华为技术培训资料-MF005601 隧道覆盖规划.doc

MF005601隧道覆盖规划ISSUE1.0MF005601隧道覆盖规划ISSUE1.0目录课程说明目录课程说明1课程介绍1课程目标1相关资料1第1章 概述2第2章 隧道的无线传播4第3章 隧道覆盖GSM信号源选择5第4章 隧道覆盖天馈系统的选择74.1 同轴馈电无源分布式天线74.2 光纤馈电有源分布式天线74.3 泄漏电缆74.4 各种分布式天线系统对比8第5章 采用同轴馈电无源分布式天线系统的隧道覆盖方案95.1 同轴馈电无源分布式天线系统射频器件95.1.1 馈管95.1.2 干线放大器95.1.3 功分器105.1.4 天线115.2 同轴馈电无源分布式天线系统隧道覆盖解决方案1125.3 同轴馈电无源分布式天线系统隧道覆盖解决方案215第6章 采用泄漏电缆系统的隧道覆盖方案176.1 覆盖因子的确定176.2 GSM信号源与第一个放大器之间的电缆长度的确定196.3 需要的放大器增益226.4 放大器之间的泄缆长度的确定236.5 需要的放大器数量的确定246.6 安装说明24第7章 不同长度隧道覆盖具体解决方案257.1 短隧道覆盖解决方案257.2 中等长度隧道覆盖解决方案267.3 长隧道覆盖解决方案27第8章 附录1：京信分布式天线系统28第9章 附录2：隧道传播损耗与传播距离关系表33第10章 附录3：隧道覆盖试验数据分析及结论4244MF005601隧道覆盖规划ISSUE1.0课程说明课程说明课程介绍本课程为GSM系统隧道覆盖方案的一个整体介绍，主要阐述了隧道中无线传播模型、信号源选择、天线系统的选择，多种天线的特性等，并介绍了不同长度、性质隧道的覆盖规划，附录给出了一些器件的参数。课程目标完成本课程的学习后，您应该能够： l 掌握隧道传播特点、多种天线特性、应用原则l 掌握隧道分布系统设计过程、不同长度，性质隧道的设计要点相关资料MF005601隧道覆盖规划ISSUE1.0第7章 不同长度隧道覆盖具体解决方案第1章 概述目前大多数隧道都是覆盖盲区，因此需要制订专门的隧道覆盖方案。隧道覆盖主要分为铁路隧道、公路隧道、地铁隧道等多种。每种隧道有着不同的特点，一般来说公路隧道一般比较宽敞，在隧道里面的覆盖状况在有车通过时与没有车通过时差别不大。车通过时，隧道内剩余空间较大，可以根据实际情况选择尺寸大一些的天线，以获取较高的增益，使得覆盖范围更广。而铁路隧道一般来说要狭窄一些，特别是当火车经过时，被火车填充后所剩余的空间很小，这时无线传播与没有火车通过时差别较大。火车对信号传播会有较大的影响。并且天线系统的安装空间有限，这样天线的尺寸与增益也必然会受到很大的限制，天线增益小了，每根天线能覆盖范围也就小了。并且对于铁路隧道的覆盖测试一般会更为困难，主要是普通车辆无法到达。这些特点决定了公路隧道的覆盖与铁路隧道的覆盖规划有些不同之处。不管是哪种隧道，都存在长短不一的状况。短的隧道只有几百米，而长的隧道有十几公里。在解决短隧道的覆盖时，可采用较多灵便经济的手段，如在隧道口附近用普通的天线往隧道里进行覆盖等。而这些手段可能在解决长隧道覆盖时不起作用，对于长隧道的覆盖必须采取另外一些手段。因此对于每段隧道的解决方案可能都会有所区别，必须根据实际情况来选定覆盖解决方案。下面给出单线铁路隧道及复线铁路隧道的截面示意图。截面越小，当火车经过时损耗越大。以下的分析计算都是基于复线铁路隧道及公路隧道的计算，对于单线隧道可以考虑在复线铁路隧道计算的基础上考虑5dB的保护裕量。