15TD
1230
m
1250
m
1220
m
1060
m
995m
1220
m
1090
m
1150
m
1220
m
1250
m
1030
m
1110
m
1300
m
1080
m
小区1
小区2
小区3
小区4
小区5
小区6
BBU1
BBU2
BBU3
目录
 4G高铁建设的挑战
 京津高铁北京段TD-LTE覆盖项目
 项目及覆盖方案介绍
 测试结果分析
 高铁覆盖专题研究
 京广高铁郑许段TD-LTE覆盖项目
京津高铁北京段TD-LTE专网试验区域路测性能—下行吞吐率
TD-LTE高铁试验区域F/D频段下行平均吞吐率
频段 AVG
RSRP
AVG
SINR
DL PDCP
THR（kbps
）
Initial
Initial
RANK2(
%)
BLER0(%) BLER1(
%)
F频段 -90.23 12.99
24062
5.13
5.1
89.03
D频
段
-92.88 14.25
20103
7.95
7.15
83.33
分析：
1、在站间距相同(平均1.2Km)的情况下，F频段
具有频段低的优势，F比D覆盖略好，平均RSRP高
约2.65dB。F的SINR比D差1.26dB，这是因为
1.9G频段附近有较多制式存在，底噪比D高。
2、D频段覆盖受限，其双流的IBLER比F略高，双
流比例(RANK2)略少，再加上D的下行资源比F略
少，所以D的下行吞吐率比F略低。D频段下行吞
吐率为20.1M，F频段下行吞吐率为24.1M。
试验区域F频段开启932特性下行平均吞吐率
频段
AVG
RSRP
AVG
SINR
DL PDCP
THR（kbps
）
DL调度次数
F频段
(开启932)
-90.46
13.17
27292
763.6
F频段
(不开启932)
-90.23
12.99
24062
589.86
分析：
1、F频段在开启华为专利算法932（特殊子帧6）
特性后，特殊子帧的下行符号就可以用来传输业
务，下行的可用资源增多，下行吞吐率可得到进
一步提升。
2、同样区域F频段基站开启932特性后，下行资
源增多，下行的调度次数就比未开启时增加了约
180次，下行吞吐量提升到27.3M，相比未开启
932时提升了13.4%。
京津高铁北京段TD-LTE专网试验区域路测性能—上行吞吐率
频段
AVG
RSRP
(dBm)
PathLos
s
(dB)
UL PDCP
THR(Mbp
s)
UL调
度
次数
UL
MCS
UL
BLER
(%)
QPSK
占比
16QA
M
占比
D频
段
-91.77 106.83
6.84
345.9
6
10.53 14.12 54.78% 45.22%
F频
段
-87.4
102.47
4.96
180.7
8
13.74 13.96 33.61% 66.39%
TD-LTE高铁试验区域F/D频段上行平均吞吐率
分析：
1、在站间距相同(平均1.2Km)的情况下，F
频段上行信号质量略好于D频段：平均
RSRP F比D高约4.4dB，上行调制方式
(MCS)也比D略高，16QAM调制占比高于
D频段；
2、D上行吞吐率为6.84M，高于F频段的上
行吞吐率4.96M。D平均调度次数为345.96，
约为F的2倍，吞吐率增益来源于上行调度
资源的增加。
3、D频段上行平均吞吐率相比F频度仅提升
37.9%
TD-LTE高铁试验区域F/D频段上行吞吐率对比
分析：
1、在RRU近点位置，D频段的上行吞吐率
要远高于F频段，接近2倍；而在RRU远点位
置（左图红圈部位），D由于路损大而导致
上行吞吐率低于F频段，这符合理论预期。
京津高铁北京段TD-LTE专网试验区域路测性能—RSRP
TD-LTE高铁试验区域F频段路测RSRP
TD-LTE高铁试验区域D频段路测RSRP
分析：
1、F频段仅有4.6%的RSRP值低于-110dBm，而大于等于-110dBm的比例为95.4%。RSRP中值为-97dBm。
从测试结果看，在京津高铁平均1.2Km的站间距下，F频段的覆盖基本满足规划要求。
2、D频段95%的RSRP值高于-114dBm，而大于等于-110dBm的比例仅为89.11%，RSRP中值为-102dBm。
