1、1天津地铁二号线公网无线覆盖建设研究摘要：本文主要介绍了天津地铁二号线公网无线系统建设的原则及相关要求，通过关键部位、关键区域的覆盖方案的研究，提出技术重点，实现系统建设的可行性。 关键词：公网无线系统 覆盖方案综合分布系统 Abstract：This article mainly introduces the construction of Tianjin metro line two public wireless system principles and relevant requirements, through the study of critical areas coverag
2、e scheme of key parts, the key technology, put forward feasibility to system construction. Key words：Public wireless system、coverage solution、integrated distribution system 中图分类号：U231+.3 文献标识码：A 文章编号： 总体情况说明 天津地铁二号线是天津市快速轨道交通网中的东西骨干线，全长22.5 公里，其中地下线 20.3 公里，共设 19 座车站，地下车站 17 座。2012 年 7 月 1 日，地铁二号线分别
3、开通东、西段 18 个车站，对外运营，在开通运营前全线车站、区间暂无公网无线覆盖信号。 该方案的研究亦是在天津地铁二号线建设综合室内分布系统，为该2地铁线路提供移动通信深度覆盖，同时满足中国移动的 GSM、DCS、TD-SCDMA，中国电信 CDMA、CDMA2000、联通 DCS、WCDMA 等多套移动通信系统的需求。通过多运营商的共建共享，实现集约化建设，节省投资，并便于工程协调。 地铁覆盖接入的通信系统工作频段和覆盖范围包括：电信CDMA800、CDMA2000、移动 GSM900、TD-SCDMA、联通 DCS1800、WCDMA 系统覆盖的要求 2.1 覆盖原则 在覆盖原则上要求室内
4、外一体规划确保室内由室内分布系统提供良好的覆盖，同时要控制好室内信号，避免对室外构成强干扰，还应要满足多系统共存时系统的间隔离度，避免系统间的相互干扰。在信号场强均匀分布上，应使用较少的天线，较低的输出功率，达到良好的覆盖效果。 2.2 覆盖指标及数据 本系统覆盖天津地铁二号线列车运行段和相关地下车站台、站厅，为确保系统正常使用制定相应的覆盖指标。 主要指标包括：每线信道呼损率、无线可通率、干扰保护比、天线发射功率、边缘场强、通话质量、切换。 3. 覆盖方案研究 3.1 覆盖方式 在各个车站建设 1 套室内分布系统，该系统兼容电信 CDMA、移动GSM、联通 DCS、移动 TD-SCDMA、电
5、信 CDMA2000、联通 WCDMA 共 6 个系统。3站厅及其办公区内环境复杂，房间较多，对信号的损耗及影响较大，为达到均匀覆盖效果和减少干扰，要求每副全向吸顶天线覆盖半径为 10米15 米，将根据覆盖区域的不同进行调整。并且对于各频分系统采取上、下行分设相应天线，即发射和接收采用不同的天线进行覆盖。时分的 TD-SCDMA 则馈入上行系统的信号中。 为了抑制互调干扰和杂散干扰，要求系统将采用上、下行分路的方式，并将收发漏缆间隔一定的距离, 收发天线间隔一定的距离，以确保系统之间有足够的隔离度。其中收、发漏缆垂直距离0.3m，收、发天线的水平距离0.5m。 3.2 信源的选择 无线室内覆盖
6、系统信号源引入方式主要分为两类：基站和直放站。其中，基站引入方式包括：宏蜂窝基站、微蜂窝基站、分布式基站（RRU射频拉远） ；直放站引入方式包括：射频直放站和光纤直放站。 对于信源的设置，综合考虑系统的安全性、可扩展性，采用在全线的各个站房设置分布式基站设备，按照容量需求进行配置，通过 RRU，覆盖所在站台、站厅及隧道。 各个站台分设逻辑小区，便于将来系统的扩容；对于 GSM 系统，在满足容量需求的前提下，可以在 GSM900M 和 DCS1800M 系统之间择优进行建设；同时系统整体安全性高。一个站房的故障，不会影响到其他站台；3.3 隧道覆盖方案 4隧道覆盖通常可以采用高增益定向天线和泄漏
7、电缆的方式。定向天线方式的主要优点是工程造价低，但受几个方面因素的影响：在狭窄的隧道中，天线安装位置不易解决；覆盖形成“锯齿效应” ，信号分布不均匀，网络效果不理想；因受到“车头穿透损耗”和“多普勒效应附加损耗”的影响，覆盖距离大为减小；对于弯度较多的路段，需要较多的天线接力，以保持覆盖的连续性。泄漏电缆是较为适合在隧道环境中应用的一种覆盖方式。它有信号场强分布均匀、电缆可沿隧道走势布放、随路施工便利等优点；从网络覆盖质量考虑在隧道中采用泄漏电缆进行覆盖。 在隧道覆盖中应注意带宽切换带的问题，系统切换时延主要是包括测量周期、迟滞时间和切换执行时间。 其中： GSM、DCS 的切换带计算 按照
