5G 高铁 SA 组网参数优化研 究

一、概述

1.1、网络概况

沪宁高铁站至新区站, 共 14. 9 公里和 4G 网络 1: 1 规划, 共计规划30 个站点, 当前已开通 29 个, 剩余 1 个站点(南站环卫所与前进花园之间)未完成建设, 当前站间距为 532m(全部开通后 514m)。

备注:

站间距:已开站点最大为南站环卫所与前进花园之间(974m) , 全部开通后为前进花园与沪宁 12 之间(7632) 和兴昌路与旺庄立交之间(763m)

站轨距:最大为沪宁 14 至铁路站轨距 432m

1.2、速率感知性能阶段性进展

经过高铁参数优化、PCI优化、邻区调优、小区合并、射频优化、公网干扰控制、联系站址挂接关系调整等手段,SA 网络下复兴号 CRH400BF的平均RSRP由-102.87dBm提升至-99.07dBm, 提升 3.8db平均SINR由10.14dB提升至13.44dB,提升3.30,覆盖率(RSRP>-110&SINR-3)由 76.75%提升至93.12%,提升16. 37%,平均下载速率由4月底的277Mbps升至当前的363Mbps(和谐号达到400Mbps以上),提升 86Mbps。

1.3、5G高铁网络性能提升

1.3.1、邻区优化

1) 小区未合并及小区合并场景下邻区关系梳理, 公网建议2层站点内添加邻区, 注意避免因邻区过多导致邻区添加不成功

2) 外部小区参数配置一致性和外部小区同频同PCI调整

1.3.2、射频优化

1) 小区性能业务验证:天线通道校正检查和单小区峰值速率验证, 确保单小区网络性能正常

2) 单小区覆盖距离评估:小区未合并状态下测试分析单小区覆盖距离, 针对覆盖异常的小区进行现场勘测和调优

3) 严控工程质量:天线严格按照规划数据(抱杆位置、 方位角、 下倾角等) 安装、 校准线按要求合理安装、 天线抱杆安装质量、 天线抱杆固定牢固等

4) 高铁覆盖场景为视距场景, 覆盖范围内不能有阻挡

5) 高铁与大网协同优化:大网64T小区与高铁小区为同频组网, 离高铁近的大网小区会对高铁小区产生干扰, 影响用户感知, 需协同优化。

1.3.3、PCI 预留

鉴于高铁高速移动场景, 小区切换会对用户感知产生影响, 建议高铁 PCI 使用预留部分, 避免与大网 PCI 混淆或冲突, 当前使用省际边界预留 PCI 段(423-503), 后续统一规划预留或者重新规划省级边界 PCI 段。

1.3.4、小区合并部署

1) 建议城区4~6个小区合并、 郊区6~12个小区合并, 高铁站点基带板建议采用高规格(最大支持6个小区)的基带板

2) 连续物理站点建议挂接在同一基带板上

3) 连续覆盖站点BBU挂接规划需考虑站间距因素, 建议将2个站点4个小区规划在同一BBU同一基带板上, 避免后续新增站点时BBU割接等调整弱覆盖新增站点

1) 新增站点在站间距、 站轨距、 站高满足需求的合理范围内优先考虑利旧、 共享和新建楼顶等场景, 可快速落地, 次选新建铁塔场景

2) 新增站点规划数据需经过实地勘测后输出可落地的方案

1.4、高铁参数研究

基于XX段高铁参数试点优化,从接入、切换、速率等方面着手进行研究,通过三轮参数优化规范,覆盖率从95.22%提升至96.1%, 下行速率从 313 提升至360Mbps


二、3. 5G 高铁覆盖标准研究

2.1、SA 与NSA 组网对比

SA组网平均RSRP为-99.14dBm ,平均 SINR为12.24dB ,覆盖率(RSRP>-110&SINR-3) 为 92.93%, 平均速率 331Mbps;

NSA组网平均RSRP为-92.33dBm,平均SINR为12.36dB ,覆盖率(RSRP>-110&SINR-3) 为 97. 22% , 5G 时长驻留比 80. 25%,综合覆盖率 78.01%(阶段性优化后),平均下载速率 211Mbps。

