蔡偉祥

廣東省電信規(guī)劃設(shè)計院有限公司，廣東 廣州 510630

引言

高鐵列車具備車體密封性好、速度快等特點，高速列車上易出現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)信號無或者弱、接通率低、掉話率高等現(xiàn)象。如何有效完善高鐵覆蓋，確保高鐵無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋質(zhì)量，是運營商面臨的一個挑戰(zhàn)課題。

1 多系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)干擾分析

目前，中國移動運營的移動通信系統(tǒng)有GSM900、GSM1800、TD-SCDMA、TD-LTE等4種。中國聯(lián)通運營的有 GSM900、GSM1800、WCDMA、FDD-LTE等4種。中國電信運營的有CDMA、FDD-LTE等2種。根據(jù)各運營商發(fā)展規(guī)劃，高鐵多系統(tǒng)建設(shè)典型需求如表1所示：

表1 高鐵多系統(tǒng)建設(shè)典型需求

在制定高鐵覆蓋方案之前，我們需對多系統(tǒng)干擾進行分析。多系統(tǒng)共享網(wǎng)絡(luò)存在的干擾類型主要有同鄰頻干擾、雜散干擾、接收機阻塞干擾以及接收機互調(diào)干擾。隧道內(nèi)無線通信系統(tǒng)信號純凈，只要做好相應(yīng)的頻率規(guī)劃即可消除同鄰頻干擾。但當使用同一天饋分布系統(tǒng)設(shè)計多頻段系統(tǒng)時，雜散干擾、接收機阻塞干擾、接收機互調(diào)干擾會變得十分突出。為了減少干擾，可通過系統(tǒng)間端口隔離方式解決各系統(tǒng)間的雜散干擾和阻塞干擾；可以在 POI內(nèi)加濾波器增加電路隔離，并確保工程使用的POI互調(diào)抑制指標達到企業(yè)規(guī)范要求（如-150 dBc器件），以有效抑制互調(diào)干擾；當互調(diào)干擾非常嚴重時，也可以讓上行信號與下行信號分開，增加空間隔離進行規(guī)避。當然還可以協(xié)調(diào)三家運營商結(jié)合退讓頻段和降低功率的方法來降低各種干擾對多系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的影響。

通過對雜散干擾、阻塞干擾及互調(diào)干擾的隔離度計算，多系統(tǒng)共享網(wǎng)絡(luò)所需最大的隔離度為90 dB。由于各廠家設(shè)備的性能指標遠高于這要求，實際網(wǎng)絡(luò)可以降低各系統(tǒng)之間的隔離要求。一般80 dB的隔離度即可滿足各系統(tǒng)之間的干擾要求。

2 高鐵場景下多系統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋的解決方案

我國地域廣闊，地形復雜多樣。高鐵建設(shè)穿越經(jīng)過市區(qū)、郊區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)和農(nóng)村等區(qū)域類型，也經(jīng)過平原、高原、山地、丘陵、高架橋、隧道等地形。為了更好地解決多系統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)的信號覆蓋問題，應(yīng)根據(jù)地域特征提出對應(yīng)有效的解決方案。

2.1 市區(qū)、郊區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)和農(nóng)村等區(qū)域類型

該區(qū)域類型一般屬于幅員廣闊的地域，阻擋較少，信號傳播較遠，可通過利舊現(xiàn)網(wǎng)基站、現(xiàn)網(wǎng)分布式基站的 RRU拉遠或者新建基站等方式進行覆蓋。為降低切換次數(shù)，建議優(yōu)先采用BBU+RRU級聯(lián)和小區(qū)合并的設(shè)置方式。天線選型宜采用高增益、窄波瓣天線[1]。

對于直線鐵路軌道，相鄰站點宜交錯分布于鐵路軌道兩側(cè)，形成“之”字型布局，有利于列車車廂內(nèi)兩側(cè)信號均衡覆蓋。對于鐵路軌道的彎道，站點宜設(shè)置在彎道的內(nèi)側(cè)，相對外側(cè)站點的入射角更有利于車廂內(nèi)信號的覆蓋。鑒于實際站點分布情況和工程實施難度，選址和實施難度大時不做嚴格要求。站點的站間距應(yīng)結(jié)合地形和滿足鏈路預(yù)算要求進行設(shè)置。

2.2 特殊場景

對于高鐵經(jīng)過狹長山谷的區(qū)域，應(yīng)合理利用地形優(yōu)勢對高鐵沿線進行線性覆蓋。

對于“V”型地塹，可在“V”型地塹兩側(cè)山體上架設(shè)桿塔，采用BBU+RRU級聯(lián)方式，使用單扇區(qū)功分或定向方式進行線性覆蓋。也可在山體上敷設(shè)泄露電纜，讓漏纜高度與列車車窗同高的設(shè)置方式來解決覆蓋。

