中国电信LTE高铁无线网络解决方案

LTE高铁无线网络解决方案

高铁普遍存在的三大挑战：多普勒频偏、频繁切换、穿透损耗大多普勒频偏带来的接收机解调性能恶化超高速移动导致切换区不足及频繁切换新型全封闭高速列车带来的高穿透损耗不同频段上行最大多普勒频偏（Hz）Cell1Cell2Cell3Cell4Cell5

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，切换失败几率大大增加列车350km/h运行时每7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LTE1.8GLTE2.1GCDMA800M普通列车铁质121212CRH1(庞巴迪列车)不锈钢242424CRH2(部分动车)中空铝合金141414CRH3(京津城际)铝合金292924CRH5(阿尔斯通)中空铝合金222220不同列车不同频段的穿透损耗（dB）高铁覆盖多普勒频偏、切换频繁、穿透损耗大的挑战在LTE时代影响更大上行最大多普勒频偏速度800M1800M2100M2600M200km/h296667778963250km/h3708339721204300km/h444100011671444350km/h519116713611685450km/h667150017502167Page2目录1.高铁建设的挑战2.高铁无线网络规划方案3.华为高铁端到端解决方案4.高铁案例分享Page3两种不同的高铁覆盖方案对比特点：专用小区在规划上和普通大网小区分开特点：小区在规划上和普通大网完全一样技术点专用站址/小区方案周边站址/小区方案覆盖方式针对性强，对高铁专用站址/小区进行专门规划，深度覆盖效果好普通站址/小区覆盖，高铁深度覆盖弱重选/切换高铁专用小区，很容易实现多RRU共小区，重选切换少，用户体验较好普通小区，不好实现多RRU共小区，切换多，用户体验较差站点布局可利旧现网站点资源，专用站址/小区需尽量靠近铁路，站间距、站轨距要求稍高，选点难度稍大利旧现网站点资源，站间距、站轨距要求相对更加宽松，选点要求相对较低，工程难度小网络优化由于专门规划小区，可有针对性优化，便于调整高铁与高铁周边区域同时覆盖难以兼顾，不好优化品牌收益大部分利旧现网站点资源，部分地方需增加少量站址，但同时也能带来更好的用户体验，小投资，大收益，品牌效益好；基本利旧现网站点资源，极少量地方可能需增加站址，用户体验相对较差，投资少，品牌效益一般专用站址/小区覆盖周边站址/小区覆盖建议采用专用站址/小区覆盖高铁，兼顾投资和用户体验Page4高铁4G覆盖需要综合考虑、协同规划基站距铁路垂直距离PCI/PRACH规划切换带设置天面设计…其它各类特殊场景解决方案站点规划方案容量规划方案覆盖规划方案参数规划方案总体规划原则：最大可能利旧已有站点资源；采用专用站址/小区覆盖高铁线路，尽可能采用两扇区覆盖。Page5高铁站点规划—天馈选项和设计高铁天线选型建议：为增加基站的覆盖距离，减少切换次数，高铁场景可采用高增益窄波瓣天线对进行覆盖。高增益窄波瓣天线通常可以做到增益18～21dBi，波瓣宽度约35度高铁天线RF推荐：方位角：不同入射角对应的穿透损耗不同，入射角越小，穿透损耗大。实际测试表明，当入射角小于10°以后，穿透损耗增加的斜率变大，因此方位角设置中应保证天线与铁路夹角大于10度下倾角：高铁场景天线下倾设置原则与宏站相同，即天线上垂直波瓣3dB为准边缘h600m100mθ天线相对高度20253035下倾角5667窄带波束天线降低旁瓣干扰35°65°80%成本20%覆盖如果高铁基站站轨距小于100米，为避免对周边区域覆盖过多，同时增大站间距，优先采用窄波束高增益天线；站轨距过大不建议采用窄波束高增益天线，避免覆盖空洞参数规划容量规划覆盖规划站点规划Page6高铁站点规划—站址