图1-1 单线铁路隧道截面示意图（单位：mm）图1-2 复线铁路隧道截面示意图（单位：mm）在进行隧道覆盖规划之前，要知道以下一些数据：l 隧道长度l 隧道宽度l 隧道孔数（1或2）l 需要的覆盖概率（50%，90%，95%，98%或99%）l 隧道结构：金属结构还是混凝土结构l 总共考虑多少个载频（1到30）l 隧道中最小接收电平（一般为-85dBm到-102dBm）l 隧道孔的间距l AC/DC是否可用l 墙壁上能否打孔l 隧道入口处的信号电平大小l 隧道内部已有信号电平大小第2章 隧道的无线传播室内无线链路衰耗主要由路径衰耗中值与阴影衰落决定。隧道可以认为是一管道，信号传播是墙壁反射与直射的结果，直射为主要分量。ITUR建议P.1238提出室内适用的传播模型，这种传播模型对隧道覆盖也是有效的，这个公式为：Lpath = 20 lg f + 30 lg d + Lf (n) 28 dB (1)其中:f : 频率 (MHz)d :距离（米）Lf : 楼层穿透损耗因子 (dB)n :终端与天线间的楼层数.在我们讨论的隧道覆盖场合， Lf (n) 可以不用考虑。因此在隧道中无线传播可以用下式进行估算。Lpath = 20 lgf + 30 lg d 28 dB (2)下表给出了在隧道中不同的路径损耗。表2-1 路径衰耗 DGSM 900GSM 180050 m82.0 dB88.1 dB100 m91.0 dB97.0 dB150 m86.3 dB102.1 dB200 m100.1 dB106.1 dB300 m105.3 dB111.4 dB第3章 隧道覆盖GSM信号源选择为了提供隧道覆盖，一个GSM信号源与一套分布式系统是必须要的。隧道覆盖需要根据隧道附近的无线覆盖状况及传输、话务、现有网络设备等情况来决定隧道覆盖所采用的GSM信号源。一般来说，隧道覆盖的GSM信号源可以是宏蜂窝基站、微蜂窝基站、直放站等。对于铁路、公路隧道覆盖来说，室内宏基站作为信号源较为少用，但它可能会用在较复杂的地铁隧道中，这种场合不仅要覆盖站台，而且要覆盖铁路系统出口较大的地方。使用宏蜂窝的优点：1、用户可享受更多的信道资源2、扩容较为容易3、新增的宏蜂窝可增加系统容量4、单个基站覆盖能力强缺点：1、需要用电缆从BTS设备所在的地方引入信号覆盖隧道2、需要比较大的机房等配套设备、总的投资费用高在大多数情况下，会用到微蜂窝信号对隧道进行覆盖。使用微蜂窝的优点：1、安装机架设备只需要很小的空间，所需的配套设备也相对较少，总的投资费用较低2、新建的微蜂窝基站可以增加系统容量3、可采用内置天线系统4、相比较直放站来说，输出功率更大，覆盖范围更广缺点：1、用户享受的信道资源较少2、相比较直放站来说，要另外引入传输如果在需要覆盖的区域附近的网络容量足够，不必增加新的容量，且在附近有较好的GSM信号可以利用（满足直放站对施主信号电平大小的要求，如-70dBm），则可采用无线直放站来作为隧道覆盖的信号源。采用直放站往往是网络拓展的第一步，在网络容量上来后再用GSM基站来替换。无线直放站有宽带直放站与选频直放站两种，采用直放站作为信号源的优点：1、无需传输、综合成本低2、可以将远处的话务带给施主小区，使小区的信道利用率更高3、安装速度快采用直放站的缺点：1、网络管理复杂度增加2、不会增加系统容量3、维护不便、在采用选频直放站时，但施主小区的频率发生变更后，直放站的频率也要进行调整4、施主天线与重发天线需要有足够的隔离度，造成安装空间上有些困难，一般重发天线采用高前后比的对数周期天线直放站与施主小区之间的连接可以采用普通天线（无线直放站）、同轴电缆、光纤（光纤直放站）等。对于隧道覆盖来说，安装空间及配套设备方面所受限制较多，所以一般不会选用宏蜂窝基站来做隧道覆盖。