从测试结果看，在京津高铁平均1.2Km的站间距下，D频段的覆盖较差。
CDF50%：-97dBm
CDF50%：-102dBm
京津高铁北京段TD-LTE专网试验区域路测性能—SINR
分析：
1、D频段在[18，50]区间的SINR比例高于F频段，在其他区间的SINR比例比F频段低，整体上D频段
的SINR高于F频段。
CDF50%
京津高铁北京段TD-LTE专网试验区域业务性能
TD-LTE高铁试验区域切换性能
TD-LTE高铁试验区域PING时延测试
分析：
1、高铁试验区域F和D频段切换成功率都是100%。
信令面时延在19ms左右，业务面时延在38ms左右。
频段
信令面
时延(ms)
业务面
时延(ms)
切换
尝试次数
切换
失败次数
切换
成功率
F频段
18.67
38.4
6
0
100%
D频段
18.8
37.16
5
0
100%
频段
1500字节大包
空扰
50%加扰
100%加扰
试验区域-F
92.00ms
96.00ms
100.00ms
试验区域-D
82.33ms
83.63ms
109.39ms
D非高铁公网小区 72.00ms
-
-
分析：
1、高铁场景下的PING时延比普通场景要长一些。
随着下行加扰增大，PING时延也会随之变大。
TD-LTE高铁试验区域D频段下行加扰性能
加扰状态
AVG RSRP
（dBm）
AVG SINR
（dB）
DL THR
（kbps）
空扰
-92.83
14.91
20040
50%加扰
-91.44
12.43
16098
100%加扰
-91.84
11.18
12947
分析：
1、随着同频干扰的增加，高铁LTE性能恶化十分明
显。随着高铁周围LTE公网的逐步开通，为保持高
铁LTE专网的SINR，高铁LTE专网和LTE公网最好异
频组网，以避免相互之间的同频干扰。
TD-LTE高铁试验区域多制式网络性能对比
制式
RSRP(dBm)
SINR或
Ec/Io(dB)
DL
Thr(kbps)
TD-LTE（F频段）
-90.23(15KHz)/-
71.89(1MHz)
12.99
24062
TD-LTE（D频段）
-92.88(15KHz)/-
74.88(1MHz)
14.25
20103
TDSCDMA
-
-
167
WCDMA
-72.19(5MHz)/-
79.17(1MHz)
-10.24
2074
CDMA_EVDO
-67.79(1.25MHz)/-
68.76(1MHz)
2.94
495
注：由于各制式的电平值和信噪比的计算方法不同，因此对导频信号
进行了折算。
目录
 4G高铁建设的挑战
 京津高铁北京段TD-LTE覆盖项目
 项目及覆盖方案介绍
 测试结果分析
 高铁覆盖专题研究
 京广高铁郑许段TD-LTE覆盖项目
TD-LTE高铁组网规划专题研究1：列车不同位置接收电平差异
当用户位于高铁列车上不同位置时接收电平值会存在差异。因此在进行网络规划时，应该考虑列车不同
位置的覆盖情况，以最差位置为依据进行网络规划。本次选择两车厢结合处靠窗、座位靠窗、座位靠过道
三种位置的覆盖情况进行测试，如下图所示：
车厢结合处靠窗
座位靠窗
座位靠走道
频段
测试位置
AVG RSRP（
dBm）
AVG SINR（
dB）
D频段
车厢结合处靠窗
-94.45
14.37
座位靠窗位置
-99.68
13.54
座位靠过道位置
-101.34
13.44
F频段
车厢结合处靠窗
-90.23
14.18
座位靠窗位置
-94.12
12.99
座位靠过道位置
-96.22
12.5
分析：
1、D频段两车厢结合处靠窗位置平均RSRP为-94.45dBm，座位靠窗位置平均RSRP为-99.68dBm，座位
靠过道位置平均RSRP为-101.34dBm。
2、F频段两车厢结合处靠窗位置平均RSRP为-90.23dBm，座位靠窗位置平均RSRP为-94.12dBm，座位
靠过道位置平均RSRP为-96.22dBm。在相同的站间距1.2Km下，F频段比D频段覆盖略好。
3、高铁车厢座位靠过道位置的覆盖最差，因此在进行网络规划时，应该以座位靠过道区域的穿透损耗
为依据进行网络规划。