站点离铁轨距离：据无线信号传播特点，信号入射角越小，穿损越大，通常建议入射角大于10度考虑到天线水平波瓣在90度方向增益约为0dBi，为保证不出现塔下黑，根据链路预算，建议站点离铁轨距离不超过300m车体dθr站间距覆盖半径基站离铁轨距离(m)5003506210006001061500850150

站点高度：在站高规划中，需要综合考虑天线入射效果以及天线倾角可调范围，考虑点如下：天线物理下倾建议不超过10度，站高过高会导致下倾太大站高设计需保证信号直射径能从列车玻璃穿透，减少信号从车顶穿透几率高架桥梁车体天线主瓣对准列车顶部α车高3.89m桥高11md信号入射角基站离铁轨距离(m)相对站高说明10度10018垂直半波宽度8度。则α约为8度1502520034高铁红线外建站，综合LTE要求，建议相对站高在20～35m，站点离铁轨距离在100～300m参数规划容量规划覆盖规划站点规划Page7LTE高铁站点规划—重叠覆盖距离合理的重叠覆盖区域规划是实现业务连续的基础，重叠覆盖区域过小会导致切换失败，过大会导致干扰增加，影响用户业务感知考虑单次切换时，重叠距离=2*(电平迟滞对应距离+切换触发时间对应距离+切换执行距离)。高铁小区间重叠覆盖距离建议为200m重叠覆盖站间距重叠覆盖带设计速度(km/h)

过渡区A(m)

切换区B(m)

切换重叠需求距离(m)

20050241482505030160300503517035050411824005047194A：信号到满足切换电平迟滞（2dB）需要的距离；并且考虑防止信号波动需重新测量而影响切换的距离余量B：320ms：终端测量上报周期+切换时间迟滞100ms：切换执行时延主邻电平相等320ms100msA:过渡区B：切换区域对称满足切换电平要求位置参数规划容量规划覆盖规划站点规划Page8城区，根据实际容量采用合适的共小区方案；郊区，建议采用2~6RRU共小区；农村，建议采用6~12RRU共小区；隧道及隧道群场景，建议全线共小区。高铁站点规划—多RRU共小区规划原则RRURRURRURRURRURRU隧道RRU1RRU2RRU1RRU2RRU1RRU2郊区/农村RRU1RRU2RRU1RRU2RRU1RRU2城区cell0cell0cell1cell2综合考虑大网用户的容量和性能，统筹规划，合理选择RRU共小区方案参数规划容量规划覆盖规划站点规划综合考虑大网用户的容量和性能，统筹规划，合理选择RRU共小区方案高铁覆盖规划—链路预算（精品高铁标准）LTE边缘速率：下行4Mbps/上行256kbps城区：站高35m，发射功率40w，车体穿损29dB，小区覆盖半径420m，背靠背站间距可以达到800m。考虑小区边界切换重叠区，站间距可以达到600m。郊区：站高35m，发射功率40w时，车体穿损29dB，小区覆盖半径920m，背靠背站间距可以达到1800m。考虑小区边界切换重叠区，站间距可以达到1600m。参数规划容量规划覆盖规划站点规划SCHCellRadiusDimensioningMorphologyUrbanSuburbDataChannelTypePUSCHPDSCHPUSCHPDSCHDuplexModeFDDFDDUserEnvironmentIndoorIndoorSystemBandwidth(MHz)20.020.0ChannelModelEVA120EVA120MIMOScheme1×42×2SFBC1×42×2SFBCCellEdgeRate(kbps)256.004000.00256.004000.00MCSQPSK0.31QPSK0.30QPSK0.31QPSK0.30TxMaxTotalTxPower(dBm)23.0046.0023.0046.00AllocatedRB463463RBtoDistributePower41004100SubcarrierstoDistributePower481200481200SubcarrierPower(dBm)6.1915.216.1915.21TxAntennaGain(dBi)0.0018.000.0018.00TxCableLoss(dB)0.000.500.000.50TxBodyloss(dB)0.000.000.000.00EIRPperSubcarrier(dBm)6.1932.716.1932.71RxRxNoiseFigure(dB)2.307.002.307.00ReceiverSensitivity(dBm)-132.44-127.24-132.44-127.24RxAntennaGain(dBi)18.000.0018.000.00RxCableLoss(dB)0.500.000.500.00RxBodyloss(dB)0.000.000.000.00NeighborLoad50.00%50.00%50.00%50.00%InterferenceMargin(dB)0.883.580.883.58MinSignalReceptionStrength(dBm)-149.06-123.66-149.06-123.66PathLoss&CellRadiusPenetrationLoss(dB)29.0029.0029.0029.00Std.ofShadowFading(dB)6.206.206.206.20AreaCoverageProbability95.00%95.00%95.00%95.00%ShadowFadingMargin(dB)4.354.354.354.35PathLoss(dB)121.90123.01121.90123.01PropagationModelCost231-HataCost231-HataeNodeB/UEAntennaHeight(m)35.001.5035.001.50Frequency(MHz)1775187017751870CellRadius(km)0.420.430.920.95高铁覆盖规划—高铁站间距（精品高铁标准）参考已有高铁省份（江苏）实际方案，规划建议如下：站高：为保障高铁线路覆盖效果，天线相对铁轨高度在10-30m为宜，如果站轨距远，可以适当高一些。站轨距：

