西安地鐵二號(hào)線無線信號(hào)覆蓋方案

【摘要】影響無線系統(tǒng)覆蓋的因素很多，包括頻率、距離、發(fā)射功率、接收靈敏度、天線高度以及增益等。其中一部分被稱為系統(tǒng)因素，而其它因素則被稱為環(huán)境因素，本文主要從西安地鐵二號(hào)線無線系統(tǒng)入手，討論西安地鐵二號(hào)線無線系統(tǒng)信號(hào)覆蓋方案。

【關(guān)鍵詞】無線 信號(hào) 覆蓋 集群

一、無線信號(hào)覆蓋概述

1.1 覆蓋區(qū)描述

西安地鐵二號(hào)線線路全長(zhǎng)27.083km，均為地下線，共設(shè)北客站至韋曲南站21座車站，均為地下車站，在線路北端的北客站附近設(shè)運(yùn)營(yíng)中心、車輛段及綜合維修基地1座，出入段線1.053km，在北客站與正線接軌。在線路南端韋曲南站附近設(shè)停車場(chǎng)1座，西安地鐵二號(hào)線無線信號(hào)覆蓋范圍為二號(hào)線一個(gè)運(yùn)營(yíng)中心、21個(gè)車站、一個(gè)車輛段，一個(gè)停車場(chǎng)。

1.2 覆蓋范圍要求

對(duì)于西安地鐵2號(hào)線來說，詳細(xì)的覆蓋范圍是地鐵運(yùn)行線路全線、出入段線、聯(lián)絡(luò)線、停車線、地鐵沿線各車站站臺(tái)、站廳、出入口、換乘通道、設(shè)備及辦公區(qū)及管轄區(qū)間區(qū)域、車輛段、停車場(chǎng)整個(gè)地面區(qū)域（包括檢修庫(kù)、運(yùn)用庫(kù)等）。在場(chǎng)強(qiáng)覆蓋范圍內(nèi)，無線接收機(jī)音頻輸出端的信噪比不小于20 dB；上下行鏈路的每載頻信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)，在要求覆蓋的區(qū)域內(nèi)應(yīng)滿足車載電臺(tái)在沿線95%的時(shí)間、地點(diǎn)概率的最低接收電平為l>-90dBm。

1.3 覆蓋區(qū)域分類

根據(jù)西安地鐵2號(hào)線線路及車站站廳等建筑結(jié)構(gòu)、地鐵運(yùn)營(yíng)管理特點(diǎn)、及覆蓋要求，西安地鐵2號(hào)線工程800MHz無線數(shù)字集群系統(tǒng)場(chǎng)強(qiáng)覆蓋分為以下幾種類型：①區(qū)間覆蓋方式：在正線上、下行隧道的外側(cè)敷設(shè)漏泄同軸電纜，包括正線區(qū)間的聯(lián)絡(luò)線、停車線和出入段線，實(shí)現(xiàn)正線區(qū)段的全覆蓋。②車站區(qū)域覆蓋方式：地下車站依據(jù)車站的結(jié)構(gòu)及覆蓋環(huán)境，采用天線及漏泄同軸電纜相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)。站臺(tái)層利用敷設(shè)于車站、隧道區(qū)間的漏泄同軸電纜進(jìn)行無線覆蓋；站廳層公共區(qū)域采用天線覆蓋，對(duì)于站廳層和設(shè)備層設(shè)備用房密集的區(qū)域、出入通道、換乘通道采用無源小天線加射頻電纜方式進(jìn)行覆蓋。③車輛段/停車場(chǎng)區(qū)域場(chǎng)強(qiáng)覆蓋方式：采用天線覆蓋，對(duì)于停車列檢庫(kù)等操作庫(kù)及辦公樓采用室內(nèi)分布系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)覆蓋。

二、無線信號(hào)覆蓋分析

2.1 地下隧道覆蓋情況

圖1是我們給出的TETRA無線通信系統(tǒng)的一個(gè)區(qū)間覆蓋模型。

來自TETRA基站的信號(hào)自基站天線口輸出后，基站的射頻信號(hào)經(jīng)過一個(gè)耦合器取出少部分信號(hào)由功分器或幾個(gè)耦合器分送到站廳的天線，耦合器的直通信號(hào)經(jīng)過一個(gè)四功分器分送到四根漏纜以覆蓋站臺(tái)及隧道或高架區(qū)間。相鄰車站區(qū)間的漏泄電纜在區(qū)間中點(diǎn)附近通過射頻跳線相連，以構(gòu)成相鄰基站的越區(qū)切換場(chǎng)強(qiáng)重疊區(qū)。