對于1 km以內(nèi)的高架橋或過河橋梁，可選擇在橋梁兩端或者橋梁某側(cè)合適地形建設(shè)站點，信號覆蓋應(yīng)可視通橋梁。對于1 km以上的高架橋或者過江、過海橋梁，因地形受限而無法選擇橋梁中間或者外側(cè)合適位置建設(shè)站點，可沿橋面兩側(cè)欄桿或橋上電桿安裝泄漏電纜的方式，也可采用分布式基站+小天線的覆蓋方式。

2.3 隧道

隧道覆蓋主要在紅線內(nèi)采用RRU拉遠+漏泄電纜的方式進行解決，需要和鐵路部門協(xié)作覆蓋。

（1）無洞室短隧道。由于隧道內(nèi)沒有可安裝設(shè)備的位置，RRU等有源設(shè)備需在隧道口利用室外機柜或者鐵路系統(tǒng)的場坪機房進行安排，設(shè)備安裝不得影響鐵路運行安全。隧道內(nèi)覆蓋應(yīng)與隧道外采用同小區(qū)設(shè)置，避免切換引起的掉話。在隧道兩側(cè)墻壁架設(shè)低耦合損耗、低衰減的無鹵低煙阻燃的漏泄電纜，漏泄電纜敷設(shè)高度要與列車車窗齊高，距離車軌2.2～2.8 m之間。

（2）有洞室長隧道和隧道群。在隧道兩側(cè)墻壁架設(shè)低耦合損耗、低衰減的無鹵低煙阻燃的漏泄電纜。隧道內(nèi)與隧道口的設(shè)備優(yōu)選采用同小區(qū)設(shè)置，避免列車進出隧道口時引起切換掉話。隧道群之間的區(qū)間區(qū)域，視實際覆蓋情況，可在隧道口按需設(shè)置外接天線或者立桿吊掛室外泄漏電纜進行延伸覆蓋。

（3）隧道口。在鐵路場坪上架設(shè)桿塔，采用高增益、窄波瓣天線進行隧道口的延伸覆蓋。天線信號可引用隧道內(nèi)漏纜信號；也可新增設(shè)備信號，并采用隧道內(nèi)和隧道口的小區(qū)合并方式。兩種方式應(yīng)根據(jù)引接饋線長度、線纜損耗、天線口輸出功率等來決定選用。用作延伸覆蓋的天線，其高度、方向角和下傾角應(yīng)根據(jù)覆蓋需求進行合理設(shè)置。

2.4 車站

車站覆蓋主要在紅線內(nèi)采用設(shè)備信源+雙路室內(nèi)分布系統(tǒng)進行解決，需要和鐵路部門協(xié)作覆蓋。

（1）室外基站覆蓋。對于部分小型車站，因其客流量不高，經(jīng)核算周邊室外基站可以滿足車站內(nèi)網(wǎng)絡(luò)覆蓋質(zhì)量和業(yè)務(wù)容量需求，建議采用室外基站覆蓋。

（2）信源+雙路室內(nèi)分布系統(tǒng)覆蓋。對于中大型車站，不僅客流量大、用戶數(shù)和話務(wù)量高，而且面積較大，周邊室外基站深度覆蓋不足，建議采用信源+雙路室內(nèi)分布系統(tǒng)方式覆蓋車站和站臺。

3 高鐵覆蓋案例分析

以某高鐵公網(wǎng)覆蓋為例，三個運營商共部署9個無線通信系統(tǒng)。隧道內(nèi)選用滿足各系統(tǒng)間干擾隔離指標的九進二出POI設(shè)備接入到兩條泄漏電纜，部分系統(tǒng)實現(xiàn)MIMO功能；隧道口利用鐵路場坪資源，三家運營商分別建設(shè)各自9 m桿，用于安裝天線和設(shè)備，桿塔之間相隔一定距離以達到系統(tǒng)間隔離的目的。測試數(shù)據(jù)顯示2G語音覆蓋率達98.21%，平均RxAGC是-72.24 dBm，平均TxPower是-14.56 dBm，平均Ec/Io是-3.74 dB，業(yè)務(wù)接通率100%，軟切換成功率 100%；LTE數(shù)據(jù)基本覆蓋率 96.2%，平均RSRP是-83.09 dBm，平均RSRQ是-5.43 dB，平均SINR是15.2 dB，ping成功率98.43%。可以看出，2G語音和LTE數(shù)據(jù)的測試覆蓋率達到網(wǎng)絡(luò)覆蓋指標要求[2]。

4 結(jié)語

通信運營商在高速鐵路場景建設(shè)中，通過共建共享方式，避免了道路反復開挖對環(huán)境的影響，節(jié)約建設(shè)資源，實現(xiàn)了多系統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋，取得了良好的經(jīng)濟效益和生態(tài)效益。

[1]戴源.TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計[M].北京： 人民郵電出版社，2012.

[2]鄭文生.高鐵覆蓋規(guī)劃方案[J].無線互聯(lián)科技，2013（12）：87.