城区：铁路沿线非高铁用户较多，以减少周边用户对高铁网络的话务为目的，建议在满足覆盖及频偏要求的情况下，尽

量减小站轨距，推荐在200米左右。

郊区：铁路沿线非高铁用户较少，站轨距可适当放宽，但考虑覆盖距离，推荐在300米左右。RRU背靠背方案2T2R，2*20W2T4R，2*20W2T4R，2*40W2T4R，2*60W站间距建议（km）0.25-0.40.5-0.60.5-0.60.5-0.6城区RRU背靠背方案2T2R，2*20W2T4R，2*20W2T4R，2*40W2T4R，2*60W站间距建议（km）0.8-1.11.2-1.61.2-1.61.2-1.6郊区注：1、表中站间距建议值前面为20m站高推荐值，后面为35m站高推荐值，车体穿损29dB，站间距已经减去200m的重叠切换区。2、站间距受站高、站轨距、车体穿损、环境遮挡等因素影响较大，实际规划时需结合当地高铁线路情况具体规划。

参数规划容量规划覆盖规划站点规划SCHCellRadiusDimensioningMorphologyUrbanSuburbDataChannelTypePUSCHPDSCHPUSCHPDSCHDuplexModeFDDFDDUserEnvironmentIndoorIndoorSystemBandwidth(MHz)15.015.0ChannelModelEVA120EVA120MIMOScheme1×42×2SFBC1×42×2SFBCCellEdgeRate(kbps)256.004000.00256.004000.00MCSQPSK0.31QPSK0.30QPSK0.31QPSK0.30TxMaxTotalTxPower(dBm)23.0046.0023.0046.00AllocatedRB463463RBtoDistributePower475475SubcarrierstoDistributePower4890048900SubcarrierPower(dBm)6.1916.466.1916.46TxAntennaGain(dBi)0.0018.000.0018.00TxCableLoss(dB)0.004.000.004.00TxBodyloss(dB)0.000.000.000.00EIRPperSubcarrier(dBm)6.1930.466.1930.46RxRxNoiseFigure(dB)2.307.002.307.00ReceiverSensitivity(dBm)-132.44-127.24-132.44-127.24RxAntennaGain(dBi)18.000.0018.000.00RxCableLoss(dB)4.000.004.000.00RxBodyloss(dB)0.000.000.000.00NeighborLoad50.00%50.00%50.00%50.00%InterferenceMargin(dB)0.883.580.883.58MinSignalReceptionStrength(dBm)-145.56-123.66-145.56-123.66PathLoss&CellRadiusPenetrationLoss(dB)29.0029.0029.0029.00Std.ofShadowFading(dB)6.206.206.206.20AreaCoverageProbability95.00%95.00%95.00%95.00%ShadowFadingMargin(dB)4.354.354.354.35PathLoss(dB)118.40120.76118.40120.76PropagationModelCost231-HataCost231-HataeNodeB/UEAntennaHeight(m)35.001.5035.001.50Frequency(MHz)1775187017751870CellRadius(km)0.330.370.730.82功分方案2T2R2*20W2T4R2*20W2T4R2*40W2T4R2*60W站间距建议（km）0.15-0.250.3-0.40.3-0.40.3-0.4城区郊区高铁功分方案规划建议如下：成本：由于单个站点可以节省一个RRU，在某些固定小站间距场景，功分方案可降低单站成本站间距：功分后，单个扇区发射功率减少3dB，功分器插损0.5dB，另外馈线损耗0.5dB，总计损耗4dB，站间距将缩小20%~30%。参数规划容量规划覆盖规划站点规划高铁覆盖规划—功分方案站间距（精品高铁标准）功分方案2T2R2*20W2T4R2*20W2T4R2*40W2T4R2*60W站间距建议（km）0.6-0.80.9-1.20.9-1.20.9-1.2注：表中站间距建议值前面为20m站高推荐值，后面为35m站高推荐值，站间距已经减去200m的重叠切换区。高铁覆盖规划—链路预算（普通高铁标准）LTE边缘速率：下行4Mbps