TD-LTE高铁组网规划专题研究2：高铁列车穿透损耗研究
 测试方法：通过高铁与高速汽车的测试对比来分析高铁列车穿损值。高铁选用座位靠过道位置处的测试
值。
 分析方法：
高铁RSRP测试值=车外RSRP值-高铁列车穿透损耗 式（1）
高速公路RSRP测试值=车外RSRP值-汽车穿透损耗 式（2）
高铁列车穿透损耗=高速RSRP测试值+汽车穿透损耗-高铁RSRP测试值 （假定车外值相同 ） 式（3）
 测试结果：
频段
CELL ID
高速RSRP
高铁RSRP RSRP差值 汽车穿透损
耗
高铁穿透损耗
（估计值）
D
209
-81.82
-101.22
19.4
9
28.4
208
-83.15
-103.93
20.78
9
29.78
17
-88.86
-102.43
13.57
9
22.57
平均值
-84.61
-102.53
17.92
9
26.92
F
209
-81.85
-98.45
16.6
8
24.6
208
-83.15
-98.02
14.87
8
22.87
17
-79.59
-94.81
15.22
8
23.22
平均值
-81.53
-97.093
15.56
8
23.56
注：汽车穿透损耗为实测值
测试结果表明D频段的高铁穿透损耗估计值为27dB，F频段的高铁穿透损耗估计值为24dB
TD-LTE高铁组网规划专题研究3：重叠覆盖区规划研究
 高铁重叠覆盖区规划原则：小区切换时延包括切换
迟滞（2dB）时延、A3切换测量维持时间（320ms）
和切换执行时间（100ms）。由于高铁车速较快，重
叠覆盖区的规划设计不仅仅要考虑切换执行区域，还
需考虑切换过渡及保护区，如下图所示：
在高铁300km/h左右移动速度下，推荐小区间重叠覆盖区域长度约300米
•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
 TD-LTE重叠覆盖区计算(考虑一次切换)
速度(km/h) 过渡区A(m) 切换区B(m) 切换重叠需求距离
(m)
200
40
24
128
250
40
30
140
300
40
35
150
350
40
41
162
400
40
47
174
注：重叠覆盖区域考虑双向距离= 2* (切换迟滞对应距离+切换需要距离)
 TD-LTE重叠覆盖区计算(考虑二次切换)
依据LTE切换设置，UE在切换重配下发后启动定时器
(500ms)，若500ms内未切换成功，则UE重建回原小区
重新发起切换测量；
2次切换重叠覆盖区域考虑双向距离=2* (切换迟滞对
应距离+1次切换测量距离（320ms）+定时器（500ms）
+2次切换测量距离（320ms）+2次切换执行距离
（100ms）)
速度(km/h) 过渡区A(m) 切换区B(m) 切换重叠需求距离
(m)
200
40
69
218
250
40
87
254
300
40
103
286
350
40
120
320
400
40
138
356
TD-LTE高铁组网规划专题研究4：下行覆盖规划目标研究
 根据高铁TD-LTE试验网F/D频段车厢座位靠过道位置的RSRP-DLThr趋势，建议以RSRP=-110dBm作为下行
电平覆盖目标来进行网络规划
分析：
1、如上图所示：当RSRP=-112.5dBm时，下行吞吐率为5M。因为当前京津高铁网络属于空载状态，没有
商用用户存在，且周边LTE宏站尚未建设，环境较纯净，测试结果偏理想。在实际的网络规划中，考虑到未
来的负荷上量以及周边宏站开启后的干扰因素，应该增加几个dB的冗余，因此推荐以RSRP=-110dBm作为
下行电平覆盖目标来进行网络规划。
F频段座位靠过道位置的RSRP-DL Thr曲线图
D频段座位靠过道位置的RSRP-DL Thr曲线图
5Mbps
5Mbps
TD-LTE高铁组网规划专题研究5：站间距规划
 TD-LTE高铁站间距理论分析：根据如下公式，满足RSRP>-110dBm要求的典型高铁场景下的站间距规划建议如下表所示
现网按照GSM高铁专网共站（站间距大约1.1km-1.2km）的F/D频段RSRP与站间距的关系实测如下图所示：
站点相对铁轨高度
