特殊场景一-LTE高铁优化新技术试点报告

LTE高铁优化新技术试点报告单位：无线所软件室日期：2015年12月2全国高铁运营里程超1.7万公里，预计年底达1.9万公里【注】我司采用专网方案（专用设备+专用技术+专用频率规划+专用参数规划）进行高铁覆盖，已开通上万公里的高铁专网高铁现网存在终端容易脱网（主要原因是高通芯片纠偏性能差）、公网用户抢占专网资源、公专网同频干扰等问题，为建设4G精品网，保持先发优势，需针对性进行优化背景注：截止15年7月为打造4G高铁精品网，需针对现网问题进行专门优化3根据集团计划部安排，2015年11月初在江苏进行高铁优化新功能试点测试选择京沪高铁苏州到昆山段18个站点及周边公网作为测试区域高铁专网最多12RRU小区合并，平均站间距900米F+D双层覆盖，其中F与公网10M交叠测试安排4下行预纠偏•技术原理•测试结果•应用建议低速用户迁出高速用户迁入频率交叠公专网协同目录5需求来源高通芯片下行纠偏性能弱，高速场景（尤其是D频段）容易因频偏过大发生脱网等问题。（高通已有优化版本，纠偏能力从±500Hz提升到±1000Hz，但iPhone5s等老旧芯片机型无法升级）合并小区内不同抱杆中间位置，终端收到的不同RRU的信号幅度相近，但多普勒频移相反，对下行接收性能影响较严重预纠偏－技术原理根据上行频偏信息对小区下行信号统一进行预纠偏处理，各合并小区独立纠偏优化基站基于SRS和PUSCH测量用户上行频偏，使用多用户的均值对下行信号进行小区级预纠偏会车时不进行预纠偏，算法仅当小区内绝大多数用户频偏方向一致时才开启主要作用于合并小区内抱杆中间区域，算法仅当相邻RRU接收功率差满足一定门限（15dB）时才开启目前不支持小区间的预纠偏技术原理6预纠偏－测试结果预纠偏有效改善高通老终端脱网问题，下载速率提升明显特性开关状态RRC连接建立成功率(%)ERAB建立成功率(%)无线接通率(%)RRC重建比例(%)RRC重建成功率(%)无线掉线率(%)切换成功率(%)下行预纠偏关98.7899.6398.413.9042.660.17297.18下行预纠偏开98.8699.6698.523.6544.160.16597.47性能测试特性开关状态车次吞吐量(kbit/s)增益AVGRSRP(dBm)AVGSINR(dB)DLMCS0DLMCS1Code0BLER1st(%)PDCCHDLGrantDLRB下行预纠偏关G12225865---89.8816.4616.2414.968.0862388下行预纠偏开G1173068618.6%-87.8316.9217.1516.147.2563189G216262711.5%-91.3916.8916.2915.197.7362090拉网测试•海思MifiFTP下载，锁D频段•拉网速率提升10%+特性开关状态车次脱网次数脱网时长(秒)驻留专网时长(秒)总时长(秒)专网驻留时长比例下行预纠偏关G7197419849569371.4%G226123426750153.3%下行预纠偏开G11732268570796.9%G2161770471199%全天KPI指标略有提升•IPhone5S空闲态保持测试•关预纠偏时锁D频段后终端异常，脱网后长时间无法返回专网•开预纠偏后脱网次数减少，且脱网后能快速返回，脱网时长大幅降低，专网驻留时长比例提高36%7预纠偏－应用建议多普勒频移较大区域建议开启预纠偏功能。专网采用D频段建设且站轨距较小时，多普勒频偏最大，采用高通老芯片的终端容易脱网，建议开启预纠偏功能提升用户体验其它区域建议按需开启预纠偏功能。预纠偏功能主要针对抱杆中间区域（RRU信号幅度相近但多普勒频移相反），可提高下行SINR，提升下载速率建议合理划分Sector目前单小区最多支持6个Sector，预纠偏算法需要各Sector线性分布才能发挥作用现网部分站点采用增加RRU等方式进行覆盖增强，如未重新合理划分Sector，可能出现同一抱杆上同覆盖方向的两个RRU分属不同Sector的情况，影响预纠偏效果注意事项开启低速迁出等功能以降低对低速用户的影响对于接入专网的低速公网用户，预纠偏功能开启后频偏可能增大。