/上行256kbps城区：站高35m，发射功率40w，车体穿损24dB，小区覆盖半径580m，背靠背站间距可以达到1100m。考虑小区边界切换重叠区，站间距可以达到900m。郊区：站高35m，发射功率40w时，车体穿损24dB，小区覆盖半径1280m，背靠背站间距可以达到2500m。考虑小区边界切换重叠区，站间距可以达到2300m。参数规划容量规划覆盖规划站点规划SCHCellRadiusDimensioningMorphologyUrbanSuburbDataChannelTypePUSCHPDSCHPUSCHPDSCHDuplexModeFDDFDDUserEnvironmentIndoorIndoorSystemBandwidth(MHz)20.020.0ChannelModelEVA120EVA120MIMOScheme1×42×2SFBC1×42×2SFBCCellEdgeRate(kbps)256.004000.00256.004000.00MCSQPSK0.31QPSK0.30QPSK0.31QPSK0.30TxMaxTotalTxPower(dBm)23.0046.0023.0046.00AllocatedRB463463RBtoDistributePower41004100SubcarrierstoDistributePower481200481200SubcarrierPower(dBm)6.1915.216.1915.21TxAntennaGain(dBi)0.0018.000.0018.00TxCableLoss(dB)0.000.500.000.50TxBodyloss(dB)0.000.000.000.00EIRPperSubcarrier(dBm)6.1932.716.1932.71RxRxNoiseFigure(dB)2.307.002.307.00ReceiverSensitivity(dBm)-132.44-127.24-132.44-127.24RxAntennaGain(dBi)18.000.0018.000.00RxCableLoss(dB)0.500.000.500.00RxBodyloss(dB)0.000.000.000.00NeighborLoad50.00%50.00%50.00%50.00%InterferenceMargin(dB)0.883.580.883.58MinSignalReceptionStrength(dBm)-149.06-123.66-149.06-123.66PathLoss&CellRadiusPenetrationLoss(dB)24.0024.0024.0024.00Std.ofShadowFading(dB)6.206.206.206.20AreaCoverageProbability95.00%95.00%95.00%95.00%ShadowFadingMargin(dB)4.354.354.354.35PathLoss(dB)126.90128.01126.90128.01PropagationModelCost231-HataCost231-HataeNodeB/UEAntennaHeight(m)35.001.5035.001.50Frequency(MHz)1775187017751870CellRadius(km)0.580.601.281.32高铁覆盖规划—高铁站间距（普通高铁标准）参考已有高铁省份（江苏）实际方案，规划建议如下：站高：为保障高铁线路覆盖效果，天线相对铁轨高度在10-30m为宜，如果站轨距远，可以适当高一些。站轨距：

