民用地鐵通信覆蓋互調干擾解決方案

王春雷

（武漢虹信技術服務有限責任公司 湖北 武漢 430073）

0 引言

我國在解決地鐵無線通信覆蓋的干擾能力還存在一定的缺陷，造成干擾的主要原因：發射機和接收終端的發射功率系統間的不匹配性造成的干擾，在系統間干擾類型中互調干擾的問題最為嚴重[3]。為了解決好系統間的互調干擾問題，結合多年的工作經驗針對互調干擾問題從系統干擾分析、干擾的解決措施等多方面進行詳細的分析，并提出針對性的互調干擾解決方案。

1 系統干擾分析

目前我國的民用地鐵通信覆蓋系統一般是移動、聯通、電信、廣電等多家運營商共建一套室內分布系統，通過無源器件POI 共享共建進行信號覆蓋。由于信號覆蓋共址系統較多，信號的發射和接收頻段的重疊、鄰近，發射機和接收機非理想化的運行（無法將信號范圍完美局限于設定的頻段內）[4]，800 M、900 M、1 800 M、2.6 G、3.5 G 等多個頻段在非線性器件工作中產生諧波和組合頻率分量等因素，給共建系統造成帶內干擾問題。

地鐵通信覆蓋系統間的干擾主要分為三類：雜散干擾、阻塞干擾、互調干擾[1]。地鐵信號覆蓋中干擾原理圖如下，見圖1：

圖1 系統干擾原理

地鐵通信覆蓋系統對干擾進行分析時，首先應該確定各個運營商在通信建設中接入系統的頻率分布范圍，合理的規劃頻率。地鐵通信覆蓋系統中干擾主要來源于POI 合路后造成，地鐵通信覆蓋系統采用上行、下行系統進行區分覆蓋，但也無法避免干擾問題。由于系統接入的信號較多，多信號在同一系統中進行信號傳播，因此導致干擾的情況非常復雜。通信系統共享共建系統內的頻段經過多次互調產生干擾產物，以及地鐵內無線通信中通信終端的上下行功率相差較大，上下行發射功率不平衡等多因素造成。多系統干擾產物主要包括雜散干擾、阻塞干擾和互調干擾[4]。系統中產生的雜散干擾和阻塞干擾，在系統中通過合理的設計系統間頻段隔離度，能夠有效地降低雜散干擾和阻塞干擾，但是互調干擾由于干擾產物落在系統帶內，只能采用一定的技術措施來規避和減輕影響。在互調干擾中，三階互調干擾對多網共建室分系統影響最為嚴重，通過過年項目實施經驗對地鐵通信系統頻段干擾系統歸類，見表1。

表1 通信系統干擾表

2 互調干擾的解決措施

地鐵系統中干擾主要為：互調干擾。互調干擾的抑制措施有三點：（1）非線性電路[3]；（2）該非線性電路應當能夠有干擾信號進入[2]；（3）互調分量的頻率與接收機的工作頻率同步[2]。處理好互調干擾抑制措施，可以有效地降低互調干擾，從而提供無線信號覆蓋質量。

2.1 解決互調干擾的技術措施

在分析地鐵覆蓋系統存在的干擾后，應該采取以下主要措施防止民用系統之間以及專網之間的干擾。

嚴格執行相關流程標準，遵守相關管理文件。嚴格執行信息產業部的相關規定，消除各種系統設備移動通信公共地址造成的干擾，制定并實施相關文件的相關技術措施。

選擇合理的工作頻率。確定民用網絡和專用網絡的每個系統的頻帶，在實際應用中，必須充分考慮頻帶間距等各種因素以保持相互干擾，必須進行必要的檢查、計算和測試，設置合理的頻帶間距。

正確分配輻射功率。如果從一個系統傳輸到另一個系統的功率過高，則會增加干擾的風險，嚴重的情況下，另一系統可能會被阻塞。系統間必須合理分配輻射功率，以確保系統全覆蓋和正常接收，做好相關檢查、計算和試驗，總結出其他系統的最小發射功率。

