城市轨道交通商用通信系统无线系统覆盖分析

城市轨道交通商用通信系统无线系统覆盖分析研究摘要：伴随着中国城市轨道交通的高速建设，城市轨道交通地下空间移动信号覆盖的重要性日渐凸显，由于人流密集，空间封闭，成为移动通信市场的一个新的增长点，同时也是提升城市移动通信服务水平和质量的一个重要标志。

关键词：通信、轨道交通、无线覆盖
进入21世纪以来，随着中国经济的飞速发展和城市化进程的加快，城市轨道交通也进入大发展时期。

截至2010年底，我国城市轨道交通运营总里程已经达到900多公里。

我国的城市轨道交通行业步入一个跨越式发展的新阶段。

城市轨道交通地下空间的商用通信系统无线覆盖的问题也日趋突出，本文就目前业界城市轨道交通商用通信无线系统覆盖主流技术进行了分析和探讨。

一、城市轨道交通商用通信无线覆盖系统概述
1、城市轨道交通商用通信无线覆盖系统是将各运营商的无线信号完成对城市轨道交通所有地下车站的站台、站厅、隧道及相关区域的无线信号覆盖。

2、城市轨道交通商用通信无线覆盖系统支持的移动信号业务类型有：
中国移动 gsm900、dcs1800、td-scdma；
中国联通 gsm900、dcs1800、wcdma；
中国电信 cdma 800/ev-do ， cdma2000；
4）广电cmmb业务
3、城市轨道交通商用通信无线覆盖系统poi宽带合路平台、光纤直放站和天馈系统等组成。

其具体工作方式为：
各运营商将其基站接引至沿地铁线路的每个车站商用通信机房内，且规划好每个车站内的基站之间、每个车站内基站与地面基站之间的小区划分与频率配置。

并根据业务量与覆盖情况设置小区参数。

设于每个车站商用通信机房内的宽带合路平台poi 与各运营商基站设备射频接口耦合联接。

下行 poi 对各运营商基站发射端下行信号、cmmb信号进行合路后通过天线阵系统实现对站厅的覆盖；通过低频接入器接入 poi 后端主干，主干信号由宽带分路器分配到站台和隧道的 lcx，通过空中耦合送达移动接收端、cmmb用户手持终端上；从隧道 lcx 和天线阵系统传送来的移动台发射的上行信号由宽带合路器合路后，上行 poi 分路后送到各运营商基站上行信号接收端。

从而完成了上、下行链路信号的传送（广电cmmb 信号暂时不需要上行无线通道）。

二、城市轨道交通商用通信无线覆盖系统组成
1 城市轨道交通商用通信无线覆盖系统总体系统组成如下图所示：
四、城市轨道交通商用通信无线覆盖系统分析
1、无线链路指标要求
1）、下行无线链路指标：
移动业务无线覆盖指标备注
gsm/dcs 同频载干比(c/i): ≥ 12db (不开跳频)200khz邻频道干扰保护比≥-9db 边缘场强≥-85dbm 满足95%时间及95%区域覆盖，接通率：≥98%
cdma800/ev-do fpichec≥-85dbm，ec/io > -10db 同上
td-scdma pccpchrscp≥-85dbm
ec/io ≥-3db 同上
wcdma cpich rscp ≥-85dbmec/io > -10db 同上
cmmb 边缘场强≥-75dbm，c/n≥14db 同上
2）、上行链路基站侧噪声
移动业务噪音电平备注
gsm ≤-120dbm/200khz 在基站接收端位置测试无身体遮蔽情况下测试
cdma ≤-105dbm/1.25mhz 同上
3g tdd 3gpp规范同上
3g fdd 3gpp规范同上
2、下行覆盖分析
1）、隧道内场强覆盖分析
隧道内覆盖模型如图所示：
按车内用户最不利位置距离泄漏电缆最远端 4 米处场强为：x－（漏缆耦合损耗＋瑞利衰落+宽度因子+车体损耗） (dbm)
x 为泄漏电缆辐射功率，根据馈入功率-泄漏电缆传输损耗计算而得；
漏缆耦合损耗可以根据泄漏电缆厂家提供的技术指标获得；
瑞利衰落（含人体损耗）：6db（经验值）；
4m 时宽度因子：α=20㏒d/2=20㏒4/2=6db
车体损耗：5db。

