曲正

摘要：文章首先對(duì)于民用通信系統(tǒng)進(jìn)行闡述，接著詳細(xì)分析了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，最后對(duì)于系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)進(jìn)行研究。希望文章對(duì)于相關(guān)的工作者給予指導(dǎo)與參考的作用。

關(guān)鍵詞：民用通信系統(tǒng)；城軌交通；系統(tǒng)應(yīng)用

1.系統(tǒng)概述

（1）目前應(yīng)用于城市軌道交通的民用無(wú)線通信系統(tǒng)，由傳輸系統(tǒng)作為業(yè)務(wù)承載，結(jié)合移動(dòng)通信引入系統(tǒng)，要求符合運(yùn)營(yíng)商制式標(biāo)準(zhǔn)。系統(tǒng)主要為移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商提供移動(dòng)通信信號(hào)在如：車站、軌行區(qū)域地上及地下部分及商業(yè)區(qū)域等公共活動(dòng)區(qū)域的覆蓋，并連同移動(dòng)通信上層網(wǎng)絡(luò)，為使用手機(jī)的乘客提供無(wú)縫隙、無(wú)障礙、高質(zhì)量的服務(wù)。保證乘客在享受城軌出行的同時(shí)擁有優(yōu)質(zhì)的通話及網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，令其旅程實(shí)現(xiàn)真正的暢通無(wú)阻。

（2）在城軌建設(shè)項(xiàng)目中，移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)商的基站設(shè)備由各運(yùn)營(yíng)商投資建設(shè)，放置于所屬民用通信設(shè)備室，基站的基帶信號(hào)通過(guò)民用傳輸網(wǎng)絡(luò)所提供的傳輸通道傳輸至城軌沿線各車站。在車站及其軌行區(qū)域等需要覆蓋的范圍內(nèi)，由于人員密集、流動(dòng)性大、話務(wù)量大，有多種移動(dòng)通信需求，但設(shè)備安裝空間有限，而且在移動(dòng)通信設(shè)備運(yùn)行和維護(hù)檢修方面，不能影響軌道交通的運(yùn)行安全。在這種情況下，不允許每家運(yùn)營(yíng)商自建一套無(wú)線接入覆蓋系統(tǒng)。根據(jù)城軌交通的這一特殊性，需要采用無(wú)線多網(wǎng)合路接人平臺(tái)（POI）方案，解決各運(yùn)營(yíng)商移動(dòng)通信業(yè)務(wù)的綜合接入覆蓋。

2.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

（1）城軌交通采用寬頻帶組網(wǎng)方式，頻率范圍為900MHz～2.6GHz（包含運(yùn)營(yíng)商4G網(wǎng)絡(luò)頻段），主要滿足中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)電信、中國(guó)聯(lián)通信號(hào)在車站、地上地下軌行區(qū)的延伸和覆蓋。

（2）各運(yùn)營(yíng)商的信源設(shè)備安裝在民用通信機(jī)房?jī)?nèi)，下行信號(hào)經(jīng)多系統(tǒng)接入平臺(tái)（POI）合路后，經(jīng)天饋系統(tǒng)（采用泄漏同軸電纜、天線和饋纜）的傳輸和輻射，完成對(duì)所有車站、軌行區(qū)、商業(yè)區(qū)的下行信號(hào)覆蓋。反之來(lái)自車站、軌行區(qū)、商業(yè)區(qū)的上行信號(hào)，通過(guò)POI合路后，再分別送至各運(yùn)營(yíng)商基站的上行信號(hào)接收端，完成射頻信號(hào)的上行傳輸。

（3）為避免多頻段系統(tǒng)之間的頻率干擾、增加系統(tǒng)間的隔離度，無(wú)線引入系統(tǒng)采用收、發(fā)分纜實(shí)現(xiàn)覆蓋。通常的做法是利用漏泄電纜將上行和下行鏈路分離，即不共用漏泄同軸電纜。在雙線雙隧道中，每條隧道收、發(fā)各使用一條漏泄同軸電纜，隧道電纜沿隧道壁掛設(shè)。

在車站設(shè)置相應(yīng)的寬帶全頻段天線。天線的架設(shè)位置在現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)后確定（室內(nèi)分布），以便保證場(chǎng)強(qiáng)的覆蓋和美觀，并避免在車站出入口等區(qū)域形成信號(hào)外溢。

縮略詞對(duì)照表：

①各運(yùn)營(yíng)商將基站收發(fā)信機(jī)（BTS）接引至城軌沿線的各車站民用通信機(jī)房，且規(guī)劃好各車站內(nèi)基站之間、各車站內(nèi)基站與地面基站之間的小區(qū)劃分與頻率配置。并根據(jù)業(yè)務(wù)量與覆蓋情況設(shè)置小區(qū)參數(shù)。