而更多地采用微蜂窝与直放站，在山区，采用直放站的可能性较大。因为往往在距隧道口不远的山头上存在足够强度的信号可能性较大，天线的隔离容易得到满足。而在隧道口附近原有网络的信号强度不够的情况下一般会采用微蜂窝进行隧道覆盖。第4章 隧道覆盖天馈系统的选择在选择好了GSM信号源以后，要根据实际情况来配置不同的天馈系统来对隧道进行覆盖。通常有三种不同的配置，即同轴馈电无源分布式天线、光纤馈电有源分布式天线、泄漏电缆。在本文中主要讨论同轴馈电无源分布式天线及泄漏电缆的解决方案。4.1 同轴馈电无源分布式天线采用同轴馈电无线分布式天线进行覆盖是室内覆盖常用的方式，这种覆盖方案设计比较灵活、价格相对要低些、安装较为方便。同轴电缆的馈管衰减较小，天线的增益的选择主要是取决于安装条件的限制，在条件许可时，可选用增益相对高些的天线，覆盖范围会更大。4.2 光纤馈电有源分布式天线在某些复杂的隧道覆盖环境中，可以采用光纤馈电有源分布式天线系统来替代同轴馈电无源分布式天线系统。一般情况下，它更适用于覆盖地下的隧道（地铁隧道）及站台，因为这种场合下，安装射频电缆空间十分受限。必须注意每一个有源天线的单载频最大输出功率一般不大于150mW。而无源天线却可处理几十瓦的功率。因此单个有源天线的覆盖范围不如无源天线大。采用光纤馈电有源分布式天线系统的主要好处有：1、在室内安装的电缆数减少2、可适用更细的电缆3、采用光缆可降低电磁干扰4、在复杂的网络中设计更灵活4.3 泄漏电缆泄漏电缆象连续的横向天线，因此它提供的覆盖基本取决于它的路由。它是在同轴电缆上开有许多小窗，让信号辐射出来对近处进行覆盖。用泄漏电缆代替其它的天线系统所带来的好处是：1、可减小信号阴影及遮挡，在复杂的隧道中，若采用分布式天线，手机与某个特定的天线之间可能会受到遮挡导致覆盖不好2、信号波动范围减少，采用泄漏电缆与采用其它的天线系统相比，信号随距离的变化程度会减小3、可对多种服务同时提供覆盖，泄漏电缆本质上是一宽带系统，多种不同的无线系统可以共享同一泄漏电缆，考虑到在隧道中经常使用一些无线系统（如寻呼系统、告警系统、广播、移动电话），由于可共享一条泄漏电缆，因此，减小架设多个天线系统时工程安装的复杂性。4.4 各种分布式天线系统对比分布天线类型优点缺点同轴馈电无源分布式天线低的成本可靠性强无源器件，故障率低、无需供电，安装方便、无噪声累积、宽频带系统设计较为复杂、信号损耗较大时需加干线放大器泄漏电缆灵活的设计 场强分布均匀，可控性高；频段宽，多系统兼容性好成本高 传输距离近光纤馈电有源分布式天线低的损耗易安装成本高设计灵活性差覆盖端机需要电源第5章 采用同轴馈电无源分布式天线系统的隧道覆盖方案5.1 同轴馈电无源分布式天线系统射频器件在同轴馈电无源天线分布式系统中，常采用以下的射频器件：l 馈管(3/8 or 1/2 or 7/8 ) 与跳线l 放大器l 功分器l 天线5.1.1 馈管下表以Andrew馈管为例来看看馈管的一些主要的特性参数表二馈管主要性能指标Source & TypeNominalDielectricDiameterAttenuation/100m 900MHzAttenuation/100m1800MHzMinimumBendRadius /mmAndrewLDF2RN-503/8111695LDF4RN-50A1/2811125LDF5RN-507/846250跳线的损耗一般是2dB。5.1.2 干线放大器由于信号会在馈管、连接器、功分器等器件上有损耗，因此必须要通过射频放大器来提升功率以保证足够的覆盖电平。在隧道覆盖中需要多少个功率放大器取决与隧道的长度及需要的覆盖电平。每一载频的最大输出功率与被放大的载频数量直接相关。