城市軌道交通多為封閉式環(huán)境,站臺、站廳、區間隧道內各種無(wú)線(xiàn)信號幾乎均為盲區;無(wú)線(xiàn)信號在隧道場(chǎng)景中傳播容易產(chǎn)生快衰落。站廳多采用分布式天線(xiàn)覆蓋,站臺采用分布式天線(xiàn)和泄露電纜覆蓋,區間隧道采用泄露電纜覆蓋。產(chǎn)生切換的場(chǎng)景分為車(chē)站出入口切換、區間隧道切換、隧道口切換。業(yè)務(wù)信道切換分為硬切換、軟切換、更軟切換、接力切換。
在三種切換場(chǎng)景中,地鐵隧道洞口狹長(cháng)封閉的特殊結構,室外信號本身很難延伸到隧道內,由于隧道洞口一般位于兩個(gè)地鐵站點(diǎn)中段,為列車(chē)高速行駛區段,當列車(chē)高速駛入隧道洞口時(shí),在極短的時(shí)間內室外服務(wù)小區的信號電平急劇下降,使得移動(dòng)臺沒(méi)有足夠的時(shí)間完成整個(gè)切換過(guò)程,導致掉話(huà)。
根據地鐵隧道洞口的位置結構及其周邊電磁環(huán)境的特點(diǎn),有多種方案來(lái)解決隧道洞口信號突然消失的問(wèn)題。本文分別對各種方案進(jìn)行具體分析和比較。
方案A:
泄漏同軸電纜末端加定向天線(xiàn)
為保證系統的成功切換時(shí)間,在各個(gè)隧道與地面交匯處可利用室外定向天線(xiàn)將隧道內信號沿隧道方向,向室外輻射,使地下隧道延伸至地面時(shí),室內信號場(chǎng)強與室外信號場(chǎng)強保持平穩過(guò)渡狀態(tài),當列車(chē)駛出地面時(shí),室內信號逐漸減弱,室外的信號逐漸增強,沒(méi)有信號突然消失的情況,避免了移動(dòng)臺因為切換時(shí)間不足造成掉話(huà)。
確保切換區長(cháng)度超過(guò)266米可保證信號的平滑切換。只要漏纜末端場(chǎng)強足夠,加上定向天線(xiàn)10dBi的增益,可使266米外列車(chē)車(chē)廂內接收信號強度滿(mǎn)足邊緣場(chǎng)強覆蓋要求,則根據切換容限,同時(shí)室外的信號強度滿(mǎn)足覆蓋要求的情況下,就可以保證通過(guò)場(chǎng)強比較的方式進(jìn)行切換。
同理可分析列車(chē)經(jīng)隧道洞口進(jìn)入地鐵隧道的切換情況,通過(guò)在網(wǎng)絡(luò )中設置相應參數和調整隧道的覆蓋場(chǎng)強到合適的水平,可以使切換更加平滑。
該方案特點(diǎn):實(shí)現簡(jiǎn)單,投資小,但對隧道洞口的室外信號要求高,定向天線(xiàn)的安裝位置受隧道洞口的結構限制,如控制不當易對大網(wǎng)造成信號干擾。該方案適用于隧道區間較短,隧道洞口室外信號質(zhì)量較好且周邊基站密集程度較低的情況。
方案B:
將室外信號引入隧道內
當室外信號環(huán)境比較好的時(shí)候,可以利用射頻直放站將室外的信號放大后引入隧道內,使地下隧道近洞口區域室內信號場(chǎng)強與室外信號場(chǎng)強保持平穩過(guò)渡狀態(tài),當列車(chē)駛近隧道洞口時(shí),室內信號逐漸減弱,室外的信號逐漸增強,沒(méi)有信號突然消失的情況,避免了移動(dòng)臺因切換時(shí)間不足造成掉話(huà)。
具體實(shí)現方式如圖1所示。
以GSM900MHz信號為例,為滿(mǎn)足覆蓋要求,我們選用0.5W的射頻直放站將室外信號放大后引入隧道內。
在266米的1-5/8”泄漏同軸電纜中,GSM900MHz信號共衰減6dB,接頭、饋線(xiàn)的損耗約為3dB,合路器插損5dB,距1-5/8”泄漏同軸電纜4米處的耦合損耗為75dB,系統余量約為15dB。在直放站滿(mǎn)功率輸出的情況下,距離隧道洞口300米處列車(chē)車(chē)廂內的信號強度約為:
27-6 -3-5-75-15= -77dBm (滿(mǎn)足邊緣場(chǎng)強覆蓋要求)
在滿(mǎn)足系統指標的情況下,可確保隧道內最差情況下的覆蓋信號邊緣場(chǎng)強大于-85dBm,因此可保證266米的有效切換區間,使移動(dòng)臺得以平穩順暢的進(jìn)行小區切換。