高铁场景LTE基站地理分布影响分析.docx
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高铁场景LTE基站地理分布影响分析
高铁场景LTE基站地理分布影响分析
CL集中优化项目组
2018.08.24
概述
高铁覆盖效果受站间距、站轨距、天馈参数、地理环境、参数配置等诸多因素影响,2018年中国XX河北分公司开展了针对高铁覆盖的规划和优化工作。
优化小组基于京广深、京沪、京哈、津秦高铁测试数据,重点对LTE基站地理分布与LTE覆盖率进行了关联分析,为后期高铁新建规划提供理论支撑。
关键词:
LTE覆盖率(RSRP和sinr满足条件的采样比例)
RSRP优良率(RSRP>-105dbm的采样比例)
SINR优良率(SINR>-3db的采样比例)
一、高铁覆盖评估
高铁LTE基础网络指标包括:
覆盖率、平均RSRP、平均SINR、上传和下载速率、上传和下载优良比。
高铁感知体验指标:
页面首包时延、微信传图速率、视频速率等。
LTE覆盖率是保障其他感知类指标的基础,覆盖率与RSRP和sinr的采样优良率有关。
1、LTE覆盖率
LTE覆盖率=
×100%
从上述公式可以看出,LTE覆盖率受限于”参考信号电平”(RSRP)和”信号与干扰加噪声比”(SINR)。
LTE覆盖率是评估高铁网络性能的基础指标,该指标直接影响数据上传/下载速率、页面打开时延等感知性能指标,覆盖率提升是高铁LTE网络优化首要内容。
2、RSRP
RSRP是用户接入的基础保障,主要受以下因素影响:
✧基站发射功率
✧基站带宽和容量
✧上下行干扰情况
✧RF参数,如天线俯仰角、高度、下倾角、增益等
✧覆盖区域地理特性
本文采用RSRP优良率来评估高铁基站的电平覆盖情况,即该基站在高铁场景RSRP>-105的采样比例。
3、SINR
SINR直接影响LTE用户的感知体验,主要受以下因素影响:
✧覆盖电平强度
✧邻区干扰和外部干扰
✧参数规划合理性
✧基站负荷情况
本文采用SINR优良率对高铁质量性能进行评估,SINR优良率为高铁场景SINR>-3db的采样比例。
二、站间距影响
提取京广深高铁邯郸、邢台段,京哈秦皇岛段、京沪沧州段高铁测试数据,结合LTE工参数据,进行下列分析。
图1.分析思路和数据处理流程
1、LTE覆盖率
覆盖率指标受RSRP和SINR共同影响,与站间距呈一定的线性关系。
图2.高铁站间距与LTE覆盖率关系
2、RSRP优良率
高铁RSRP优良率与站间距线性关系比较明显,RSRP优良率≥95%的基站平均站间距分布在区间500~1500m内。
图3.高铁站间距与RSRP优良率关系
3、SINR优良率
高铁SINR优良率与站间距线性关系并不明显,因SINR主要受邻区干扰影响,优化SINR主要解决重叠覆盖问题。
图4.高铁站间距与SINR优良率关系
三、站轨距影响
将基站到高铁线路的最近距离定义为站轨距,下面是站轨距与基站覆盖性能的关联分析。
1、LTE覆盖率
从下图可以看出,站轨距与LTE覆盖率线性关系明显。
图5.高铁站轨距与LTE覆盖率关系
2、RSRP优良率
站轨距与RSRP优良率线性关系明显,RSRP优良率>95%的基站分布在站轨距0~500m区间内。
图6.高铁站轨距与RSRP优良率关系
3、SINR优良率
站轨距与sinr优良率线性关系明显,sinr优良率>95%的基站主要分布在站轨距0~500m区间内。
图7.高铁站轨距与sinr优良率关系
四、量化分析
1、站间距分析
对上述数据进行了区间量化分析,从下表可以看出:
✧站间距500~1000m时,LTE覆盖率最优。
✧站间距200~500m时,容易引起邻区干扰,造成SINR比较差。
✧站间距>1000m时,RSRP优良率无法保证。
站间距
基站数目
覆盖率>95%比例
RSRP>-105比例
SINR>-3db比例
0~200
1
100.00%
100.00%
100.00%
200~500
52
82.69%
71.15%
78.85%
500~1000
480
84.17%
74.17%
90.00%
1000~1500
334
79.64%
64.37%
89.82%
1500~2000
17
58.82%
41.18%
76.47%
2000~5000
6
33.33%
16.67%
33.33%
表1.高铁站间距影响量化
例:
秦皇岛中港区火车站区域站间距在300m左右,重叠覆盖问题造成该区域的RSRP良好sinr较差,影响覆盖率。
该类问题需要进行精准RF优化,合理规划涉及基站的覆盖场景,避免干扰邻区在高铁线路上的覆盖。
图8.站间距过近影响
2、站轨距分析
对上个章节数据进行了区间量化分析,如下:
✧站轨距50~200m时,LTE覆盖率最优。
✧站轨距0~50m时,会引起塔下黑问题,影响RSRP覆盖。
✧站轨距>200m时,RSRP优良率无法保证。
站轨距(m)
基站数目
覆盖率>95%比例
RSRP>-105比例
SINR>-3db比例
0~50
20
80.00%
70.00%
100.00%
50~100
104
91.35%
77.88%
96.15%
100~200
287
91.29%
81.53%
97.21%
200~300
226
80.53%
68.58%
95.13%
300~400
107
76.92%
70.09%
88.79%
400~1000
115
61.74%
44.35%
65.22%
1000~5000
31
22.58%
22.58%
16.13%
表2.高铁站轨距影响量化
例:
北戴河区甘各庄H-3站轨距过小(40m)引起近端覆盖差,即“塔下黑”问题。
图9.站轨距过近影响
五、高铁分布方案
基于上述数据分析,为了保障高铁网络性能,并减少后期优化投入成本,建议后期新建选址采用如下标准:
站间距:
LTE高铁基站站间距控制在500m~1000m范围内。
站轨距:
LTE高铁基站选址位置与线路垂直距离控制在50m~200m范围内。
入射角:
不同的入射角对应的穿透损耗不同,信号垂直入射时的穿透损耗最小。
当基站的垂直位置距离铁道较近时,覆盖区边缘信号进入车厢的入射角小,穿透损耗大。
实际测试表明,当入射角小于10度以后,穿透损耗增加的斜率变大。
图10.参考:
入射角与车内损耗关系
参考模型:
对比各地市高铁组网结构,建议后期建设2扇区基站,并合理规划基站RF参数,如邢台段高铁。
图11.参考:
京广深高铁_邢台段基站分布
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- 场景 LTE 基站 地理分布 影响 分析
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