下表列出了功放的一些主要指标：表三：干线放大器主要性能指标Source& TypeDownlinkBand/MHzUplinkBand/MHzGain/dB3rd Order Intercept Point /dBmDown/Uplink-1dBCompressionPoint /dBDown/UplinkNoise Figure/dBDown/UplinkAndrew1216GSM935-960890-91010-2035 / 2627 / 1712/ 50 / 5038 / 389 / 9由于放大器的非线性，当输出功率增大时，三阶互调也会增大。因此必须对输出功率进行一定的控制以保证三阶互调指标满足要求。下面的计算公式可以近似地表示出了输出功率与要求的三阶互调要求之间的关系：Po = IP3 + (PIMP /2) - 10 lg (N/2)Po=每载频输出功率 (dBm),IP3=放大器的三阶截点 (dBm),PIMP=三阶互调电平 (dBc),N=载频数目 .如上表中Andrew 1100GSM干线放大器下行三阶截点为50dBm，一般要求互调电平低于-45dBc。由载频数就可以算出此时干线放大器的最大单载频输出功率。5.1.3 功分器为了形成天线链，有必要使用功分器来进行信号分支。最简单的方法时使用1:2的功分器，它将带来3dB的损耗。有的功分器可以进行不等分的功率分配。这在很多情况下是十分有用的。见下图与下表所示：图5-1 功分器示意图表四：功分器主要性能指标Tapper typeBandInput P1Input P2P1 : P2 ratioK 63236001900/1800-1 dB-7 dB4:1-0.5 dB-9.5 dB8:1-0.3 dB-12.3 dB16:1-0.1 dB-15.1 dB32:1K 63236061900/1800-1 dB-7 dB4:1K 63236101900/1800-0.4 dB-10.4 dB8:1K 63236151900/1800-0.1 dB-15.1 dB32:1平时常用两路的功分器，功率分配为50%/50%，每一路输出都有3dB的衰减。下面列出了几个功分器的型号：900Mhz, K 632062-7 or K 632062-11800 Mhz, K632262-15.1.4 天线对于隧道覆盖的应用场合，推荐使用微蜂窝类型的天线。为了尽量扩大覆盖范围，应该沿着隧道方向使用定向天线。可以考虑选用两种类型的天线：l 双向天线l 定向天线在隧道应用场合，使用双向天线的好处在于它能在隧道的两个方向提供更大的覆盖（对比于相同增益的单向天线）。如果为了覆盖两个方向而采用两个定向天线的话，那么就要增加应该功分器。因此我们推荐使用双向天线，这种解决方案简单、经济并且不会带来额外的损耗。推荐的天线见下图与下表：图5-2 双向天线实图双向天线特性参数：表5-1 双向天线性能参数表KATHREINK738446Gain5/5.5 dBiHorizontal2 x 65VerticalN/APolarizationVerticalPower input200WDimensionsH/W/D (mm)310/55/90Weight (kg)0.8Band900/1800MhzTypeBi-directional附录中列出了京信公司的一些射频器件性能指标。5.2 同轴馈电无源分布式天线系统隧道覆盖解决方案1下面给出一用双向无源天线分布式系统进行隧道覆盖的方案：图5-3 采用分布式天线进行隧道覆盖方案1在此方案中，我们假定需要的最小信号电平为-85dBm（50%的位置概率）。