虽然影响时间不长（列车经过抱杆中间区域的单个sector的时间约5s），但仍可能引起下行失步等问题可适当限制预纠偏最大值，即仅进行部分频偏补偿，兼顾专网和公网用户性能可开启低速用户迁出功能，尽可能避免公网用户驻留专网8下行预纠偏低速用户迁出•技术原理•测试结果•应用建议高速用户迁入频率交叠公专网协同目录9需求来源江浙等省份高铁沿线存在较多居民区、厂房等，且高铁沿线专网信号通常强于公网，大量公网用户容易接入专网，占用专网控制信道和业务信道资源，影响高铁用户体验低速用户迁出－技术原理专网基于频偏信息识别低速用户，并通过切换等方式迁移到同覆盖公网基站基于上行频偏测量结果和UE切换历史信息判断用户移动速度专网基站配置高速邻区和低速邻区，对于低速用户，根据测量结果将其切换到公网。周期性启动迁移，且为避免信令风暴，限制单周期内切换用户数公网基站不配置专网邻区，迁出的用户不会因乒乓切换返回专网技术原理专网专网专网公网公网公网低速UE高速UE低速UE10低速迁出－测试结果低速迁出能有效减少接入专网的公网用户，KPI、拉网速率略有提升性能测试拉网测试•拉网速率略有提升网元每小时平均迁出用户数每小时最大迁出用户数平均用户数（低速迁出开）平均用户数（低速迁出关）用户数减少比例L58A66124.6719823.8532.2926.2%L5864181.1318622.3028.7222.3%L58A6969.4215818.9129.7936.5%L5863B132.5820235.5254.0134.2%ALL101.9520225.1536.2029.8%•低速迁出功能正常，可有效降低专网内的公网用户数，减少10个•现网刚完成D频段扩容，专网内公网用户数不多，迁出比例约30%，低于预期专网KPIRRC连接建立成功率ERAB建立成功率无线接通率无线掉线率切换成功率低速迁出关98.6199.8598.470.04097.93低速迁出开98.8499.8398.680.04697.57公网KPIRRC连接建立成功率ERAB建立成功率无线接通率无线掉线率切换成功率小区平均用户数低速迁出关99.8199.9899.790.0799.4213.05低速迁出开99.8199.9899.790.0899.4013.21•公网KPI正常波动，平均用户数略有增加•专网KPI正常波动特性开关车次PDCPThroughputDL(kbps)PDCPThroughputUL(kbps)DLRSRP(dBm)AverageSINR(dB)DLMCSCode0DLMCSCode1ULAverageMCSDLRB(Real)ULRB(Real)低速迁出关G459237863516-83.9715.0815.3115.2620.678447G150191693107-88.1313.9714.6413.6317.428649低速迁出开G117215243477-87.3414.4115.5914.6818.798352G140233593794-83.9514.5314.3913.7319.249154增益4.49%9.78%0.40-0.060.01-0.24-0.032511低速迁出－应用建议专网内公网用户较多场景建议开启低速迁出现网部分专网小区内公网用户数可达200，占用大量RRC连接、PUCCH、SRS资源，影响高速用户的接入和业务体验，建议开启低速迁出功能低速用户较多场景还可考虑专网收缩覆盖、减少小区合并数量等方式降低吸收的公网用户数，也可考虑专网载波扩容等方式进一步提升承载能力专网内低速用户较少场景不建议开启现网存在迁出用户重新接入、CSFB返回等情况，难以实现低速用户的100%迁出专网内