地铁公用无线通信系统组成与信号覆盖施工要求

2010-07-13吴培军

铁路通信信号工程技术 2010年1期

关键词：盲区公用基站

吴培军

(中铁三局电务工程有限公司，太原 030600)

地铁公用无线通信需要进行信号覆盖的主要区域：（1）站厅层；（2）站台层；（3）出入口；（4）地下区间隧道；（5）商业层。

1 公用无线通信系统组成

在地铁各车站通信机械室设置各运营商基站和POI设备（分合路平台），各基站信号经POI合路后，由相应的功分器、耦合器等设备进行信号分配，分别送至地下区间隧道和站厅、站台、出入口、商业层。

地下隧道区间经漏泄电缆将信号送至隧道内，完成隧道信号覆盖。站厅、站台、出入口和商业层经射频电缆至吸顶全向天线将能量发射出去，完成信号覆盖。

具备漏泄电缆施工条件的站厅、站台、出入口和商业层同样可以采用漏泄电缆进行信号覆盖，一般考虑施工现场的美观等条件采用天线进行覆盖。

系统组成如图1所示。

一般地铁场强覆盖低于-85 dBm时会出现盲区或信号弱（如手机接收不到信号、掉线或话路不通），计算方法如下。其中，m为天线口最低输出功率，n为天线增益覆盖，l为自由空间损耗，p为多径衰落。

上行方向与此相同，即来自手机或其他移动终端的上行信号经漏泄电缆或天线收集，传输至上行POI设备、至各基站的上行信号接收端。

从图1可以看出，整个系统分为3部分：一是通信机械室内各运营商的基站和通信系统的多系统接入平台POI；二是站厅、站台、出入口和商业层由功分器、耦合器、射频电缆、吸顶天线组成的室内分布系统；三是区间干线放大器、分/合路器、漏泄电缆等。

2 公用无线通信系统信号覆盖问题的解决

在深圳地铁一期工程施工中，公用无线通信系统在信号覆盖上存在问题，就这些问题提出解决方法。

2.1 深圳地铁一期工程公用无线通信系统工程概述

深圳地铁一期工程公用无线通信系统的范围：一号线罗湖—世界之窗段15个车站，四号线皇岗—少年宫段5个车站，共计19个车站（其中会展中心为交汇站），线路全长21.886 km。需要安装POI设备20套，各种频段的放大器82台，频段分合路器76台，吸顶天线440副。共铺设13/8′漏泄电缆84 142 km，13/8′射频电缆6.979 km，7/8′射频电缆22.299 km，1/2′软跳线1 648根，总投资约2 300多万元。

2.2 公用无线通信系统工程施工内容

（1）通信机械室：POI设备安装，与各运营商基站连接。

（2）站厅、站台、出入口和商业层：功分器、耦合器安装在天花板吊顶内，就近连接吸顶全向天线（固定在天花吊顶上），利用射频电缆进行信号能量传输。

（3）隧道区间：分/合路器、干线放大器、电源设备的安装以及漏泄电缆的敷设、电源线、地线的敷设。

2.3 信号覆盖问题的解决

（1）列车通过2个相邻基站

系统每个基站覆盖一定区域，这样当列车从一个基站的信号覆盖区域进入另一个基站的覆盖区域时，会发生信号切换。为保证信号切换的正常进行，相邻基站在信号覆盖上必须有一定的重叠区，当原基站的信号逐渐减弱至消失时，切入基站的信号逐渐增强直至单基站满足覆盖，没有信号突然消失的情况，避免移动台掉话的现象。施工中，隧道内采用漏泄电缆直通进行覆盖，在基站切换点漏泄电缆加装终端负载，两漏泄电缆间隔距离很小（一般约0.5 m）。在漏泄电缆无法施工的地段，加装定向天线进行覆盖。

（2）列车进出隧道

列车进出隧道时，在隧道内信号与地面信号之间切换，切换需要足够的重叠区域，才能保证移动台不掉话。施工中需要在隧道口加装1个定向天线，将隧道内信号向外辐射一定距离。一般情况下，信号切换约需6～12 s，假设列车运行速度为80 km/h，在12 s内将行进267 m，因此需要267 m的覆盖重叠区域。所以，加装的定向天线最少需要向外覆盖267 m，若地面信号可向隧道内覆盖267 m(或根据列车行进速度推算长度)，在隧道口装终端负载即可，具体施工方案根据场强仪测算结果而确定。

（3）行人进出隧道

行人进入地铁车站时信号切换与列车进出隧道类似，只是行人速度比列车慢了许多，所以在出入口加装全向天线无盲区覆盖。

设计之初依据的是不完整图纸，出入口的长度、走向，以及出入口通道距地面的高度等都没有明确数据，或根据土建的设计图纸进行设计，存在施工现场的不确定性。地铁公用无线通信系统在每个出入口都设计有覆盖天线，但一般是一个出入口设计有一副天线（单上行或下行）。这样，如果出入口很复杂、很长甚至开了几个分支出口，就可能造成出入口信号弱或无信号的问题。如果从站厅出去几米或十几米就马上到达地面，再装设一副天线就会出现信号太强而漏泄出去的情况。所以，1个出入口究竟放置多少副天线满足地铁的需要，不出现盲区或不浪费资源，以图2举例说明。

从图2可以看出，出入口从站厅到地面，一般都会有2个以上90°或90°左右的转弯。为了保证出入口转弯后仍然有良好的信号覆盖，施工时一般要求将天线按照图2所示的位置进行安装，这样才能保证信号有足够的重叠区域，确保信号切换成功，不出现盲区。

图2中的B出入口，天线距地面高度约15 m，离地面出口水平距离约25 m，在天线口测得信号强度为-40 dBm，在出入口内10 m处为-60 dBm，出入口内5 m处为-68 dBm，很好地满足了覆盖要求。需要说明的是深圳地铁一期工程公用无线通信系统安装根据天线辐射功率大小要求天线安装上下行间距为2 m，相邻2副天线（同为上行或下行）的间距为20 m左右，所以在施工时首先要弄清天线的覆盖范围，再确定天线安装的距离。

图2中的A出口原设计有1副天线，但该出口距离站厅仅5 m左右，未安装天线时，无论在出入口的什么位置测量都会有信号漏泄，信号强度为-75 dBm，能够满足覆盖要求，所以安装时将天线取消，避免浪费资源。

图2中的C出口，在设计时在图示位置安装了1副天线，开通后在天线口测得信号强度为-40 dBm，在出口20 m处测不到信号，10 m处测得信号强度为-84 dBm（略大于满足覆盖强度-85 dBm的要求），5 m处测得信号强度为-75 dBm；但这2处信号并不是从通信机房传送出来的，而是地面信号的延伸。这样手机信号在这样的出口就出现盲区或信号弱，不利于手机信号的切换。解决的办法是在2个转弯处分别设1副天线，二次转弯后根据出口长度确定是否需要再加装天线（根据天线的功率大小和覆盖范围确定）。

图2中的D出口更为复杂，由于出口较多较长，需要在1、2、3出口分别加装天线，加装天线时考虑两天线间距离、出口长度及加装数量。

在形形色色的地铁出入口，根据深圳地铁施工开通后的情况统计：出入口的天线一是要安装在拐角处；在出口距地面不高的情况下，天线要适当向站厅收缩，在出口距地面太高的情况下，天线要适当靠近出口。