再加上8dB以保证位置概率达到90%的水平。双向天线的增益为5dBi，等概率功分器、跳线损耗为2dB，馈管采用7/8，每100米4dB的损耗。设备输出功率为39dBm。首先，我们假定天线发射出来的信号在隧道入口处电平为-85dBm，根据这个要求，我们可以计算出第一个天线到隧道口的距离，如下式所示：Pout - Lpath(d) - Lcable(d) - Ljumper + Gant = -85 dBm + 8dB90%_loc.Prob(3)其中：Pout ：输出功率 39dBmLpath(d)：路径损耗Lcable(d)：馈管损耗Ljumper ：跳线损耗 2x2 dB，Gant :天线增益 5dBi基于此值，我们有：Lpath(d) + Lcable(d) = 117 dB我们从图表中可以看出， Lpath 和 Lcable之和在方程式中应该为 96dB。（可直接到附录中的表中进行距离的查找。 距离 d=301 米，距离 d 时第一个天线在两个方向的覆盖范围。图5-4 路径衰耗曲线和7/8馈线损耗如果功分器在第一个天线上使用了，那么应该加上3dB的损耗，则：Lpath(d) + Lcable(d) = 114 dBd = 261米对于铁路隧道的应用环境下，由于火车的填充作用影响到信号传播，当天线放置在隧道中间时，考虑5dB的保护裕量，在考虑裕量后d240米（算法相同）。即单根天线若放在隧道中间，可覆盖480米的距离。如果第二个天线使用了功分器，则在第一个天线与第二个天线之间的覆盖距离会更短，除非使用放大器。让我们考虑一下第二个天线没有使用放大器的情况：从第一个分路器（在第一个天线处）出来的总的功率为：Pout1 = Pout - Lcable(d) Ljumper Lsplitter = 39dBm Lcable(261m) 2dB 3dB= 23.56 dBm（查附录损耗表可知，261米的馈管损耗为10.44dB。跳线损耗为2dB，功分器插损为3dB） 基于假设，两天线之间的交叠电平为 85dBm，那么第二个天线距离第一个天线为： d2 = d + x d = 261 meters (第一个天线的覆盖范围) x = 第二个天线单方向的覆盖范围. 考虑进第一个天线， 第二根天线的 x 距离将可从下面得出： Pout1- Lcable(261m) - Lcable(x) - Ljumper + Gant - Lpath(x) = -85 dBm + 8dB90%_loc.Prob(4) Lpath(x) + Lcable(x) = 108.56dB 从图表中可以得到： x = 100 米 这意味着在不采用放大器的情况下，使用2根天线可以覆盖： 2*（261+100） = 722 米的隧道. 在多级级连后，由于同轴电缆的损耗导致发射功率较低，这时可采用放大器对信号进行放大。计算方法类似。5.3 同轴馈电无源分布式天线系统隧道覆盖解决方案2对于隧道不长的情况，可以采用简单的方式进行覆盖，如下面这种方案所示：图5-5 采用单根天线进行隧道覆盖方案在这种方案中，采用一个定向天线在隧道口朝隧道里面进行覆盖，如上图所示。那么采用这种方案的覆盖状况可以分析如下：这种方案中，Pout : output power = 39dBm（假设GSM信号源输出功率为8w）Lpath(d) : 传播损耗Lcable(d) + Ljumper : 5dBGant : 天线增益 8dBi需要的接收电平为 77dBm (-85dBm + 8dB 由于需要以90的概率进行覆盖) Lpath(d) = 39dBm 5dB + 8dBi (-77dBm) = 119dB,根据公式我们有：Lpath(d) = 20 log10 f + 30 log10 d 28 dB,Therefore d = 858m以上的分析方法适应于比较宽敞的公路隧道，对于铁路隧道由于火车填充作用对信号传播的影响，可以考虑10dB的裕量，计算方法相同，得到在铁路隧道中此种方案的覆盖距离为：398米。