F频段专网模式)
D频段专网模式)
非小区边界杆间距 小区边界杆间距 非小区边界杆间距 小区边界杆间距
20
< 1300m
< 1000m
< 1000m
< 700m
注：站间距=2*（覆盖半径2－站点离铁路距离2）1/2－重叠覆盖区长度规划
分析：
1、站间距在1.2km左右时，F频段基本能够满足-110dBm覆盖要求。站间距在1km左右时D频段子覆
盖基本满足-110dBm要求。
2、建议F频段站间距为1.2Km以内，D频段站间距为1km以内，在小区边界区域子站，考虑切换原因，
应适当缩短子站间距。
F频段
D频段
F频段
-110dBm
高速运动对TD-LTE网络性能影响专题研究1：
 由于列车高速运动（~300km/h）时会带来严重的频偏，给TD-LTE网络容量和性能造成的严重的影响。
华为eNodeB的“超高速模式”可以有效降低这种不利影响，提升网络的容量和性能，本次在京津高铁
试验段对此进行了验证：
测试路
段
小区模式 平均RSRP
（dBm）
平均SINR
（dB）
平均下载速
率
（Mbps）
D频段
普通模式 -91.49
14.16
6.02
高铁模式 -92.88
14.25
20.1
F频段
普通模式 -90.36
13.26
16.12
高铁模式 -90.23
12.99
24.06
基站高速模式对高速TD-LTE网络性能的提升
分析：
1、列车高速运动状态时，当基站处于普通模式下，下行速率“掉坑”现象明显，波动很大；改成高速模式
后，掉坑现象改善明显。
2、试验网区域基站模式由普通模式改为高速模式后，F频段平均下载速率别由16M提升到24M，提升约50%。
D频段平均下载速率由6M提升到20M。D频段受多普勒频偏影响更大，因此平均速率的改善更加明显！
高速运动对TD-LTE网络性能影响专题研究2：
 京津高速公路是北京和天津之间直达的第二条高速公路，北京段与京津高
铁基本平行，相距几十米，如右图所示。所以本次通过高铁测试和高速公路
的对比测试，验证了LTE网络在高速场景和低速场景的性能差异。
UE运动速度对TD-LTE网络性能的影响
场景
方向
RSRP
（dBm）
SINR
(dB)
下行速率
（Mbps
）
车速
（Km/h
）
高速公路
（F频段） 北京→天津 -89.51 15.51
42.03
85
高速公路
（D频段） 天津→北京 -89.63
17.4
37.78
82
高铁
（D频段） 北京→天津 -92.83 14.91
20.04
289
高铁
（D频段） 天津→北京 -92.65
14.8
17.38
289
分析：
1、车速越快频偏就越大，对网络性能的影响
就越大（D频段为2.6GHz，300公里车速下的
频偏为2*722Hz）。
2、高速公路和高铁还有穿透损耗不同带来的
RSRP和SINR的差异。汽车穿透损耗小，RSRP
与SINR都强于高铁场景；
京津高铁和京津高速基本平行
RRU合并对TD-LTE高铁网络性能影响的专题研究
试验网小区6个小区覆盖18公里的路段，平均每个小区覆
盖3公里；非试验网南段20个小区覆盖11公里路段，平均每
个小区覆盖550米。这两个区域内平均车速接近290Km/h。
现网测试结果如右表所示：
场景
方向
RSRP
（dBm
）
SINR
(dB)
下行速
率
（Mbps
）
车速
（Km/h
）
试验段-D 北京→天津 -92.83
14.91
20.04
289
非试验网
南段-D
北京→天津 -93.09
8.91
0.8
287
分析：
1、非试验网南段区域存在较多切换失败，RRC
重建等空口异常事件；
2、从左图可以看出，试验网路段切换尝试6次
（试验网内5次，向试验网外切换1次）；非试验
网南段内发生11次切换，切换次数多且频繁对平
均速率影响很大。
3、南段宏站3扇区组网，面向高铁的两个扇区未
做合并，且铁塔与高铁的垂直距离太近（大约10
米），塔下重叠覆盖度小不利于切换，容易出现
切换失败等异常；
RRU合并功能能够有效降低由于高速运行带来的切换频繁、切换失败概率。
小结
 与京津GSM高铁专网完全共站的情况下（站间距1.2Km），TD-LTE高铁业务感知良好，明显优于其他制
式：