減少每個系統的天線之間的互耦。為了實現互不干擾，減少每個系統天線之間的互耦變得至關重要。工程中通過相關測量、計算和試驗，進行工程估算，來調整系統的天線方向角、天線位置、天線的極化方向，從而減少系統天線之間的互耦。

地鐵隧道中泄漏電纜合理的布放會降低系統間的耦合。地鐵隧道里有民用通信網、集群專用網、公安網等泄漏電纜系統，為了確保多套系統之間泄漏電纜的耦合，只能結合實際工作經驗和實際測量、研究和計算結果，合理安排泄漏電纜的位置，以盡量減少泄漏電纜之間的耦合。

地鐵系統應完全配備濾波器。濾波器能夠有效地抑制系統間的相互干擾，不同頻段的帶阻和帶通可以通過濾波器進行調節，但是濾波器增加了一定的損耗，降低了系統有效覆蓋范圍，因此必須在設計方案環節考慮濾波器對系統的性能影響。地鐵系統在設計中應將濾波器的損耗計算進去，在進行必要的檢查和測試，并對覆蓋系統進行綜合分析，同時要在多個系統信號輸入的條件下測試系統，保證系統正常運營，并達到覆蓋要求。

避免或禁止使用非線性連接。非線性器件如非線性放大器、非線性電路是互調干擾的主要原因。因此，在進行必要的糾正和檢查時，應避免系統設備與各運營商的民用網絡和專用網絡之間的非線性連接。

可靠接地。通信設備接地不良會造成嚴重干擾，通信設備接地必須完全符合接地規范要求，所有通信設備（漏電電纜除外）、每個覆蓋系統、民用網絡和專用網絡的設備也必須良好接地線。整個系統通電后，對整個系統進行測試、設置，保證通信系統正常運行。

2.2 互調干擾的具體解決方案

為了各系統之間能盡量地減小干擾,有效的規避和降低系統間干擾所帶來的影響，地鐵通信覆蓋結合多年的項目實施經驗總結了一些有效的解決方案，通過調整技術參數、提高系統產品性能指標、嚴格控制施工工藝等方法來降低互調干擾。

2.2.1 調整技術參數

（1）地鐵隧道場景中，運營商信源的最大功率要求為：20 W（43 dBm）/載波。實際工作環境中運營商信源單載波功率會高于20 W（43 dBm），與供應商溝通將功率降至20 W（43 dBm）/載波以下。

（2）同一覆蓋環境中，低頻段的鏈路損耗遠小于高頻段的鏈路損耗，方案設計時結合衰減鏈路預算，在信號覆蓋滿足要求的同時，降低低頻段信源的發射功率，從而降低系統間的互調干擾。

（3）地鐵通信覆蓋采用雙纜分布系統，應根據電信企業信號頻段采用雙纜覆蓋方式的差異化需求。POI 方案設計時，應將相近的頻段設計分開，信號分別接入不同的POI 中，同時確保每臺POI 承載功率均衡，達到信號覆蓋均勻。

（4）如果頻點彼此相鄰，干擾將非常嚴重，因此很難確保系統之間的隔離。因此，建議頻帶之間應間隔10 MHz，以避免相鄰頻率。

（5）系統中的TDD 頻段應確保上下行頻段間隔一致、時鐘同步，通過頻段規劃間隔實現上下行隔離，從而降低系統間干擾。

（6）結合室分覆蓋區域特點，綜合考慮建設成本和維護便利性，合理設計分支數量及長度，便于干擾測試及故障排查。

（7）天線口功率的設計值應以滿足網絡覆蓋指標為標準，除工程設計應考慮的必要余量外，不應預留額外余量導致天線口功率過高。

（8）天線與鐵管、日光燈、消防噴淋頭和煙感探頭等設備的水平距離應大于1米，現場條件受限時不低于0.5米；天線輻射方向不宜有金屬物阻擋。

（9）設計方案中饋線接頭與器件接頭應匹配，避免串接不必要的轉接頭；不使用直角彎頭、避免器件直連。

2.2.2 提高產品性能，選用高性能器件

（1）地鐵無線通信信號覆蓋中主要是無源器件、天線及POI 等無源產品，分布系統中POI 是多路信號匯聚的核心產品。經過多年地鐵項目經驗驗證高功率、高容量、端口隔離度，系統間的干擾嚴重問題可以得到緩解。通信系統中無源產品指標建議要求，見表2。

