基于时间提前量与网络结构关联的高铁LTE覆盖优化

季安平

（中国联合网络通信有限公司安徽省分公司，合肥 230061）

基于时间提前量与网络结构关联的高铁LTE覆盖优化

季安平

（中国联合网络通信有限公司安徽省分公司，合肥 230061）

结合高铁线上LTE网络的测试结果，同步利用网管指标对合宁高铁安徽段沿线的高铁基站采用基于时间提前量（TA）的网络覆盖距离估算。通过路测数据、基站覆盖半径与高铁沿线站址结构综合判断高铁沿线基站异常覆盖环境，快速提出RF及功率优化建议。使网络优化工作更具有针对性，提高LTE网络优化的工作效率。

时间提前量；异常覆盖；路测

合宁高铁安徽段LTE网络于2015年底建设完成，且经过多轮优化调整网络质量已初步达标。在2016年夏季例行优化测试发现，该段高铁夏季网络覆盖较冬季有一定下降。在网络结构和基站运行没有调整的前提下，经初步分析，这与当地地理环境有较大关系。主要是因为在夏季高铁沿线杨树树叶遮挡对信号产生额外的衰减。

本专题分析的目的在于通过TA话务统计分析高铁基站的覆盖半径，结合基站覆盖半径与网络结构综合判断是否存在异常覆盖的情况，为后期覆盖控制提供依据。同时结合高铁线上路测结果进行优化，降低由于季节因素对信号产生的影响。

1 理论基础

UE从网络侧接收时间提前量（TA）命令，调整上行PUCCH/PUSCH/SRS的发射时间，目的是为了消除UE之间不同的传输时延，使得不同UE的上行信号到达eNode B的时间对齐，保证上行正交性，降低小区内干扰。

根据3GPPTS36.213中定义：1 Ts对应的时间提前量距离等于[3×108×1/(15 000×2 048)]/2=4.89 m。含义就是距离=传播速度（光速）×1 Ts/2（上下行路径和）。TA命令值对应的距离都是参照1 Ts来计算的。

eNode B测量到上行PRACH前导序列，在随机接入响应（RAR）的MACpayload中携带11 bit信息，TA的范围为0～1 282，根据RAR中TA值，UE调整上行发射时间Nta=TA×16。如TA=1，那么Nta=1×16 Ts，表征的距离为16×4.89m=78.12 m，UE与网络的最大接入距离为：1 282×78.12 m=100.156 km，所以UE到基站的距离可以近似认为是78×TA。

2 基于TA分布的小区覆盖半径分析方法

以合宁高铁安徽段华为设备网管为例，如华为OMC指标“L.RA.TA.UE.Index5”，对应TA值为26～45，对应覆盖距离为2 028～3 035 m。华为OMC指标中TA索引与TA对应关系如表1所示。

表1 华为OMC指标中TA索引与TA对应关系表

根据华为指标描述的接入距离的中值拟为平均半径，利用TA区间值采样点比例加权取定各个小区的TA加权覆盖半径。以合宁高铁安徽段华为LTE网络为例，全椒敖李-1小区TA索引区间1～6值的采样点占比分别是0.23%、6.65%、18.99%、38.28%，26.71%、7.78%、1.34%，则该小区的平均距离为0.23%×39+6.65%×195 +18.99%×429+38.28%×819+26.71% ×1521+7.78%×2 769+1.34%×5 169 =1 099 m。

3 时间提前量与网络结构关联的优化调整

3.1 当前网络存在的问题

合宁高铁安徽段LTE网络于2015年底建设完成，且经过多轮优化调整网络覆盖及业务质量已初步达标。在2016年8月例行优化测试中发现，该段高铁夏季整体网络覆盖较2015年底有一定下降。在网络结构没有调整、基站运行状态正常的前提下，经初步分析，这与当地地理环境有较大关系。受季节因素影响，高铁周边的杨树在夏季属于生长高峰期。较冬季，高铁沿线茂盛的树叶对无线信号会产生额外的穿透损耗，增加了覆盖优化的难度。

3.2 异常小区识别与解决方案

通过高铁线上的路测数据，使用鼎利后台路测分析软件，以表格的形式导出高铁主服务小区的TAC、PCI和RSRP等字段。与网管统计的高铁沿线小区的平均覆盖距离、高铁基础数据库的天线挂高、下倾角、站间距等字段进行合并。筛选出异常覆盖的小区列表，典型异常小区识别如图1和表2所示。

图1 典型覆盖异常小区覆盖图

表2 典型覆盖异常小区覆盖指标

以合宁高铁TAC 21891对应的小区为分析对象，选取路测平均接收电平RSRP小于95 dBm且网管平均覆盖距离不足站间距的一半的小区（为保证高铁快速移动小区间的连续切换，此处可适当增加200 m左右的余量）为分析对象。根据条件筛选出CUZ全椒万墩FDD-1、 CUZ全椒人武部FDD-1等多个小区初步判断为覆盖异常小区。