D平均下行速率为20M，F平均下行速率为24M，开启932算法后，F下行平均速率可以提升到
27M。F下行性能略优的原因在于覆盖好于D；

D平均上行速率为6.84M，F平均上行速率为4.96M，D上行吞吐率增益主要来源于时隙配比方式
带来的上行调度资源的增加，但由于和F共站且站间距较大（1.2Km），导致D的覆盖要差于F，
上行增益有限。
 类似京津高铁的TD-LTE高铁场景下的网络规划可以参考如下原则和参数设置：

高铁专网频率规划建议：为了规避和LTE公网的同频干扰的问题，高铁专网在频率上要和LTE公
网保持异频；

建议采用高铁专网的组网规划方案，设备选型推荐使用2通道RRU，天线选用窄波瓣高增益天线。

D频段高铁列车穿透损耗估计值为27dB，F频段高铁穿透损耗估计值为24dB。

建议以RSRP=-110dBm为下行电平覆盖目标进行规划，D频段子站间距为1km以内，F频段子站
间距为1.2km以内，在小区边界区域子站考虑切换原因，应适当缩短子站间距。
 经北京现网实际测试，车速在85Km/h以下时Doppler频移较小，当车速在290 Km/h左右时Doppler频
移对网络性能的影响非常大，必须开启“超高速模式”来弥补频偏带来的性能损失。
 高铁覆盖场景采用双通道RRU+小区合并技术组网可显著提升TD-LTE高铁网络性能（实测减少切换次数
约82.8%），效果远远好于八通道RRU组网。
目录
 4G高铁建设的挑战
 京津高铁北京段TD-LTE覆盖项目
 京广高铁郑许段TD-LTE覆盖项目
项目及覆盖方案介绍
测试结果分析
京广客运专线郑州-许昌段概述
目前河南省境内京广客运专线全长为507km，途经安阳、鹤壁、新乡、郑州、许昌、漯河、驻马店、
信阳8个省辖市，京广高铁郑州-许昌段长约80km，郑州段4G平均站间距为0.81km，许昌段为
0.92km，总体平均站间距为0.85km。
郑州高铁火车站附近公网为D频段，许昌高铁站距离市区较远，所以本次高铁覆盖计划采用F频段进
行专网覆盖
地市
高铁长度
(km)
4G物理
站址数量
平均站间距
（km）
郑州
42.7
53
0.81
许昌
34.1
37
0.92
小计
76.8
90
0.85
仅用10天完成了全线设备安装、调测、开通和初步优化工作
3月17日
3月28日
主设备部分到货
借调天线45面
总体开工会
完成50%安装
全部到货完成80%
安装开始上车测试
3月31日
3月10日
前期方案
准备
基站安装调测过程
4月1日
设计院提供方案
华为启动借货
3月14日
郑许段高铁项目里程碑
接到集团通知
3月26日
基本完成安装
基本开通
1托12改造
4月2日
持续优化
4G网络高铁覆盖设备选型