城区：铁路沿线非高铁用户较多，以减少周边用户对高铁网络的话务为目的，建议在满足覆盖及频偏要求的情况下，尽

量减小站轨距，推荐在200米左右。

郊区：铁路沿线非高铁用户较少，站轨距可适当放宽，但考虑覆盖距离，推荐在300米左右。RRU背靠背方案2T2R，2*20W2T4R，2*20W2T4R，2*40W2T4R，2*60W站间距建议（km）0.5-0.60.7-0.90.7-0.90.7-0.9城区RRU背靠背方案2T2R，2*20W2T4R，2*20W2T4R，2*40W2T4R，2*60W站间距建议（km）1.3-1.71.8-2.31.8-2.31.8-2.3郊区注：1、表中站间距建议值前面为20m站高推荐值，后面为35m站高推荐值，车体穿损24dB，站间距已经减去200m的重叠切换区。2、站间距受站高、站轨距、车体穿损、环境遮挡等因素影响较大，实际规划时需结合当地高铁线路情况具体规划。

参数规划容量规划覆盖规划站点规划高铁覆盖规划—隧道场景方案常见的两种短隧道覆盖方案对比：（<1000m）泄漏电缆BBU＋RRU定向天线BBU＋RRU定向天线定向天线隧道覆盖方案泄露电缆隧道覆盖方案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，切换区域切换区域隧道泄漏电缆BBU＋RRU基站天线洞顶天线基站天线洞顶天线泄漏电缆隧道2隧道1切换区域切换区域长隧道覆盖：（>1000m）连续隧道覆盖：隧道内采用泄露电缆进行覆盖，两侧洞口采用定向天线朝外延伸，增大室外宏站与隧道区域的重叠覆盖带区域，保证切换的顺利完成参数规划容量规划覆盖规划站点规划Page15高铁覆盖规划—隧道场景泄露电缆覆盖估算非小区边界RRU间距建议不大于1km，小区边界RRU间距不大于0.8km隧道内重叠覆盖估算方法同宏站，估算结果为400km/h左右时，隧道内小区间重叠覆盖区域按200米计算；考虑一定余量，LTERRU间距推荐如下非小区边界RRU间距建议1km，小区边界RRU间距不大于0.8km；PLmax=PRRU–(LPOI+Pdes+L1+L2+L3+L4)；各参数说明如下：PRRU：RRU的输出功率LPOI：POI系统的插损，一般设计要求POI插损小于6dB，此处取5dBPdes：接收端的覆盖电平要求，此处为-110dBmL1：泄露电缆95%2m处的耦合损耗L2：人体损耗，LTE主要为数据业务，暂不考虑人体损耗，默认取0dBL3：宽度因子，L3=20lg(d/2)，d为移动台距离漏缆的距离L4：车体穿损。隧道内泄露电缆覆盖估算隧道内泄露电缆覆盖估算工作频率MHz1870最大发射功率dBm46基站天线增益dBi0馈线和接头损耗dB0.5导频功率dBm15.2终端接收电平dBm-110车厢穿透损耗dB19宽度因子dB9.5POI插损dB5衰弱余量dB3最大允许路损dB88.7耦合损耗dB66漏缆百米损耗dB3.85单RRU覆盖距离m590参数规划容量规划覆盖规划站点规划注：由于漏缆一般安装于列车车窗附近的高度，窗体穿透损耗较低，因此此处穿透损耗考虑由24dB降为19dB。进站候车出发出站实现高铁站CDMA+LTE同步覆盖，满足大型高铁站大话务需求高铁覆盖规划—大型高铁站LampSite覆盖方案DCUCDMARRULTECDMALTECDMALTECDMALTECDMALampSite满足大型高铁站大话务需求pRRU3901pRRU3901参数规划容量规划覆盖规划站点规划高铁覆盖规划—高架桥方案对于长度小于2km的桥梁，在桥的一头选

择1个小区可以满足覆盖要求超过2km或者1个小区不能满足覆盖要求，

建议通过增加站址提升覆盖部分桥梁有一定弯度，天线可对准桥面中

部覆盖，并针对具体场景条件选择不同

波束宽度和增益的天线。开放式桥梁：桥面传播环境空旷，桥上站址选择困难，工程条件非常有限封闭式桥梁：金属框架包围，框架对信号有遮挡效应封闭式桥梁，需充分利用桥梁上的金属支