因此距离泄漏电缆最远端 4 米处场强为：
x-（漏缆耦合损耗＋瑞利衰落+宽度因子+车体损耗） (dbm) = x-（漏缆耦合损耗＋6 db+6 db +5 db） (dbm)
= x-（漏缆耦合损耗＋17 db） (dbm)
根据泄漏电缆厂家提供的技术指标，为满足≥-85dbm 的场强要求，我们可以测算出各频段需要的最小功率：
频段边缘场强各频段耦合损耗最小辐射功率 x 要求：x-（漏缆耦合损耗＋17 db）≥边缘场强
gsm/dcs ≥-85dbm 72 db x≥4db
cdma800/ev-do ≥-85dbm 72 db x≥4db
td-scdma ≥-85dbm 72 db x≥4db
wcdma ≥-85dbm 72 db x≥4db
cmmb ≥-75dbm 68 db x≥10db
经过核算得出的各站隧道内不同系统于漏缆上最弱值都能满足要求（95%测试区域）
2）、站台内场强覆盖分析
站台内覆盖模型如图所示：
站台宽度为 12 米，按站台内距离泄漏电缆最远 10 米距离进行估算，则场强为：
x-（漏缆耦合损耗＋瑞利衰落+宽度因子+屏蔽门损耗） (dbm) x 为泄漏电缆辐射功率，根据馈入功率-泄漏电缆传输损耗计算而得；
瑞利衰落（含人体损耗）：6db（经验值）；
10m 时宽度因子：α=20㏒d/2=20㏒10/2=14db
屏蔽门损耗：5db（经验值）
因此距离泄漏电缆最远端 10 米处场强为：
x-（漏缆耦合损耗＋瑞利衰落+宽度因子+屏蔽门损耗） (dbm) = x-（漏缆耦合损耗＋6 db+14 db +5 db） (dbm)
= x-（漏缆耦合损耗＋25 db） (dbm)
根据泄漏电缆厂家提供的技术指标，为满足≥-85dbm 的场强要求，我们可以测算出各频段需要的最小功率：
频段边缘场强耦合损耗最小辐射功率 x 要求：x-（漏缆耦合损耗＋25 db）≥边缘场强
gsm/dcs ≥-85dbm 76 db x≥8db
cdma800/ev-do ≥-85dbm 76 db x≥8db
td-scdma ≥-85dbm 76 db x≥8db
wcdma ≥-85dbm 76 db x≥8db
cmmb ≥-75dbm 68 db x≥10db
而信号馈入点就在站台上面，馈入功率都高于 20dbm 以上，因此各个频段信号在站台内都能满足要求（95%测试区域）。

3、上行覆盖分析
系统无切换时的ec/io分析，ec/io与负荷消耗 x%之间的关系如下：
ec/io db = -10 lg ( 1 / ( 1 – x % ) )
当负荷容量为 50% 时
ec/io db = -10 lg ( 1 / ( 1 – 50 % ) ) = -3db
能满足导频 ec/io≥-6 db 的要求。

有软切换时 ec/io 分析，负荷容量为 50%时，最恶劣的情况为两小区信号电平相等的情况，此时ec/io 计算如下：ec/io db = -10 lg 2*( 1 / ( 1 –50 % ) ) = -6db
而且可以通过多径信号最大比合并以获取多径增益，这样可以改善 ec/io，因此能满足导频 ec/io≥-6 db 的要求。

五、结束语
通过以上分析，在人员密集高速运动的封闭空间内保证用户移动通信的需求，不仅是我们运营商的主要责任，也是城市轨道交通在建设同时必须考虑的重要问题，覆盖模型的建立很重要，希望我的分析能对读者有所帮助。