论地铁的公共无线通信引入

摘要：公众无线通信引入及天线分布系统是地面移动通信服务的延伸。本文充分借鉴沈阳地铁一、二号线及国内其它城市地铁通信系统的建设情况，充分考虑地铁车站和隧道的无线覆盖分布环境，对地面移动通信业务如何引入地铁进行充分的探讨。

关键词：公共无线通信 地铁 POI 覆盖

中图分类号：TP39 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）04-0060-01

1 概述

我国社会经济继续快速发展、人民生活水平日益改善，人们时时刻刻、处处都离不开移动通信服务。将公众无线通信引入地铁的地下车站和隧道区，不仅可以提高地铁的服务水平，充分吸引客流，从而增加收益；同时可以扩大移动通信服务范围，提高移动通信服务质量，为移动运营商提高收益创造了条件。

公众无线通信引入及天线分布系统是地面移动通信服务的延伸。本文充分借鉴沈阳地铁一、二号线及国内其它城市地铁通信系统的建设情况，充分考虑地铁车站和隧道的无线覆盖分布环境，对地面移动通信业务如何引入地铁进行充分的探讨。

2 组成与覆盖范围

公共移动通信引入系统主要由POI（多频分合路器）、中继放大器、无源天馈设备、监控设备等组成，覆盖范围如下：（1）所有地下车站的站台层和地下隧道区间；（2）所有地下车站的站厅层；（3）所有地下车站的设备用房、办公用房；（4）所有地下车站的人行通道；（5）换乘车站的换乘通道、换乘厅。

3 无线信号覆盖方式

由各运营商在地下车站的通信机房设置信号源设备，包括中国移动的GSM900和DCS1800基站、中国电信的CDMA基站和中国联通GSM900基站，CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA等3G基站，未来将考虑TDD-LTE，FDD-LTE的基站等。

分布系统前端采用POI（多频分合路器），运营商基站信号分别经POI合成为宽频段、多系统信号，然后分成相应的路数输出到站厅、换乘通道、站台、隧道，再经过相应的无源器件，如功分器、耦合器等进行信号分配，送至天馈辐射单元，覆盖车站的各个区域；同样，各运营商用户的上行信号经过天馈系统耦合传送到POI，经POI的滤波分路将信号分送至不同运营商的信号源设备（如BTS基站设备）。

站厅、设备层、办公区域、人流通道和换乘厅的信号覆盖采用无源小天线方式，可以降低造价、且便于施工等。为了减少相互干扰，增加系统收发隔离度，馈线和小天线采用收发分开设置方式，收发天线的水平隔离距离大于0.5米。

站台由于形状较规则，宽度较窄，对于岛式站台，若只用漏缆对站台覆盖，当列车进站后，漏缆信号要穿过列车覆盖站台很困难，因此，有必要在站台上安装天线，以达到覆盖要求。对于侧式站台，由于站台上无法利用漏缆进行覆盖，需要使用站台天线对站台和进站列车进行覆盖，因此要考虑信号穿透屏蔽门的损耗至少为15dB。

隧道内信号覆盖主要是为了车厢内乘客提供无线业务服务，考虑到隧道区域空间狭长，为了避免信号在隧道中传播因受列车的阻挡产生信号弱场区域，在隧道内易采用漏缆方式，即在隧道内沿隧道壁敷设漏缆，借助漏缆对信号的漏泄来进行隧道信号场强覆盖。为了保证系统的可靠性，系统上行链路和下行链路各敷设两条1-5/8漏泄电缆，并距离一定距离，满足隔离度要求。

4 站台及站厅内场强分析

按照现有移动通信设备性能，在站台，不同通信系统要求的覆盖场强为：GSM900接收信号强度-85dBm；CDMA800接收信号强度-85dBm。

依照爱立信室内传播Keenan-Motley模型，室内无线信号传播的路径损耗为 Path Loss=32.5+20LogF+20LogD，其中F为无线系统频率，D为距天线的距离，可以算出不同系统的空间传播损耗。

对于岛式站台GSM900系统，35米的路径损耗由Keenan-Motley公式算得为63dB，这样所需天线入口功率=设计强度+路径损耗+衰落余量（95%）+设计余量+穿透损耗-天线增益=-85+63+5+3

+0-2=-16dBm。

对于侧式站台，由于站台上无法利用漏缆进行覆盖，需要使用站台天线对站台和进站列车进行覆盖，因此要考虑信号穿透屏蔽门的损耗至少为15dB。同时，增加天线的数量，减小天线覆盖半径，这里取天线覆盖半径为15米。对于GSM900系统，15米的路径损耗由Keenan-Motley公式算得为56dB，这样所需天线入口功率=设计强度+路径损耗+衰落余量（95%）+设计余量+穿透损耗-天线增益=-85 +56+5+3+15-2=-8dBm。

因地铁站厅为开阔的室内空间，故设计每根室内全向天线的覆盖半径为30米左右，传播路径上暂不考虑穿墙损耗。依照爱立信室内传播Keenan-Motley模型，室内无线信号传播的路径损耗为 Path Loss=32.5+20LogF+20LogD，其中F为无线系统频率，D为距天线的距离，这里暂不考虑墙壁损耗，参数为0dB，按照要求，不同通信系统要求的覆盖场强为：GSM900接收信号强度-85dBm；CDMA800接收信号强度-85dBm。

对于GSM900系统，35米的路径损耗由Keenan-Motley公式算得为63dB，这样所需天线入口功率=设计强度+路径损耗+衰落余量（95%）+设计余量+穿透损耗-天线增益=-85+63+5+3+0-2= -16dBm。系统设计时，各系统天线口最弱功率均应超过以上数值，可满足覆盖要求。

5 结语

由上可知，地铁引入公共无线信号是完全可行的。通过统筹分析，合理规划，通过POI和漏缆、中继放大器等设备可以有效的避免投资浪费，节约运营成本，提升地铁的综合服务能力，提高了社会和经济效益。

参考文献

[1]上海市无线电协会.移动通信多系统室内综合覆盖[M].上海：上海科学技术出版社，2007.

[2]朱里奇.基站与无线覆盖技术[M].北京：机械工业出版社，2011.

[3]李伟章.城市轨道交通通信[M].上海：中国铁道出版社，2008.