架挂放天线，逐段覆盖天线采用小增益窄波束定向天线，天线主

瓣沿桥面方向双向覆盖如果桥梁较长，采用多RRU级联共小区覆

盖参数规划容量规划覆盖规划站点规划大于2kmPRACH根序列规划：PRACH信道用作随机接入，是用户进行初始连接、切换、连接重建立的保障。高铁场景PRACH规划方法与普通宏网存在较大不同需要按照高速场景的要求根据半径和Ncs去选择根序列小区半径按宏网络的推荐值设置即可；不允许出现与近距离的宏站小区采用相同的PRACH根序列，即复用层数少于等于1，复用距离小于城区4km，郊区10Km。高铁跟序列规划可使用U-net的规划工具进行合理规划，若手工规划，请参考最大间隔，进行间隔规划。PCI和PRACH参数规划(LTE）PRACH规划PCI规划PCI规划：PCI用于区分不用小区，在终端下行同步时使用，高铁PCI规划原则与宏站基本相同同频邻区中不能出现相同PCI保证高铁小区与路线上的前后小区PCI模3错开，同时与相近宏网强邻区PCI模3错开基于高铁线状特征，建议主覆盖小区的RACH小区复用距离为5Km高铁参数规划—PCI和PRACH规划参数规划容量规划覆盖规划站点规划高铁参数规划—高铁网络切换策略规划原则同频建网，切换策略与宏网的切换策略保持一致，个别场景可考虑单独优化；候车厅&站台：将检票走廊或候车厅控制为切换带，切换门限建议设置成易于往站台方向切换，但不易于往候车厅方向切换；高铁沿线覆盖应尽量形成链形覆盖，切换关系尽量简单，减少高铁覆盖小区与高铁小区间的重叠覆盖隧道覆盖场景：尽量避免隧道内切换，隧道长度在一个SFN小区以内，将共小区切换带规划在隧道外一定距离处（建议不要将切换带刚好设置在隧道口处），洞口采用高增益天线将覆盖引到隧道外；专用小区覆盖场景：与周围公网互配双向邻区，便于公路与铁路交叉以及下穿铁路等场景下普通用户的切换；通过设置CIO让高速用户更容易在高铁小区内部切换，同时增加高速用户往低速小区切换的难易程度（需要offset和hyst同时设置，以达到高铁小区内容易切换，同时又不会乒乓；高速用户同时不易切换到低速小区中）；站台铁路沿线高铁覆盖网络检票走廊双向切换区域互配双向邻区车站室内覆盖互配双向邻区宏网络铁路沿线高铁覆盖网络宏网络参数规划容量规划覆盖规划站点规划Page20目录1.高铁建设的挑战2.高铁无线网络规划方案3.华为高铁端到端解决方案4.高铁案例分享Page21华为自研芯片独家支撑LTE高铁组网12RRU小区合并华为14年基带板规格翻倍，支持高铁12RRU共小区组网，大幅度减少切换和重选次数，提升高铁用户的业务体验。主干光缆单模尾纤BBU12RRU合并为一个小区华为率先完成现网LTE高铁12RRU合并组网，保障高铁用户切换体验优于宏网基于华为自研基带芯片的LTE基带板，基带处理能力领先业界2倍，完美支持12RRU（2T2R/2T4R@20M）小区合并；12RRU合并小区覆盖距离达到9km，相对6RRU合并，切换次数减少50%；300km/h切换时延110秒，用户感知好。后续扩容2*20M双载波（1.8G+2.1G），小区合并规格不变，无需调整网络结构，简化工程施工难度，降低后期投资。UBBPd12RRU小区合并能力逻辑小区覆盖范围切换频率（300km/h）2RRU1.5km18s4RRU3km36s6RRU4.5km55s12RRU9km110sPage22华为领先频率纠偏算