②各站的寬帶合路平臺(tái)（POI），與各運(yùn)營(yíng)商BTS射頻接口耦合聯(lián)接。

③下行POI對(duì)各運(yùn)營(yíng)商基站發(fā)射端下行信號(hào)進(jìn)行合路后，由寬帶分路器分配到軌行區(qū)泄漏同軸電纜（LCX）和車站天饋，通過(guò)空中耦合送達(dá)到移動(dòng)接收端（手機(jī)）c從LCX和天饋傳送來(lái)的移動(dòng)臺(tái)（手機(jī)）發(fā)射的上行信號(hào)，由寬帶合路器合路后，通過(guò)上行P01分路后送到各運(yùn)營(yíng)商基站上行信號(hào)接收端。從而完成上、下行鏈路信號(hào)的傳送。

④手機(jī)移動(dòng)用戶在列車內(nèi)沿軌道線路運(yùn)動(dòng)時(shí)，相鄰基站的射頻信號(hào)在泄漏電纜（LCX）形成梯度分布，在兩個(gè)車站中點(diǎn)附近，LCX的兩側(cè)信號(hào)形成交疊區(qū)。當(dāng)列車通過(guò)這一區(qū)域時(shí)，近端站的信號(hào)逐漸變強(qiáng)，遠(yuǎn)端站的信號(hào)逐漸變?nèi)?，順利?shí)現(xiàn)移動(dòng)臺(tái)的小區(qū)平滑切換。同理，在車站出入口及換乘站處，亦可完成類似的切換。

3.系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

3.1無(wú)源部分介紹、原理及特點(diǎn)

（1）無(wú)源部分由POI、寬帶分，合路器、耦合器、DCX、LCX和天線等構(gòu)成。

（2）各運(yùn)營(yíng)商下行射頻信號(hào)接至POI相應(yīng)端口，通過(guò)POI濾波器濾除各運(yùn)營(yíng)商射頻信號(hào)之間的干擾信號(hào)，并完成信號(hào)合路。合路信號(hào)由寬帶分路器分配到不同的傳輸方向，如LCX、天線。地下軌行區(qū)一般由LCX進(jìn)行信號(hào)的傳輸及輻射覆蓋。車站及進(jìn)出口通道、商業(yè)區(qū)等一般由天線進(jìn)行信號(hào)輻射覆蓋。從寬帶分路器至天線、LCX之間的信號(hào)傳輸由射頻同軸電纜（DCX）完成，信號(hào)經(jīng)覆蓋網(wǎng)絡(luò)到達(dá)乘客手機(jī)終端。

（3）根據(jù)互易性原理，乘客手機(jī)發(fā)射信號(hào)的上行鏈路，亦通過(guò)LCX、天線、DCX等分布網(wǎng)絡(luò)支路匯至寬帶合路器。寬帶合路器將手機(jī)的上行信號(hào)輸入POI，由其完成濾波、分路，最終各運(yùn)營(yíng)商不同制式的手機(jī)上行信號(hào)，被分別送至相應(yīng)基站（BTS）上行端口。

（4）無(wú)源部分由于其構(gòu)成器件的特性，對(duì)信號(hào)具有影響小、失真小、時(shí)延小，除環(huán)境噪聲外無(wú)附加噪聲影響的特點(diǎn)。基本上是透明傳輸，所以穩(wěn)定、可靠，不容易出現(xiàn)故障點(diǎn)。

3.2有源部分介紹、原理及特點(diǎn)

POI設(shè)備包含：POI上行單元、POI下行單元、光纖直放站、多頻分耦合器、電源單元、監(jiān)控單元，每站點(diǎn)設(shè)置一套POI機(jī)柜即可滿足要求。

系統(tǒng)設(shè)備間的配線連接采用上部走線方式，電源線、地線、數(shù)據(jù)傳輸線等采用在防靜電地板下走線。

3.3有源部分工作原理及特點(diǎn)

有源部分是無(wú)源部分的補(bǔ)充，在城軌交通民用通信系統(tǒng)中兩者相輔相成。

從邏輯上講，無(wú)源部分既然有很大的優(yōu)勢(shì)，理應(yīng)是最大可能地使城軌交通民用通信系統(tǒng)無(wú)源化。但是無(wú)源部分的覆蓋受限于器件（天線）、纜線（漏纜）特性影響而容易產(chǎn)生衰耗。在需要更長(zhǎng)距離的覆蓋時(shí)，則需要采取必要的信號(hào)中繼措施。因而引入了有源中繼傳輸部分。