表2 無源產品關鍵指標建議

（2）系統中常規產品的性能指標要達到建設指標的最低要求。地鐵信號覆蓋系統中的無源器件、POI 等采用非常規產品時，產品技術的指標高于技術規范要求指標。

（3）過程中對產品進行到貨檢測，確保工程中使用的前三級無源器件（耦合器、POI、功分器等產品）的關鍵技術指標高于技術規范要求指標。

2.2.3 外接濾波器

分布系統前端安裝濾波器可以減少系統之間的干擾，過濾掉干擾信號并留下有用信號。

2.2.4 施工工藝控制

分布系統施工工藝質量存在不足，接頭制作，線纜敷設、漏纜安裝等施工環節嚴格按照施工規范操作，從而減少干擾。饋線安裝需注意問題：饋線安裝時工藝要求走線橫平豎直，饋線不得交叉、裂損等情況。工程中饋線彎曲布放，饋線的彎曲要滿足工藝要求。饋線彎曲半徑要求見表3，饋線要盡量采用和其兩端所連接器件匹配的接頭，禁止使用轉接頭（如直角轉彎轉接頭，雙陰頭，雙陽頭等）。

表3 饋線彎曲半徑建議

饋線轉彎要求：無源器件之間鏈接時，饋線接口處的直出饋線長度為50 mm，達不到50 mm 會影響系統駐波比。饋線接頭與天線、耦合器等接口連接時，連接接頭銜接順暢，不得硬扭，安裝后饋線連接處駐波比必須小于1：3。饋線接頭需做好防塵處理；切割饋線前必須測量好饋線長度，然后再鋸斷饋線，較短的連線要求先測量，然后再做接頭，多余的饋線過長則應鋸掉，不能盤在器件周圍；現場跳線盡量采用定長跳線。無源器件質量本身問題：器件互調指標差、器件長時間老化、器件功率容量不足，長期使用導致互調抑制度變差。天線安裝需注意的環境問題：天線周邊有無金屬阻擋物、天線周邊有無大片電器設備。

2.2.5 采用新產品、新技術降低干擾

地鐵隧道覆蓋中，互調干擾除了通過技術措施和施工工藝降低以外，結合多年地鐵項目工作經驗，還可以通過新產品、新技術的方法來減少互調干擾。從以下幾個方面進行建議：

（1）地鐵隧道覆蓋中，POI 與漏纜之間的連接跳線采用成品跳線。

（2）車站部分可以采用廣角泄漏電纜實現覆蓋，目前廠家的漏纜可以較好地支持3.5 GHz 及以上頻段。

（3）車站部分可以采用新型數字化室分系統進行5G 獨立組網，新型數字化室分系統具有工程實施簡單、可實現可視化運維和多通道MIMO、容易擴容及演進等優點，特別適合地鐵站廳、站臺場景大帶寬、高容量、低時延的應用需求。

3 結語

目前我國地鐵建設已進入高速發展的時代，地鐵隧道通信系統建設也要跟上時代的進步，達到網絡覆蓋的需求。在地鐵隧道中需要建設多家運營商通信系統，鑒于地鐵隧道環境的復雜性、空間封閉性的特點，無法建設多套系統進行信號覆蓋，多家運營商只能通過POI 合路共建共享一套分布系統，從而帶來了多系統干擾問題，導致通話質量差、網絡覆蓋不佳等后果，因此地鐵隧道中必須解決干擾問題。本文通過理論結合實際，深入地分析了民用地鐵隧道移動通信系統之間的互調干擾情況，研究了互調干擾抑制的具體措施，通過多年地鐵項目工作經驗有針對性地提出了降低地鐵通信信號覆蓋干擾的解決措施，為民用地鐵通信覆蓋系統建設提供了建議和參考依據。