结合上述分析条件对异常覆盖小区进行初步定位，通过现场勘察与分析，对典型问题与解决方案进行梳理总结。整理出本次问题小区的主要问题与解决方案，相关优化方案如表3所示。

由于合宁高铁安徽段经过多轮优化调整，天馈覆盖优化已经相对合理。本次重点针对季节因素的弱覆盖以增加RS参考功率的形式规模调整，其中41个小区RS参考信号功率由15.2 W提升至18.2 W，但仍有2个小区目标覆盖区域未达到预期继续提升RS参考信号功率至21.2 W。

3.3 优化调整整体效果

经过1个月的优化调整，合宁高铁安徽段LTE网络整体覆盖较优化前有了明显的改善，高铁线上网络测试覆盖及网管相关KPI对比如图2和表3所示。

表3 合宁高铁安徽段覆盖优化方案

图2 合宁高铁安徽段路测覆盖优化效果

优化前后DT对比结果，合宁高铁安徽段网络覆盖RSRP≥-110 dBm的比例由95.33%提升至98.22%，提升2.89 pp。同时网络质量SINR≥0 dB的比例基本相当（98.05%－>97.42% ，因整体覆盖增加，网络质量的波动在正常范围内）。

对比调整前后一周网管指标，表4优化前后网管KPI对比显示，合宁高铁小区平均覆盖距离由1 079 m增加至1 208 m，约增加12%。因覆盖增加重定向至WCDMA次数由41 878次减少为37 795次，约减少10%。LTE向WCDMA执行的CSFB重定向次数由6 594次同步增加至8 001次，约增加21%（4G覆盖增加导致至4G网络话音呼叫增加）。

表4 合宁高铁安徽段网管指标优化效果

4 结束语

相对于GSM的1个TA单位距离约为550 m，WCDMA的1个TA单位距离约为234 m。由于LTE的1个TA单位仅为78 m，因此覆盖统计精度更高，对于网络结构的判断相对也更加精准。本次合宁高铁安徽段，采用路测数据，结合网管加权覆盖半径和站点站间距关联的LTE小区覆盖优化。最终形成综合考虑季节因素的2套优化调整方案，取得了较好的优化效果。

通过上述方法，提高了利用后台数据统计分析定位前台覆盖异常问题的效率。简化了重复上站调整的次数，加快了LTE网络优化人员发现问题的速度，提高了LTE网络优化的效率和性能。

[1] 高鹏，周胜. UMTS无线网络规划原理和方法[M]. 北京：人民邮电出版社，2009.

[2] 王有为，徐志宇，夏国忠，等. WCDMA特殊场景覆盖规划与优化［M］. 北京：人民邮电出版社，2011.

[3] 王学龙. WCDMA移动通信技术[M]. 北京：清华大学出版社，2004.

[4] 莱赫. UMTS无线网络规划与优化[M]. 北京：电子工业出版社, 2004.

[5] 孙宇彤. WCDMA无线网络设计[M]. 北京：电子工业出版社，2007.

[6] 窦中兆，雷湘. WCDMA系统原理与无线网络优化[M]. 北京：清华大学出版社，2009.

[7] Harri Holma，Antti Toskala. WCDMA技术与系统设计[M]. 北京：机械工业出版社，2005.

[8] 乔建葆，傅强，黄晓明. 3G无线网络建设问题探讨[J]. 邮电设计技术，2012(12).

[9] 杜萌.基于TA的GSM网络过覆盖小区识别及天线倾角优化[D].西安：西安电子科技大学，2013.

[10] 赵燕，刘刚. LTE城区室外弱覆盖解决方案探讨[J]. 通信与信息技术，2015(2)：36-39.

[11] 熊玮. LTE弱覆盖问题分析与优化[J]. 信息通信，2015(2).

[12] 吴洁. LTE覆盖评估新思路[J]. 电信技术，2015(3):10-13.

[13] 沈凌. LTE高铁覆盖同频专网组网策略[J]. 邮电设计技术，2016(5).

[14] 唐艳超. LTE高铁覆盖解决方案研究[J]. 邮电设计技术，2014(12).

[15] 肖旭旭，门里，冯喆. 基于时间提前量的异常覆盖定位及优化方法浅析[J]. 邮电设计技术，2016(10).

[16] 李春明, 候优优, 马宁. LTE网络结构优化分析方法研究[J].移动通信，2016(3).

LTE coverage optimization of the high-speed rail based on the timing advance and network structure

JI An-ping
(China Unicom Anhui Branch, Hefei 230061, China)

The site coverage distance of Hening high-speed rail within the range of Anhui province is obtained based on the timing advance technology, which is combined with the LTE test result and network monitoring KPI counters. The RF and cell-power parameters optimization method can be obtained rapidly based on the DT test result, site coverage range and the site surroundings, which targets the network optimization work better and improves the LTE network optimization eff i ciency also.

timing advance; abnormal coverage; drive test

TN929.5

A

1008-5599（2017）04-0065-04

2017-02-04