5G驻留时长对比,SA 全段为100%, NSA 仅 80.25%

下行速率对比,SA优于NSA下行速率120Mbps

SA和NSA高铁组网对比:NSA组网触发锚点切换或者站间SCG 变更切换,切换后需要重新添加SCG,切换添加不及时或可能由于不足导致失败,5G 时长驻留比偏差,NSA组网引入3倍于NR切换次数的锚点切换,导致平均速率体验NSA降低120Mbps。

2.2、RSRP 覆盖联合站间距分析

2.2.1、RSRP 与 SINR 及速率分析

如下图 RSRP 与下载速率对应关系:RSRP-100dbm,下载速率 300Mbps;RSRP-95dbm,下载速率350Mbps;RSRP-90dbm,下载速率 400Mbps

为保障3.5G高铁复兴号400BF测试速率能够稳定350Mbps以上, 需要保障平均RSRP电平达到-95dbm。

2.3、5G 高铁覆盖标准研究总结

2.3.1、高铁 3. 5G NR 覆盖标准研究总结

  • 设备选型:8T8R

  • 组网方式:SA组网, 当前建议NSA/SA双模

  • 切换重叠覆盖区:170m

2.3.2、基于XX高铁测试研究结论:

  • 站间距:RSRP -105dbm:370m(综合考虑CR400AF)

  • 站轨矩:100~200m, 最大不超过250m

  • 入射角:不小于20度

  • 站高:相对铁轨高度控制在15~35m

  • 下倾角:按照理论计算设置, 后续依据路测射频优化调整

  • BBU集中化:为后续小区合并提前做准备


三、3.5G高铁网络性能提升

3.1.邻区优化

1) 邻区漏配:测试分析共计优化添加邻区12条;

2) 外部小区参数一致性优化:共计优化调整44个外部小区

3) 高铁小区同频同PCI核查及优化调整

3.2、PCI 预留

鉴于高铁高速移动场景, 小区切换会对用户感知产生影响, 建议高铁 PCI 使用预留部分, 避免与大网 PCI 混淆或冲突, 当前使用省际边界预留 PCI 段(423-503), 共计调整 43个小区的PCI。

3.3、射频优化

3.3.1、射频优化调整汇总

截止目前共计上站射频 17 个站点, 涉及 19 个扇区的方位角和 27 个扇区的下倾角, 详情如下:

3.3.2、勘察输出方案建议

3.4.弱覆盖新增站点建议

3.4.1.弱覆盖路段新增站点勘察

根据最新路测数据分析, 弱覆盖共计涉及 6 个路段, 新增 7 个站点, 其中 1 个利旧,6 个新建。在勘察中, 均采用铁轨两侧, 两个备选站址供选择。

3.5.大网干扰小区优化

近期测试共累计发现大网干扰小区 47 个, 详情分布如下图, 需进行控制覆盖, 降低对于高铁的干扰。

3.6.小区合并与非合并对比

经过第一阶段射频优化后,小区合并较未小区合并前平均RSRP提升 3.25dbSINR 提升 6.82,覆盖率提升14.63%,测试下载速率提升 41Mbps。

3.7、5G高铁网络性能提升小结

邻区优化

1) 小区未合并及小区合并场景下邻区关系梳理, 公网建议2层站点内添加邻区, 注意避免因邻区过多导致邻区添加不成功

2) 外部小区参数配置一致性和外部小区同频同PCI调整

射频优化

1) 小区性能业务验证:天线通道校正检查和单小区峰值速率验证, 确保单小区网络性能正常

2) 单小区覆盖距离评估:小区未合并状态下测试分析单小区覆盖距离, 针对覆盖异常的小区进行现场勘测和调优

3) 严控工程质量:天线严格按照规划数据(抱杆位置、 方位角、 下倾角等) 安装、 校准线按要求合理安装、 天线抱杆安装质量、 天线抱杆固定牢固等

4) 高铁覆盖场景为视距场景, 覆盖范围内不能有阻挡

5) 高铁与大网协同优化:大网64T小区与高铁小区为同频组网, 离高铁近的大网小区会对高铁小区产生干扰, 影响用户感知, 需协同优化。

PCI 预留

鉴于高铁高速移动场景, 小区切换会对用户感知产生影响, 建议高铁 PCI 使用预留部分, 避免与大网 PCI 混淆或冲突, 当前使用省际边界预留 PCI 段(423-503), 后续统一规划预留或者重新规划省级边界 PCI 段。

