地鐵公用無線通信系統(tǒng)組成與信號覆蓋施工要求

吳培軍

(中鐵三局電務(wù)工程有限公司，太原 030600)

地鐵公用無線通信需要進行信號覆蓋的主要區(qū)域 ：（1）站廳層 ；（2）站臺層 ；（3）出入口 ；（4）地下區(qū)間隧道；（5）商業(yè)層。

1 公用無線通信系統(tǒng)組成

在地鐵各車站通信機械室設(shè)置各運營商基站和POI設(shè)備（分合路平臺），各基站信號經(jīng)POI合路后，由相應(yīng)的功分器、耦合器等設(shè)備進行信號分配，分別送至地下區(qū)間隧道和站廳、站臺、出入口、商業(yè)層。

地下隧道區(qū)間經(jīng)漏泄電纜將信號送至隧道內(nèi)，完成隧道信號覆蓋。站廳、站臺、出入口和商業(yè)層經(jīng)射頻電纜至吸頂全向天線將能量發(fā)射出去，完成信號覆蓋。

具備漏泄電纜施工條件的站廳、站臺、出入口和商業(yè)層同樣可以采用漏泄電纜進行信號覆蓋，一般考慮施工現(xiàn)場的美觀等條件采用天線進行覆蓋。

系統(tǒng)組成如圖1所示。

一般地鐵場強覆蓋低于-85 dBm時會出現(xiàn)盲區(qū)或信號弱（如手機接收不到信號、掉線或話路不通），計算方法如下。其中，m為天線口最低輸出功率，n為天線增益覆蓋，l為自由空間損耗，p為多徑衰落。

上行方向與此相同，即來自手機或其他移動終端的上行信號經(jīng)漏泄電纜或天線收集，傳輸至上行POI設(shè)備、至各基站的上行信號接收端。

從圖1可以看出，整個系統(tǒng)分為3部分：一是通信機械室內(nèi)各運營商的基站和通信系統(tǒng)的多系統(tǒng)接入平臺POI；二是站廳、站臺、出入口和商業(yè)層由功分器、耦合器、射頻電纜、吸頂天線組成的室內(nèi)分布系統(tǒng)；三是區(qū)間干線放大器、分/合路器、漏泄電纜等。

2 公用無線通信系統(tǒng)信號覆蓋問題的解決

在深圳地鐵一期工程施工中，公用無線通信系統(tǒng)在信號覆蓋上存在問題，就這些問題提出解決方法。

2.1 深圳地鐵一期工程公用無線通信系統(tǒng)工程概述

深圳地鐵一期工程公用無線通信系統(tǒng)的范圍：一號線羅湖—世界之窗段15個車站，四號線皇崗—少年宮段5個車站，共計19個車站（其中會展中心為交匯站），線路全長21.886 km。需要安裝POI設(shè)備20套，各種頻段的放大器82臺，頻段分合路器76臺，吸頂天線440副。共鋪設(shè)13/8′漏泄電纜84 142 km，13/8′射頻電纜6.979 km，7/8′射頻電纜22.299 km，1/2′軟跳線1 648根，總投資約2 300多萬元。

2.2 公用無線通信系統(tǒng)工程施工內(nèi)容

（1）通信機械室：POI設(shè)備安裝，與各運營商基站連接。

（2）站廳、站臺、出入口和商業(yè)層：功分器、耦合器安裝在天花板吊頂內(nèi)，就近連接吸頂全向天線（固定在天花吊頂上），利用射頻電纜進行信號能量傳輸。

（3）隧道區(qū)間：分/合路器、干線放大器、電源設(shè)備的安裝以及漏泄電纜的敷設(shè)、電源線、地線的敷設(shè)。

2.3 信號覆蓋問題的解決

（1）列車通過2個相鄰基站

系統(tǒng)每個基站覆蓋一定區(qū)域，這樣當(dāng)列車從一個基站的信號覆蓋區(qū)域進入另一個基站的覆蓋區(qū)域時，會發(fā)生信號切換。為保證信號切換的正常進行，相鄰基站在信號覆蓋上必須有一定的重疊區(qū)，當(dāng)原基站的信號逐漸減弱至消失時，切入基站的信號逐漸增強直至單基站滿足覆蓋，沒有信號突然消失的情況，避免移動臺掉話的現(xiàn)象。施工中，隧道內(nèi)采用漏泄電纜直通進行覆蓋，在基站切換點漏泄電纜加裝終端負(fù)載，兩漏泄電纜間隔距離很小（一般約0.5 m）。在漏泄電纜無法施工的地段，加裝定向天線進行覆蓋。

