民用地铁通信覆盖互调干扰解决方案

王春雷

（武汉虹信技术服务有限责任公司 湖北 武汉 430073）

0 引言

我国在解决地铁无线通信覆盖的干扰能力还存在一定的缺陷，造成干扰的主要原因：发射机和接收终端的发射功率系统间的不匹配性造成的干扰，在系统间干扰类型中互调干扰的问题最为严重[3]。为了解决好系统间的互调干扰问题，结合多年的工作经验针对互调干扰问题从系统干扰分析、干扰的解决措施等多方面进行详细的分析，并提出针对性的互调干扰解决方案。

1 系统干扰分析

目前我国的民用地铁通信覆盖系统一般是移动、联通、电信、广电等多家运营商共建一套室内分布系统，通过无源器件POI 共享共建进行信号覆盖。由于信号覆盖共址系统较多，信号的发射和接收频段的重叠、邻近，发射机和接收机非理想化的运行（无法将信号范围完美局限于设定的频段内）[4]，800 M、900 M、1 800 M、2.6 G、3.5 G 等多个频段在非线性器件工作中产生谐波和组合频率分量等因素，给共建系统造成带内干扰问题。

地铁通信覆盖系统间的干扰主要分为三类：杂散干扰、阻塞干扰、互调干扰[1]。地铁信号覆盖中干扰原理图如下，见图1：

图1 系统干扰原理

地铁通信覆盖系统对干扰进行分析时，首先应该确定各个运营商在通信建设中接入系统的频率分布范围，合理的规划频率。地铁通信覆盖系统中干扰主要来源于POI 合路后造成，地铁通信覆盖系统采用上行、下行系统进行区分覆盖，但也无法避免干扰问题。由于系统接入的信号较多，多信号在同一系统中进行信号传播，因此导致干扰的情况非常复杂。通信系统共享共建系统内的频段经过多次互调产生干扰产物，以及地铁内无线通信中通信终端的上下行功率相差较大，上下行发射功率不平衡等多因素造成。多系统干扰产物主要包括杂散干扰、阻塞干扰和互调干扰[4]。系统中产生的杂散干扰和阻塞干扰，在系统中通过合理的设计系统间频段隔离度，能够有效地降低杂散干扰和阻塞干扰，但是互调干扰由于干扰产物落在系统带内，只能采用一定的技术措施来规避和减轻影响。在互调干扰中，三阶互调干扰对多网共建室分系统影响最为严重，通过过年项目实施经验对地铁通信系统频段干扰系统归类，见表1。

表1 通信系统干扰表

2 互调干扰的解决措施

地铁系统中干扰主要为：互调干扰。互调干扰的抑制措施有三点：（1）非线性电路[3]；（2）该非线性电路应当能够有干扰信号进入[2]；（3）互调分量的频率与接收机的工作频率同步[2]。处理好互调干扰抑制措施，可以有效地降低互调干扰，从而提供无线信号覆盖质量。

2.1 解决互调干扰的技术措施

在分析地铁覆盖系统存在的干扰后，应该采取以下主要措施防止民用系统之间以及专网之间的干扰。

严格执行相关流程标准，遵守相关管理文件。严格执行信息产业部的相关规定，消除各种系统设备移动通信公共地址造成的干扰，制定并实施相关文件的相关技术措施。

选择合理的工作频率。确定民用网络和专用网络的每个系统的频带，在实际应用中，必须充分考虑频带间距等各种因素以保持相互干扰，必须进行必要的检查、计算和测试，设置合理的频带间距。

正确分配辐射功率。如果从一个系统传输到另一个系统的功率过高，则会增加干扰的风险，严重的情况下，另一系统可能会被阻塞。系统间必须合理分配辐射功率，以确保系统全覆盖和正常接收，做好相关检查、计算和试验，总结出其他系统的最小发射功率。

减少每个系统的天线之间的互耦。为了实现互不干扰，减少每个系统天线之间的互耦变得至关重要。工程中通过相关测量、计算和试验，进行工程估算，来调整系统的天线方向角、天线位置、天线的极化方向，从而减少系统天线之间的互耦。

地铁隧道中泄漏电缆合理的布放会降低系统间的耦合。地铁隧道里有民用通信网、集群专用网、公安网等泄漏电缆系统，为了确保多套系统之间泄漏电缆的耦合，只能结合实际工作经验和实际测量、研究和计算结果，合理安排泄漏电缆的位置，以尽量减少泄漏电缆之间的耦合。

地铁系统应完全配备滤波器。滤波器能够有效地抑制系统间的相互干扰，不同频段的带阻和带通可以通过滤波器进行调节，但是滤波器增加了一定的损耗，降低了系统有效覆盖范围，因此必须在设计方案环节考虑滤波器对系统的性能影响。地铁系统在设计中应将滤波器的损耗计算进去，在进行必要的检查和测试，并对覆盖系统进行综合分析，同时要在多个系统信号输入的条件下测试系统，保证系统正常运营，并达到覆盖要求。

避免或禁止使用非线性连接。非线性器件如非线性放大器、非线性电路是互调干扰的主要原因。因此，在进行必要的纠正和检查时，应避免系统设备与各运营商的民用网络和专用网络之间的非线性连接。

可靠接地。通信设备接地不良会造成严重干扰，通信设备接地必须完全符合接地规范要求，所有通信设备（漏电电缆除外）、每个覆盖系统、民用网络和专用网络的设备也必须良好接地线。整个系统通电后，对整个系统进行测试、设置，保证通信系统正常运行。

2.2 互调干扰的具体解决方案

为了各系统之间能尽量地减小干扰,有效的规避和降低系统间干扰所带来的影响，地铁通信覆盖结合多年的项目实施经验总结了一些有效的解决方案，通过调整技术参数、提高系统产品性能指标、严格控制施工工艺等方法来降低互调干扰。