8、GSM 系统切换完成所需时间最差为 10s 考虑，轻轨列车最高时速为 80km/h，则所需场强重叠区：S=VT=(80000/3600) 12266m。 TD-SCDMA 的切换换带计算 TD-SCDMA 异频测量周期是 480ms，迟滞时间范围是 640ms1280ms,切换执行时间为：500ms1000ms。因此 TD-SCDMA 总的切换时延1.5s3s。根据地铁目前峰值车速 80km/h 计算，隧道内两个小区间理论上至少设置 126m 的切换带。 （3）CDMA、WCDMA 的切换带计算 WCDMA 同频测量周期是 200ms，迟滞时间为 240ms1280ms,切换执5行时间为 60
9、0ms800ms。因此，WCDMA 总的切换时间为 1s3s. 根据地铁目前峰值车速 80km/h 计算，隧道内两个小区间理论上需设置 66m 的切换带。 3.4 车站覆盖方案 传播模式表达式为： PL (d)= PL (d0 )+20 log（d/ d0）+d+FAF（dB） PL (d0 )=32.4+20 log (d00.001)+20 logf (dB) d0 为参考的近距离（单位 m） 、f 为工作频率（单位 MHz） 、PL(d)表示路径为 d（m）总传输损耗值、PL (d0 )表示近地参考距离（通常d0=1m）自由空间衰减值、表示路径损耗因子（01.6dB/m） 、FAF表示隔
10、墙损耗（5dB20dB） 。 下面计算 GSM900 系统中，站厅站台的传播损耗情况： 取近地参考距离 d0=1m 时， PL (d0 )=32.4+20 log (110-3)+20 log900=31.5dB 设 =0.1dB/m，FAF=15， 15m 时电磁波的传输损耗为： PL (15)=31.5+20 log15+150.1+15=71.5dB 20m 时电磁波的传输损耗为： PL (20)=31.5+20 log20+200.1+15=74.5dB 各相关区域场强预测如下： 6通过上述分析，对于 GSM900 系统，在站厅中全向天线的覆盖半径考虑为 1015 米，站台中全向天线的
11、覆盖半径考虑为 20 米，电梯中定向板状天线覆盖一般为 4 层6 层。同时综合室内分布需要考虑高频段的3G 系统覆盖需求。以 TD-SCDMA 系统为例，与 2G 室内分布系统相比，其频率高、空间损耗大、绕射能力差，采用“小功率，多天线”方式进行建设，在建设过程中，需要根据实际覆盖效果进行天线规划，适当考虑增加天线密度，实现各网业务的良好覆盖。在站厅处，单天线情况下，覆盖半径取 1016 米；由于有柱子遮挡在站台上单天线的情况下，覆盖半径取 610 米。 3.5 POI 的要求 POI 是重要的合路设备，本文中主要研究如何运用 POI 设备将各系统信号进行合路，并将合路后的信号引入由泄漏电缆、
12、射频电缆、功分器、耦合器、合路器、天线及有源放大设备组成的室内分布系统，在保证覆盖质量的同时,亦达到充分利用资源、节省投资的目的。 为了减小多运营商和多系统之间上下行频段之间的干扰，泄漏电缆的铺设需要分上下行信号，按照链路预算，采用 POI 输出的射频信号进行隧道覆盖，最受限的系统的覆盖距离通常只能在 300400 米之间。因信源采用 BBU+RRU 光纤拉远的形式，为了能够保持信号在地铁线路传播的连续性，在中继放大的位置上加装相应的 RRU，以满足覆盖要求。 由于在隧道内 CDMA800、GSM900 与 DCS1800、3G 各不同频段系统的传输损耗差别很大，有些路段会出现高频系统功率受限
13、，但低频系统仍可以完成整条线路的覆盖，则考虑考虑在泄漏电缆中间增加频段分、合7路器，采用 RRU 对 DCS1800 和 3G 等信号进行放大，而低频系统 GSM900和 CDMA 的信号进行透传。 4. 总结 移动通信已然取代固定通信，成为人们日常生活中通信手段的第一选择。随着目前各个城市交通设施的建设发展，城市轨道交通因其准时、便利、廉价的特点，越来越成为大众出行的重要交通工具。但因城市地铁多为地下车站、线路，依靠宏基站的覆盖无法解决其用户的移动通信需求，在地下轨道交通设施内建设移动通信覆盖系统成为急待解决的课题。该方案的研究有力的说明了系统建设的可行性同时建设公网无线系统也要求地铁方、移动运营商通力合作，将实施方案制定完善，切切实实的实现“无缝”的移动通信为乘客提供更加优质的出行服务。 参考文献： 1 陆建贤 叶银法 卢斌 等.移动通信分布系统原理与工程设计M.北京:机械工业出版社,2008. 2 许志红;刍议第三代移动通信系统J;天津通信技术;2010 年 01期 3 彭木根 王文博.3G 无线资源管理与网络规划优化M.北京:人民邮电出版社,2009. 作者简介：姜磊，男，硕士，主任工程师，从事地铁通信专业设备8技术及管理工作，