小区合并部署

小区合并:基站侧基于上行信号判断切换, 用户在同一个逻辑小区内移动时不感知 TRP变更。

1) 建议城区4~6个小区合并、 郊区6~12个小区合并, 高铁站点基带板建议采用高规格(最大支持6个小区)的基带板。

2) 连续物理站点建议挂接在同一基带板上。

3) 连续覆盖站点BBU挂接规划需考虑站间距因素, 建议将2个站点4个小区规划在同一BBU同一基带板上, 避免后续新增站点时BBU割接等调整。

弱覆盖新增站点规划

1) 新增站点在站间距、 站轨距、 站高满足需求的合理范围内优先考虑利旧、 共享和新建楼顶等场景, 可快速落地, 次选新建铁塔场景。

2) 新增站点规划数据需经过实地勘测后输出可落地的方案。


四、高铁参数优化总结

高铁从接入、切换、速率等方面分类进行三轮参数试点研究,相关参数如下:基础配置参数

1) 上行时间对齐定时器

2) 下行 DMRS-Type

3) 下行 DMRS 最大符号长度

高铁特性开通参数(高低速路段参数差异化)

1)高速小区标识

2)上行附加DMRS位置接入性能参数1)PRACH 根序列索引

2) msg2 功率相对于基准功率的功率偏置值

3) msg4 功率相对于基准功率的功率偏置值

公共信道参数

1) CSI 周期

2) SRS 周期

3) 场景化波束

4) PUSCH 占用 PUCCH RB 资源控制开关

高速切换性能参数

1) Hypercell 小区标识

2) Hypercell 非服务 TRP 无用户时 TRS 关闭开关

3) A3 时间迟滞

4) A3 偏置

5) A3 幅度迟滞下

行性能优化参数

1) 下行附加导频 DMRS 位置

2) 下行 256QAM 自适应

3) 下行 AMC 固定步长

4) 下行干扰随机化

5) 下行 MCS 选阶表自适应开关

6) 周期 SRS 带宽切换门限

7) QCI9 不活动定时器

8) 用户周期 SRS 的带宽索引

9) 用户周期 SRS 的带宽

10) 下行切换后初始 RANK

11) 下行初始 RANK

12) 保留参数 220

上行性能优化参数1 )

上行 256QAM 开关

2) 上行干扰随机化

终端兼容性

1) HyperCell TRS 资源分配策略

4. 2、参数优化验证

通过三轮参数优化规范, 覆盖率从 95. 22%提升至 96. 1%, 下行速率从 313 提升至 360Mbps

4.2.1、PRACH 参数规划

高速小区只 支持短格式 formate C2,对普通低速宏站默认使用 长格式formate 0。前导格式与 PRACH 的子载波间隔、双工方式、 子帧配比、PUSCH 子载波间隔、RACH 子载波间隔、小区半径等因素有关。高铁大多数属于郊区场景,高铁专线覆盖站间距约 500 米,所以小区半径推荐值为 1000 米。5G PRACH Preamble 相对 LTE 的主要区别如下。

4.2.2、场景化波束参数验证

场景化波束参数设置如下:

效果评估:

6月10日修改场景化波束配置为默认场景(DEFEALT 窄波束), 通过对比10号和8号复兴号CR4000BF测试数据进行评估(10 号和 8 号数据中因服务器器原因存在调度的数据剔除(红色数据)), EXPAND_SCENARIO_1(宽波束)场景下 RSRP 平均下降 1.12dB, SINR 平均下降 3.86, MCS 平均提升 1.33 阶, CQI

平均提升 0.65,下载速率提升 8Mbps。综合考虑用户感知性能, 宽波束性能更优,高铁场景建议场景化波束配置为EXPAND_SCENARIO_1。

4.2.3、切换参数优化

切换参数设置如下:

效果评估:

高铁切换参数调整后,通过前后四趟复兴号 CR400BF 测试数据对比评估,切换时延由44.36ms 降低至39.62ms,切换时延缩短 4. 74ms。

4.2.4、下行DMRS Type 配置对比

下行DMRS Type配置参数验证设置如下:

参数验证效果评估:

6月11日修改下行DMRSType类型进行参数验证,通过和谐号 CRH380D测试数据进行评估(因服务器原因存在调度不足的数据剔除红色部分),Type1场景下 RSRP 平均下降 0.32dB, SINR 平均下降 0.28,平均 RB 数减少了 2 个,整体性能不如 Type2。