2.2.1 调整技术参数

（1）地铁隧道场景中，运营商信源的最大功率要求为：20 W（43 dBm）/载波。实际工作环境中运营商信源单载波功率会高于20 W（43 dBm），与供应商沟通将功率降至20 W（43 dBm）/载波以下。

（2）同一覆盖环境中，低频段的链路损耗远小于高频段的链路损耗，方案设计时结合衰减链路预算，在信号覆盖满足要求的同时，降低低频段信源的发射功率，从而降低系统间的互调干扰。

（3）地铁通信覆盖采用双缆分布系统，应根据电信企业信号频段采用双缆覆盖方式的差异化需求。POI 方案设计时，应将相近的频段设计分开，信号分别接入不同的POI 中，同时确保每台POI 承载功率均衡，达到信号覆盖均匀。

（4）如果频点彼此相邻，干扰将非常严重，因此很难确保系统之间的隔离。因此，建议频带之间应间隔10 MHz，以避免相邻频率。

（5）系统中的TDD 频段应确保上下行频段间隔一致、时钟同步，通过频段规划间隔实现上下行隔离，从而降低系统间干扰。

（6）结合室分覆盖区域特点，综合考虑建设成本和维护便利性，合理设计分支数量及长度，便于干扰测试及故障排查。

（7）天线口功率的设计值应以满足网络覆盖指标为标准，除工程设计应考虑的必要余量外，不应预留额外余量导致天线口功率过高。

（8）天线与铁管、日光灯、消防喷淋头和烟感探头等设备的水平距离应大于1米，现场条件受限时不低于0.5米；天线辐射方向不宜有金属物阻挡。

（9）设计方案中馈线接头与器件接头应匹配，避免串接不必要的转接头；不使用直角弯头、避免器件直连。

2.2.2 提高产品性能，选用高性能器件

（1）地铁无线通信信号覆盖中主要是无源器件、天线及POI 等无源产品，分布系统中POI 是多路信号汇聚的核心产品。经过多年地铁项目经验验证高功率、高容量、端口隔离度，系统间的干扰严重问题可以得到缓解。通信系统中无源产品指标建议要求，见表2。

表2 无源产品关键指标建议

（2）系统中常规产品的性能指标要达到建设指标的最低要求。地铁信号覆盖系统中的无源器件、POI 等采用非常规产品时，产品技术的指标高于技术规范要求指标。

（3）过程中对产品进行到货检测，确保工程中使用的前三级无源器件（耦合器、POI、功分器等产品）的关键技术指标高于技术规范要求指标。

2.2.3 外接滤波器

分布系统前端安装滤波器可以减少系统之间的干扰，过滤掉干扰信号并留下有用信号。

2.2.4 施工工艺控制

分布系统施工工艺质量存在不足，接头制作，线缆敷设、漏缆安装等施工环节严格按照施工规范操作，从而减少干扰。馈线安装需注意问题：馈线安装时工艺要求走线横平竖直，馈线不得交叉、裂损等情况。工程中馈线弯曲布放，馈线的弯曲要满足工艺要求。馈线弯曲半径要求见表3，馈线要尽量采用和其两端所连接器件匹配的接头，禁止使用转接头（如直角转弯转接头，双阴头，双阳头等）。

表3 馈线弯曲半径建议

馈线转弯要求：无源器件之间链接时，馈线接口处的直出馈线长度为50 mm，达不到50 mm 会影响系统驻波比。馈线接头与天线、耦合器等接口连接时，连接接头衔接顺畅，不得硬扭，安装后馈线连接处驻波比必须小于1：3。馈线接头需做好防尘处理；切割馈线前必须测量好馈线长度，然后再锯断馈线，较短的连线要求先测量，然后再做接头，多余的馈线过长则应锯掉，不能盘在器件周围；现场跳线尽量采用定长跳线。无源器件质量本身问题：器件互调指标差、器件长时间老化、器件功率容量不足，长期使用导致互调抑制度变差。天线安装需注意的环境问题：天线周边有无金属阻挡物、天线周边有无大片电器设备。

2.2.5 采用新产品、新技术降低干扰

地铁隧道覆盖中，互调干扰除了通过技术措施和施工工艺降低以外，结合多年地铁项目工作经验，还可以通过新产品、新技术的方法来减少互调干扰。从以下几个方面进行建议：

（1）地铁隧道覆盖中，POI 与漏缆之间的连接跳线采用成品跳线。

（2）车站部分可以采用广角泄漏电缆实现覆盖，目前厂家的漏缆可以较好地支持3.5 GHz 及以上频段。

（3）车站部分可以采用新型数字化室分系统进行5G 独立组网，新型数字化室分系统具有工程实施简单、可实现可视化运维和多通道MIMO、容易扩容及演进等优点，特别适合地铁站厅、站台场景大带宽、高容量、低时延的应用需求。

3 结语

目前我国地铁建设已进入高速发展的时代，地铁隧道通信系统建设也要跟上时代的进步，达到网络覆盖的需求。在地铁隧道中需要建设多家运营商通信系统，鉴于地铁隧道环境的复杂性、空间封闭性的特点，无法建设多套系统进行信号覆盖，多家运营商只能通过POI 合路共建共享一套分布系统，从而带来了多系统干扰问题，导致通话质量差、网络覆盖不佳等后果，因此地铁隧道中必须解决干扰问题。本文通过理论结合实际，深入地分析了民用地铁隧道移动通信系统之间的互调干扰情况，研究了互调干扰抑制的具体措施，通过多年地铁项目工作经验有针对性地提出了降低地铁通信信号覆盖干扰的解决措施，为民用地铁通信覆盖系统建设提供了建议和参考依据。