选用双通道FAD三频合一RRU进行部署，一步到位，全面兼顾TDS/L覆盖和容量需求（F+D）
传统方式
华为方案
刀片式RRU3172，覆盖容量一步到位
FA天线
FA频段RRU
FA 频段RRU
FA天线
D天线
D频段RRU
初期
后期
Vs.
FA/D电调合路天线
FAD RRU
 FAD三频合一，同时支持TDS/TDL；FA频段50MHz，D频段支持3*20MHz，一步到位满足覆盖/容
量需求，仅需软件扩容实现LTE多载波配置；
 刀片式小巧设计，FA功率2*30W，D功率2*40W，体积重量12L/12KG，多模灵活部署，施工方便，
按需演进
 确保高铁工程建设一步到位，大幅节省传输、天面等配套设施当期成本和后续隐形成本。
4G网络高铁覆盖天馈选型
 高铁天线建议采用高增益(20dBi)、窄波瓣天线(33度水
平波瓣)，有效提升高铁线路小区的覆盖深度，同时降低
与周边公网小区的干扰，典型高铁天线的波形图如下：
 高增益天线因窄波瓣 (33度水平波瓣)，使得基站距轨距
离应该小于200米，避免因距轨较远造成塔下黑的问题。
天线型号：ATD4519R0
天线增益：20.5dBi
天线频段：FA/D
水平波瓣：33°
电下倾角：2—12°
 本次选择天馈情况如下：
现网采用12RRU合并技术解决4G网络高铁覆盖切换问题
 小区合并能减少切换，降低同频干扰：LTE小区边缘切换位置，流量有明显的掉沟，频繁切换将严重影响整体吞吐量。
普通方式
多RRU共小区方式
协同工作
协同工作
RRU
RRU
RRU
逻辑小区
切换
切换
RRU
RRU
RRU
Vs.
 郑州-许昌段首次现网采用业界最大规格12个双通道RRU小区合并，相对于业界常见的6RRU合并，小区切换次数减少
了50%，最大限度地保障了高速用户业务体验
小区合
并
能力
逻辑小
区
覆盖范
围
切换频率
（300km/
h）
2 RRU
1km
12s
4 RRU
2km
24s
6 RRU
3km
36s
12 RRU
6km
72s
主干光缆
单模尾纤
BBU
12RRU合并为一个小区
目录
 4G高铁建设的挑战
 京津高铁北京段TD-LTE覆盖项目
 京广高铁郑许段TD-LTE覆盖项目
项目及覆盖方案介绍
测试结果分析
郑许段高铁 — 全线测试情况
车次
G543/G632
时间
2014年4月9日 郑州东站 9:20开
2014年4月9日 许昌东站 11:54开
车型
CRH380AL
车损
14dB
测试类型
往返
数据测试设备
PROBE+MIFI
下载地址
221.180.22.25
1
平均RSRP
-87.27
平均SINR
13.92
平均下载速率
30.67Mbps
RSRP>-110dBm
比例
99.76%
SINR>-3
比例
99.31%
下载速率
>5Mbps比例
98.5%
 特殊时隙配比3:9:2，满足条件的情况下开启9:3:2特性算法，还可以提升下行速率10--15%左右；
通过近一周优化，（相比4月3日）平均SINR提升0.85dB，平均下载速率提升4.7Mbps。
 郑州-许昌段全程实测平均RSRP为-87dBm左右，平均SINR为14dB左右，全程下行平均吞
吐率为30.67Mbps，下行峰值速率能达到60Mbps左右！
京广高铁郑州-许昌段整体TD-LTE覆盖性能
郑许段高铁—多用户压力测试及终端感知测试