基站（BTS）信號(hào)在地下長(zhǎng)矩軌行區(qū)域不能滿足覆蓋指標(biāo)要求時(shí)，就需要進(jìn)行信號(hào)的中繼放大。放大后的信號(hào)在頻段合路器合成一路信號(hào)，由寬帶功分器分配至不同的方向的漏纜（LCX），用以傳輸覆蓋。

中繼站（直放站）的覆蓋補(bǔ)充了BTS利用無(wú)源部分覆蓋的不足，從而可以完成整個(gè)地下軌行區(qū)基站BTS至乘客手機(jī)之間的信號(hào)中繼傳輸。因此，城軌交通領(lǐng)域使用了光纖直放站這一中繼信號(hào)傳輸手段。

光纖直放站介紹：

（1）光纖直放站作為光纖中繼型直放站，利用光纖傳輸?shù)蛽p耗、低干擾、布線方便的特點(diǎn)，適合于遠(yuǎn)距離傳輸。由靠近基站側(cè)的近端機(jī)及覆蓋區(qū)側(cè)的遠(yuǎn)端機(jī)兩部分組成，一臺(tái)近端機(jī)可以帶多臺(tái)遠(yuǎn)端機(jī)。光纖直放站通過(guò)光纖中繼，空間隔離度好，不產(chǎn)生同頻干擾，重發(fā)天線可全向覆蓋，因此在改善通信質(zhì)量方面有比較好的效果。

（2）光纖直放站由開關(guān)電源、光收發(fā)模塊、雙工器、低噪聲放大器、選帶器、高功率放大器、監(jiān)控系統(tǒng)等組成。無(wú)線信號(hào)從基站中耦合出來(lái)后，進(jìn)入近端機(jī)，通過(guò)電光轉(zhuǎn)換，電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘?hào)，從光近端機(jī)輸入至光纖，經(jīng)過(guò)光纖傳輸?shù)竭h(yuǎn)端機(jī)，遠(yuǎn)端機(jī)把光信號(hào)轉(zhuǎn)為電信號(hào)，進(jìn)入RF單元進(jìn)行放大，信號(hào)經(jīng)過(guò)放大后送人發(fā)射天線，覆蓋目標(biāo)區(qū)域。上行鏈路的工作原理一樣，手機(jī)發(fā)射的信號(hào)通過(guò)接收天線至光遠(yuǎn)端機(jī)，再到近端機(jī)，回到基站。

（3）乘客手機(jī)上行信號(hào)由漏纜（LCX）進(jìn)人中繼器（直放站遠(yuǎn)端機(jī)），經(jīng)低噪聲放大器放大后送入LCX，進(jìn)入光纖直放站近端機(jī)的光接收機(jī)，進(jìn)行光信號(hào)解調(diào)，從不同遠(yuǎn)端機(jī)送來(lái)的光信號(hào)有不同的光接收機(jī)進(jìn)行同樣的信號(hào)處理，解調(diào)后的射頻信號(hào)進(jìn)行合路后輸入上行POI，經(jīng)POI處理分別送至不同的基站BTS相應(yīng)上行端口，從而完成了乘客手機(jī)與基站之間的上行鏈路信號(hào)中繼傳輸。

（4）有源部分的延伸范圍依賴于無(wú)源部分的物理通道，受限于噪聲、互調(diào)（非線性）、功率、功耗等因素。

光纖直放站工作原理圖：

4.系統(tǒng)供電和接地

（1）民用通信設(shè)備為一級(jí)負(fù)荷供電。由低壓配電系統(tǒng)分別引接兩路獨(dú)立交流電源接至民用通信機(jī)房各雙電源切換箱，當(dāng)主用電源發(fā)生故障時(shí)，能自動(dòng)切換至備用電源，雙電源切換箱由相關(guān)低壓配電系統(tǒng)提供。

民用通信設(shè)備包括POI、傳輸設(shè)備、直放站設(shè)備、網(wǎng)管設(shè)備等，并根據(jù)實(shí)際需求配置不間斷電源。電源系統(tǒng)由UPS單元、交流配電屏、蓄電池組、發(fā)電機(jī)組等設(shè)備設(shè)施構(gòu)成。

（2）接地系統(tǒng)采用綜合接地方式，由相關(guān)系統(tǒng)統(tǒng)一設(shè)置弱電綜合接地體，并在民用通信機(jī)房提供統(tǒng)一的接地母排，接地電阻值應(yīng)≤1Ω。