2.2 地下站廳站臺(tái)覆蓋情況

地下站廳場(chǎng)強(qiáng)覆蓋方案實(shí)際就是一種無線信號(hào)室內(nèi)分布系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)。一般在室內(nèi)分布系統(tǒng)中，天饋分布部分大多采用無源系統(tǒng)，無源系統(tǒng)主要由功分器、耦合器及饋線等無源器件組成，將信號(hào)源通過耦合器和功分器盡可能平均地分配到各發(fā)射源，適合小范圍的覆蓋，器件性能穩(wěn)定、安全性高、維護(hù)簡(jiǎn)單，造價(jià)較低，而當(dāng)饋線傳輸距離比較遠(yuǎn)時(shí)，需增加干線放大器補(bǔ)償信號(hào)損耗。室內(nèi)分布系統(tǒng)的發(fā)射源分為天線與泄漏同軸電纜兩種。地下站廳信號(hào)的覆蓋區(qū)域主要是站廳及站臺(tái)，另外還包括各主要設(shè)備房的信號(hào)覆蓋，在站廳和調(diào)度大廳的覆蓋采用吸頂天線的方式進(jìn)行信號(hào)覆蓋，考慮到不同站廳的情況，根據(jù)實(shí)際勘察并詳細(xì)計(jì)算信號(hào)的分布，然后采用相應(yīng)的無線覆蓋方式。天線覆蓋范圍大，安裝容易，造價(jià)低，常用于寬大、開闊的空間室內(nèi)分布，國(guó)內(nèi)地鐵的TETRA系統(tǒng)及民用通信系統(tǒng)大多采用室內(nèi)天線方式實(shí)現(xiàn)地下站廳和調(diào)度大廳的覆蓋。另外，采用吸頂天線進(jìn)行信號(hào)覆蓋，安裝方便靈活，可根據(jù)不同的區(qū)域進(jìn)行靈活組網(wǎng)。

地下站站廳的場(chǎng)強(qiáng)覆蓋區(qū)主要可分為三部分：站臺(tái)層覆蓋區(qū)、站廳層覆蓋區(qū)、出入通道及換乘通道覆蓋區(qū)。

站臺(tái)層，主要通過敷設(shè)于站臺(tái)側(cè)面的隧道內(nèi)漏泄同軸電纜進(jìn)行覆蓋，連接漏泄同軸電纜的饋線由設(shè)于車站通信設(shè)備室的基站引出，通過預(yù)留的樓板通信電纜孔敷設(shè)至隧道區(qū)間，射頻饋纜一般不超過150m，站臺(tái)層長(zhǎng)度一般不超過200m，寬度一般不超過16m。

站廳層，一般在其開闊的公共區(qū)域采用天線陣進(jìn)行信號(hào)的覆蓋，而對(duì)于兩端設(shè)備房的密集區(qū)域，可根據(jù)車站結(jié)構(gòu)的不同來進(jìn)行信號(hào)覆蓋，在公共開闊區(qū)，在站廳的兩端處用同軸電纜將信號(hào)從設(shè)備機(jī)房耦合出來后，在站廳區(qū)再用無源器件進(jìn)行再次信號(hào)的分配，可采用耦合器，功分器根據(jù)不同的覆蓋區(qū)域要求進(jìn)行覆蓋設(shè)計(jì)。

2.3 車輛段、停車場(chǎng)覆蓋

車輛段的集群基站室外全向天線設(shè)置于鐵塔頂部，其覆蓋將滿足車輛段內(nèi)運(yùn)營(yíng)、調(diào)度人員、維護(hù)人員以及管理人員所持的便攜電臺(tái)及運(yùn)行在車輛段范圍內(nèi)的車載電臺(tái)通信需求。關(guān)于車輛段、停車場(chǎng)室內(nèi)部分的覆蓋，建議采用7/8*射頻電纜+室內(nèi)低廓全向天線進(jìn)行覆蓋。

三、優(yōu)化建議

通過比較各站的覆蓋預(yù)算結(jié)果，發(fā)現(xiàn)所計(jì)算點(diǎn)的電平余量值不均衡，這就需要對(duì)覆蓋鏈路做優(yōu)化調(diào)整，綜合考慮站廳內(nèi)及隧道內(nèi)的覆蓋因素，我們建議可采取如下幾種方法調(diào)整場(chǎng)強(qiáng)覆蓋強(qiáng)度：①調(diào)整基站發(fā)射功率：這種方法適用于站廳及隧道內(nèi)信號(hào)預(yù)算強(qiáng)度普遍過強(qiáng)或過弱時(shí)，優(yōu)點(diǎn)在于不用調(diào)整鏈路結(jié)構(gòu)；②調(diào)整基站端耦合器耦合方向：當(dāng)隧道內(nèi)信號(hào)預(yù)算強(qiáng)度普遍過強(qiáng)，而站廳內(nèi)信號(hào)預(yù)算強(qiáng)度較弱時(shí)，可采用此方法；③更改無源器件的種類；④針對(duì)車站設(shè)備區(qū)內(nèi)無無線信號(hào)覆蓋問題，可以考慮利用公安通信的天饋線系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)專用無線信號(hào)的覆蓋，這樣既不影響現(xiàn)有組網(wǎng)，也不用重新設(shè)計(jì)無線信號(hào)覆蓋，充分利用了現(xiàn)有資源，節(jié)約了設(shè)備成本。

四、總結(jié)

西安地鐵二號(hào)線無線系統(tǒng)主要提供控制中心的行車調(diào)度員、環(huán)控調(diào)度員、維修調(diào)度員及DCC調(diào)度對(duì)列車司機(jī)等實(shí)施無線系統(tǒng)通信和調(diào)度指揮，以及相應(yīng)的無線用戶之間的無線通信。無線系統(tǒng)在地鐵運(yùn)營(yíng)中起著舉足輕重的作用，而無線系統(tǒng)的信號(hào)覆蓋更保證了無線系統(tǒng)的正常運(yùn)營(yíng)，可以說無線信號(hào)覆蓋的好壞直接關(guān)系到地鐵的運(yùn)營(yíng)安全，所以無線信號(hào)覆蓋方案一定要考慮全面，反復(fù)驗(yàn)證，只有這樣，才能保證地鐵的安全運(yùn)營(yíng)。