地鐵公用無線通信系統組成與信號覆蓋施工要求

吳培軍

(中鐵三局電務工程有限公司，太原 030600)

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

1 公用無線通信系統組成

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

地下隧道區間經漏泄電纜將信號送至隧道內，完成隧道信號覆蓋。站廳、站臺、出入口和商業層經射頻電纜至吸頂全向天線將能量發射出去，完成信號覆蓋。

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

系統組成如圖1所示。

一般地鐵場強覆蓋低于-85 dBm時會出現盲區或信號弱（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漏泄電纜或天線收集，傳輸至上行POI設備、至各基站的上行信號接收端。

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

2 公用無線通信系統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工程概述

深圳地鐵一期工程公用無線通信系統的范圍：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 公用無線通信系統工程施工內容

（1）通信機械室：POI設備安裝，與各運營商基站連接。

（2）站廳、站臺、出入口和商業層：功分器、耦合器安裝在天花板吊頂內，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）隧道區間：分/合路器、干線放大器、電源設備的安裝以及漏泄電纜的敷設、電源線、地線的敷設。

2.3 信號覆蓋問題的解決

（1）列車通過2個相鄰基站

系統每個基站覆蓋一定區域，這樣當列車從一個基站的信號覆蓋區域進入另一個基站的覆蓋區域時，會發生信號切換。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，當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象。施工中，隧道內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，在隧道內信號與地面信號之間切換，切換需要足夠的重疊區域，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，假設列車運行速度為80 km/h，在12 s內將行進267 m，因此需要267 m的覆蓋重疊區域。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覆蓋267 m(或根據列車行進速度推算長度)，在隧道口裝終端負載即可，具體施工方案根據場強儀測算結果而確定。

（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覆蓋。

設計之初依據的是不完整圖紙，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據，或根據土建的設計圖紙進行設計，存在施工現場的不確定性。地鐵公用無線通信系統在每個出入口都設計有覆蓋天線，但一般是一個出入口設計有一副天線（單上行或下行）。這樣，如果出入口很復雜、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地面，再裝設一副天線就會出現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，不出現盲區或不浪費資源，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°左右的轉彎。為了保證出入口轉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域，確保信號切換成功，不出現盲區。

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10 m處為-60 dBm，出入口內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安裝根據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盲區或信號弱，不利于手機信號的切換。解決的辦法是在2個轉彎處分別設1副天線，二次轉彎后根據出口長度確定是否需要再加裝天線（根據天線的功率大小和覆蓋范圍確定）。

圖2中的D出口更為復雜，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、出口長度及加裝數量。

在形形色色的地鐵出入口，根據深圳地鐵施工開通后的情況統計：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，天線要適當向站廳收縮，在出口距地面太高的情況下，天線要適當靠近出口。

3 結束語

地鐵作為一種快速、便捷、安全的交通工具，如果出現現代化通信不暢，手機無法通話或經常掉線，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覆蓋。