推荐使用 DB771S50NSY定向天线。水平半功率角度为60度，增益为8dBi。尺寸为：200mm/200mm/46mm.第6章 采用泄漏电缆系统的隧道覆盖方案一旦决定采用泄漏电缆来覆盖，那么要找到泄漏电缆的规格（附录中列出了几种泄漏电缆的一些规格参数）来完成下面的一些具体的泄漏电缆覆盖方案的设计工作。主要有下面几步：1.决定覆盖因子2.算出需要的双向放大器的增益3.估算出馈源与第一个放大器之间的泄缆长度4.估算出放大器之间的泄缆长度.5.决定所需放大器的数量6.1 覆盖因子的确定首先我们需要以下的一些信息来确定覆盖因子：耦合损耗 _ 载频数量 _ 覆盖概率 _ 覆盖因子是指距泄漏电缆2米开外（泄漏电缆的垂直方向）的损耗值，这一损耗值包括泄漏电缆的耦合损耗加上与某一要求的覆盖概率的保护值，如需要保证90的覆盖概率要在中值电平上加8dB。有些泄漏电缆规格上直接表明了在覆盖概率为多少时的耦合损耗，这概念等效于覆盖因子。它将载频数固定为一常数。覆盖因子由耦合损耗、RF载频数、覆盖概率、隧道类型等参数决定，通过下面两图可以确定混凝土隧道与金属隧道的覆盖因子。在确定覆盖因子时，根据载频数与耦合损耗可决定左图中的一点，过此点做一水平线，该线与要求的覆盖概率相交处即为覆盖因子。 图6-1 混凝土隧道覆盖因子图6-2 金属隧道覆盖因子如采用安德鲁公司的 RXL6 （耦合损耗为 71 (900 MHz)，18载频，覆盖概率为90，在混凝土隧道中，覆盖因子为77。6.2 GSM信号源与第一个放大器之间的电缆长度的确定在决定GSM信号源与第一个放大器之间的电缆长度时，我们需要用到以下的一些信息。信号源发射功率 (dBm) _ 跳线损耗 1 (dB) - _连接器损耗 1(dB) - _泄缆损耗(dB) - _跳线损耗 2 (dB) - _连接器损耗 2(dB) - _馈源处发射功率 (dBm) = _泄缆损耗(dB/100m) _ 首先，在计算某馈点的功率时将GSM信号源信号减去馈管传播衰耗。假如GSM信号源采用无线直放站输出功率为18dBm（总载频数为18），经由跳线、馈管、跳线、接到泄漏电缆，这中间有7dB的衰减（考虑通常情况从直放站输出，经跳线接到一馈管，再经一跳线接到泄漏电缆，中间有4个连接器，可以考虑每根跳线有2dB的衰减、馈管考虑有1dB的衰减、每个连接器考虑0.5dB的衰减），则在该点的发射功率为11dBm。参见下图：图6-3 泄漏电缆连接图假设需要的隧道中的信号电平为-85dBm，考虑到最坏的场合，在第一个放大器的位置，在这点的辐射信号应该最小为-85dBm以满足电平的要求。信号馈点与第一个放大器之间存有耦合损耗与泄缆纵向传播损耗，见下式：LossLong = 11dBm (-85dBm) + LosscoupLosscoup 为覆盖因子，保证90的覆盖时为-77dB。LossLong = 11dBm + 85dBm 77dB = 19dB信号馈源与第一个放大器之间的泄缆长度从下图中可以得到，下图表示的是混凝土隧道与金属隧道放大器之间的泄缆长度。假设泄缆衰减为4.3dB/100米。在4.3处划一条垂线，与19dB的曲线相交，再作一条水平线就可以从右边读出泄缆的长度。在这个例子中，在信号源与第一个放大器之间的距离为440米（这里实质是一个简单的除法，将19/4.3=440米）。