（2）列車進出隧道

列車進出隧道時，在隧道內(nèi)信號與地面信號之間切換，切換需要足夠的重疊區(qū)域，才能保證移動臺不掉話。施工中需要在隧道口加裝1個定向天線，將隧道內(nèi)信號向外輻射一定距離。一般情況下，信號切換約需6～12 s，假設(shè)列車運行速度為80 km/h，在12 s內(nèi)將行進267 m，因此需要267 m的覆蓋重疊區(qū)域。所以，加裝的定向天線最少需要向外覆蓋267 m，若地面信號可向隧道內(nèi)覆蓋267 m(或根據(jù)列車行進速度推算長度)，在隧道口裝終端負(fù)載即可，具體施工方案根據(jù)場強儀測算結(jié)果而確定。

（3）行人進出隧道

行人進入地鐵車站時信號切換與列車進出隧道類似，只是行人速度比列車慢了許多，所以在出入口加裝全向天線無盲區(qū)覆蓋。

設(shè)計之初依據(jù)的是不完整圖紙，出入口的長度、走向，以及出入口通道距地面的高度等都沒有明確數(shù)據(jù)，或根據(jù)土建的設(shè)計圖紙進行設(shè)計，存在施工現(xiàn)場的不確定性。地鐵公用無線通信系統(tǒng)在每個出入口都設(shè)計有覆蓋天線，但一般是一個出入口設(shè)計有一副天線（單上行或下行）。這樣，如果出入口很復(fù)雜、很長甚至開了幾個分支出口，就可能造成出入口信號弱或無信號的問題。如果從站廳出去幾米或十幾米就馬上到達(dá)地面，再裝設(shè)一副天線就會出現(xiàn)信號太強而漏泄出去的情況。所以，1個出入口究竟放置多少副天線滿足地鐵的需要，不出現(xiàn)盲區(qū)或不浪費資源，以圖2舉例說明。

從圖2可以看出，出入口從站廳到地面，一般都會有2個以上90°或90°左右的轉(zhuǎn)彎。為了保證出入口轉(zhuǎn)彎后仍然有良好的信號覆蓋，施工時一般要求將天線按照圖2所示的位置進行安裝，這樣才能保證信號有足夠的重疊區(qū)域，確保信號切換成功，不出現(xiàn)盲區(qū)。

圖2中的B出入口，天線距地面高度約15 m，離地面出口水平距離約25 m，在天線口測得信號強度為-40 dBm，在出入口內(nèi)10 m處為-60 dBm，出入口內(nèi)5 m處為-68 dBm，很好地滿足了覆蓋要求。需要說明的是深圳地鐵一期工程公用無線通信系統(tǒng)安裝根據(jù)天線輻射功率大小要求天線安裝上下行間距為2 m，相鄰2副天線（同為上行或下行）的間距為20 m左右，所以在施工時首先要弄清天線的覆蓋范圍，再確定天線安裝的距離。

圖2中的A出口原設(shè)計有1副天線，但該出口距離站廳僅5 m左右，未安裝天線時，無論在出入口的什么位置測量都會有信號漏泄，信號強度為-75 dBm，能夠滿足覆蓋要求，所以安裝時將天線取消，避免浪費資源。

圖2中的C出口，在設(shè)計時在圖示位置安裝了1副天線，開通后在天線口測得信號強度為-40 dBm，在出口20 m處測不到信號，10 m處測得信號強度為-84 dBm（略大于滿足覆蓋強度-85 dBm的要求），5 m處測得信號強度為-75 dBm；但這2處信號并不是從通信機房傳送出來的，而是地面信號的延伸。這樣手機信號在這樣的出口就出現(xiàn)盲區(qū)或信號弱，不利于手機信號的切換。解決的辦法是在2個轉(zhuǎn)彎處分別設(shè)1副天線，二次轉(zhuǎn)彎后根據(jù)出口長度確定是否需要再加裝天線（根據(jù)天線的功率大小和覆蓋范圍確定）。

圖2中的D出口更為復(fù)雜，由于出口較多較長，需要在1、2、3出口分別加裝天線，加裝天線時考慮兩天線間距離、出口長度及加裝數(shù)量。

在形形色色的地鐵出入口，根據(jù)深圳地鐵施工開通后的情況統(tǒng)計：出入口的天線一是要安裝在拐角處；在出口距地面不高的情況下，天線要適當(dāng)向站廳收縮，在出口距地面太高的情況下，天線要適當(dāng)靠近出口。

3 結(jié)束語

地鐵作為一種快速、便捷、安全的交通工具，如果出現(xiàn)現(xiàn)代化通信不暢，手機無法通話或經(jīng)常掉線，會給人們生活造成很多不便，因此，公用無線通信信號對地鐵必須做到無盲區(qū)覆蓋。