低速用户较少时对专网用户体验影响较小，无需特殊处理后续推动基站支持高速用户优先调度功能，少量低速用户的影响进一步降低站台等车速较低场景不建议开启基于多普勒频移测速存在一定误差，车速较低时难以区分公网用户和专网用户，低速迁出功能难以发挥效果建议12下行预纠偏低速用户迁出高速用户迁入•技术原理•测试结果•应用建议频率交叠公专网协同目录13需求来源为实现公专网隔离，避免公网用户接入专网占用资源，现网公网通常不配专网邻区，当高速用户因各种原因（如iPhone5s因频偏过大工作异常）脱离专网后难以返回专网，影响高铁用户体验高速用户迁回－技术原理公网基站基于切换历史信息识别高速用户，并通过重定向方式迁回专网公网基站频偏测量能力较弱，采用UE切换历史信息判断用户移动速度高速用户在公网约10S发生一次切换，如用户短期内连续发生多次切换（如30S3次）则判定为高速用户公网基站不配置专网邻区，通过重定向将高速用户迁回专网技术原理14高速迁回－测试结果高速迁回功能可实现预期功能，对KPI无影响性能测试拉网测试•IPhone5S终端进行拉网测试•高速迁回功能正常，能将高速用户重定向回专网•公网KPI正常波动•专网KPI正常波动，平均用户数略有增加公网KPIRRC连接建立成功率(%)ERAB建立成功率(%)无线接通率(%)无线掉线率(%)切换成功率(%)高速迁回关99.5199.9299.430.3399.03高速迁回开99.6099.9599.550.2099.09专网KPIRRC连接建立成功率(%)ERAB建立成功率(%)无线接通率(%)无线掉线率(%)切换成功率(%)小区平均用户数高速迁回关99.0999.8398.920.0598.8013.51高速迁回开99.0999.8698.950.0599.0416.92特性开关状态车次脱网次数驻留公网时长(秒)驻留专网时长（秒）总时长（秒）重定向专网的次数高速重定向关闭G706131485406880高速重定向开启G70614515156131脱网时长返回专网方式未重定向回专网原因第一次34s算法重定向第二次2s重新入网公网停留时间太短第三次18s重新入网公网停留时间太短第四次2s重新入网公网停留时间太短15高速迁回－应用建议建议仅在脱网情况非常严重且附近公网覆盖较好场景开启高速迁回终端脱网到公网需成功建立RRC连接并连续多次切换成功才能触发迁回，对附近公网的覆盖要求较高高铁沿线公网需较大规模开启此功能，部署难度较大终端纠偏性能提升（高通芯片最新版本已大幅提高纠偏能力），同时专网进行覆盖优化并部署预纠偏等功能，预计终端脱网概率会大幅降低建议16下行预纠偏低速用户迁出高速用户迁入频率交叠公专网协同•技术原理•测试结果•应用建议目录17需求来源苏州等地公网F频段使用较广，且F频段带宽有限（仅30M），高铁沿线清频难度较大，为提高频谱利用率，高铁专网与公网均20M组网，但存在10M频率交叠（公网中心频点1895，专网中心频点1905），存在较强的相互干扰，影响公专网性能频率交叠公专网协同－技术原理根据列车到来情况，采用专网休眠，公网PRB退让方式实现交叠频段的干扰协调列车到达时，专网激活并使用全带宽工作，公网限制PRB调度，仅使用非交叠的10M带宽列车驶离时，专网休眠，公网使用全带宽工作公专网基于eCO进行协同，提前一个小区通知列车到达信息技术原理18频率交叠公专网协同－测试结果公专网协同可略微提升公网、专网KPI指标性能测试•公网KPI略有提升，交叠频段上行干扰下降明显•专网KPI略有提升，频谱效率略有提升-117-112-107-10204812162024283236404448525660646872768084889296干扰协同开启前干扰协同开启后公网KPIRRC连接建立成功率ERAB建立成功率无线接通率无线掉线率切换成功率小区平均用户数上行干扰平均值干扰协同关99.7599.5699.310.24198.427.