综合考虑用户感知性能, 建议场下行 DMRS Type 与大网保持一致配置为Type2。

4.2.5、高速路段固定 RANK2

高速路段固定 RANK2 参数设置如下:

效果评估:

由于复兴号 CR400BF 和和谐号 CRH380D 等车型在高速路段 RANK3 比例很低,因此评估高速路段固定RANK2 参数效果采用低穿损的CRH2C 车型进行评估,高铁高速路段固定 RANK2 参数调整后,通过前后四趟测试数据对比评估,修改后高速路段 MCS 阶数由18.03提升至20.59,提升2.56阶,下载速率由368Mbps提升至413Mbps,提升45Mbps。

调整前后高速路段不同RANK指标详情如下,高速场景在RANK3和 RANK4下CQI下降和MCS降阶导致下载速率不如 RANK2好。

4.2.6、高低速路段参数差异化

经过近期与研发联合攻关提升XX高铁整体下载速率,针对低速路段通过差异化参数配置提升低速路段下载速率,其中低速路段为高铁时速小于 120KM/H, 低速路段参数配置建议如下。

各参数影响及描述如下:

效果评估:通过对比5 月 19 日与 5 月 23 日测试数据, 低速路段参数调优后整体下载速率提升约 27Mbps。

4.3、高铁基线参数


五、 高铁概率性掉零问题攻关

5.1、SRS 资源不足导致速率掉坑

分析切换信令,在切换到PCI490小区时,基站将用户的 SRS 资源进行了删除,导致用户无 SRS 资源,Hypercell 用户在无SRS测量时测量异常,导致大量误码进而速率掉坑。

进一步分析 PCI 490 小区 SRS 资源删除原因为该小区背景用户较多,导致SRS 资源不足对于新切换入的测试用户未分配 SRS 资源,可以通过调整 SRS 周期增加 SRS 容量解决该问题, 如下表(已整理至基线参数中)。

【解决方案】

5.1.2、弱覆盖导致速率掉坑

速率掉坑点切换前后覆盖都很差, RSRP 在-110 以下, 下行高误码导致速率掉坑。

【解决方案】

1) 射频优化调整——已完成

2) 新增站点覆盖——已完成规划方案和实地勘测, 待落地开通

5.1.3、切换后 NR 注册失败导致速率掉坑

切换后下行误码正常, 但是下行速率掉坑, 下行基本无业务

终端信令跟踪看到切换后NR 核心网注册超时导致无法业务, 但是NR 注册超时前 NR的不活动定时器已经超时, 基站 CHR 未记录异常用户日志。

【解决方案】

将站间切换从 NG 切换修改为 XN 切换, 修改后复测暂未复现切换后注册失败导致速率掉坑问题。

5.1.4、UL RSRP 较差时服务TRP 乒乓切换触发大量 DTX 导致速率掉 0

在站间边缘区域切换后出现速率掉 0

基站分析发现在切换后出现大量 DTX 后出现下行来水不足和速率掉 0

DTX时刻存在频繁的TRP切换, 频繁的TRP切换会频繁触发时频偏变化, 调整不及时会触发突发上下行误码,导致速率掉0。

分析上行 RSRP 跟踪发现在乒乓 TRP 切换时段, 上行 RSRP 较弱(都在-120dB 以下),导致各个 TRP 的能量比较接近触发 TRP 误切换。可以通过参数优化提升上行 RSRP 减少TRP 误切换。

【解决方案】

5.1.5、用 户 CSI 资源调度失败

现网NSA 用户接入失败时, hypercell 场景下, 基站概率性不会主动释放用户没有释放的用户, 还挂在CSI 调度链表中;

CSI周期到达的时,会遍历用户进行CSI 调度。由于该用户接入失败,无有效的 trp 信息,最终会导致该位置的CSI资源异常无法使用。

后续接入的用户如果与该接入失败用户复用了相同位置的CSI资源,就会导致后续接入的用户无有效的CSI上报。无有效CSI上报时, 下行固定 rank1 进行调度,导致下行性能差。

【解决方案】

1) 20A SPC120e解决,已完成升级后复测,暂未复现。


六、经验总结

本案例通过对电信高铁精品SA组网的不懈研究和针对速率调零的问题定位以及优化探索,总结出5G高铁SA组网优化方案和基线参数, 快速进行5G高铁SA精品路线的建设,规范优化动作和基线参数, 全力打造高铁SA组网精品示范区,为用户提供更优质更稳定的网络体验。


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