压力测试终端情况：
序号
终端类型
终端数量
1
华为D2
8
2
iPhone 5S
4
3
HTC ONE
2
4
三星 Note3
2
5
华为MIFI
7
注：1、Mifi和非4G手机或iPad链接配对进行测试；
2、测试时多终端同时进行数据业务（视频点播和拖动）操作。

测试结果：多终端同时进行数据业务时，使用顺畅，无明显卡顿，感知良好。
 4月11日，集团和各省计划部约60多人乘坐G75（郑州至许昌）和G520（返程）列车体验4G高速业务：在多用户并
发业务场景下，网页浏览极其顺畅，视频观看也非常流畅！
郑许段高铁—— 12RRU合并改造前后性能对比

选取最高速区域的12个站点，进行2小区的12个RRU合并，验证12RRU合并相对于6RRU合并的性能增益：

改造后平均吞吐率提升接近10%，列车以275km/h速度高速行驶时平均速率达到25M以上！

小区边缘性能改善明显，解决小区覆盖边缘速率掉坑问题！改造后不存在5M以下速率区域，偶尔存在10M以下速率

相同车速（250km/h）路段，12RRU合并区域和6RRU合并区域覆盖相当，平均SINR提升1.3dB，下行平均吞吐率提升10%
左右（2.5Mbps）：
RSRP
均值
(dBm)
RSRP
>-110
比例
SINR
均值
(dB)
SINR>
-3
比例
THR
(Mbps
)
低于
5M
比例
低于
10M
比例
改造前 -80.75 100% 13.02 99.50% 23.4
3%
8%
改造后 -81.96 100% 12.78 99.81% 25.33
0%
1%
平均SINR
(dB)
平均RSRP
(dBm)
THR
(Mbps)
车速区间
12RRU
合并区域
13.7
-82.92
27.05
~250km/h
6RRU
合并区域
12.38
-84.79
24.46
~250km/h
Page 38
6RRU合并区域
12RRU合并区域
6RRU合并区域
同一时速不同路段对比
RRU
RRU
RRU
RRU
RRU
RRU
cell0
cell1
改造后（12RRU合并）
同一路段合并改造前后对比
改造前（6RRU合并）
郑许段高铁—— 12RRU合并改造前后性能对比

郑州-许昌段采用12RRU合并组网技术，并实地验证了12RRU合并相对于6RRU合并的性能增益：

郑州-许昌段实测12RRU合并改造后，线路平均吞吐率提升8%；

改造区域改造前5M以下比例为3%，10M以下比例为8% ；改造后区域内5M以下比例为0%，
10M以下比例为1%，小区边缘性能改善明显；

相同车速（250km/h）路段，12RRU合并区域和6RRU合并区域覆盖相当，平均SINR提升1.3dB
，下行平均吞吐率提升10%左右（2.5Mbps）：
RSRP均值
(dBm)
RSRP>-110
比例
SINR均
值
(dB)
SINR>-3
比例
THR
(Mbps)
低于5M
比例
低于10M
比例
改造前 -80.75
100.00%
13.02
99.50%
23.4
3%
8%
改造后 -81.96
100.00%
12.78
99.81%
25.33
0%
1%
平均SINR
(dB)
平均RSRP
(dBm)
下行平均吞吐率
(bps)
车速区间
12RRU合并区域
13.7
-82.92
27053.46
~250km/h
6RRU合并区域
12.38
-84.79
24461.47
~250km/h
THANKS!