图6-4 金属隧道中放大器之间的电缆长度图6-5 混凝土隧道中放大器之间的电缆长度以上两图左边的纵坐标为“Required RADIAMP Gain”，在实际应用时可直接用泄漏电缆的径向损耗来代替。从原理上来说是一致的，因为图表中隐含有一前提：放大器的输出功率为0dB。因此需要的放大器增益等于前一段的泄缆径向损耗。6.3 需要的放大器增益用以下的一些信息通过简单的算法就可以得出最大的放大器增益：若不加放大器，泄缆传输最长距离处泄缆输出信号电平为：最小可接受信号电平覆盖因子超过此点往后的接收电平就会低于最小可接受电平，因此要在此点加放大器对信号进行放大，放大到最大单载频输出功率，而放大器的单载频的最大允许输出功率与放大器的型号与被放大的载频数量直接相关。在知道了单载频最大输出功率后，就可算得需要的放大器的增益。需要的放大器增益单载频最大允许放大器的输出功率（取决于载频数量） （最小可接受信号电平覆盖因子）在泄缆上的双向放大器的每载频的最大允许发射功率与被放大的载频数有关。这主要是考虑到减少交调影响。因为交调产物会随着总的载频数的增大而增大。见下图所示：图6-6 单载频最大输出功率与被放大的载频数之间的关系最小可接受信号电平减去覆盖因子，加上最大允许发射功率等于要求的放大器增益。如最小接受电平为-85dBm，覆盖因子为-77，每载频的最大允许发射功率为5dBm（总共18载频，泄缆是一宽带系统，在设计时可能设计的带宽较宽，故这里先假设有18个载频），则需要的放大器增益为13dB。6.4 放大器之间的泄缆长度的确定我们需要以下的一些信息来确定介于两放大器之间的泄缆长度，需要的放大器增益 _ 泄缆损耗 (dB/100m) _ 根据前面的两张图可以确定两放大器之间的泄缆长度，如混凝土隧道中，一个放大器的增益为13dB，泄缆电缆的衰减为4.3dB/100米，则在两放大器之间的泄缆长度为300米。6.5 需要的放大器数量的确定需要以下的一些信息来确定所需的放大器数量。在馈源与第一个放大器之间的泄缆长度 _放大器之间的泄缆长度 _ 隧道长度 _ 用下面的公式可以算出所需的放大器数量，放大器数量取大于（隧道长度馈源到第一个放大器之间的距离）/（放大器之间的距离）的最小整数接着前面的例子，隧道长度为1000米，放大器之间的泄缆长度为300米，馈源距第一个放大器之间的距离为420米。这需要（1000420）/300=1.93）2个放大器。决定了放大器数量后，可以优化一下两放大器之间的距离，简单地将剩余距离除以放大器的个数即可（580/2=290米），及两放大器之间的距离为290米。图6-7 泄漏电缆示意图6.6 安装说明泄缆电缆在安装时不要接触铁器与金属物。一般来说安装时要距离混凝土墙壁5cm。距离金属墙壁的距离最少为10cm。当然间距可视泄缆类型情况而定。尽量靠近覆盖区安装，不必考虑与用户之间是否有视距传播，因为从泄缆中出来的信号会填充整个空间。应该安装在容易接近的地方。第7章 不同长度隧道覆盖具体解决方案上面已经讨论了在隧道覆盖规划中的一些关键技术，下面来具体探讨针对不同长度的隧道、不同特性隧道的具体覆盖解决方案。下面首先列出在实际方案中可能会用到的一些配合：微基站单个天线方案微基站分布式天线系统微基站泄漏电缆直放站单个天线方案直放站分布式天线系统直放站泄漏电缆其中泄漏电缆也可以直接利用铁路450M泄漏电缆，只不过这种泄漏电缆的径向损耗较大（11dB/100米）。覆盖距离相对要小些。在决定是否选用微蜂窝还是直放站作为隧道覆盖的GSM信号源时，首先考虑的问题有几点：1、隧道口附近有没有足够强的GSM信号可资利用2、隧道附近是否有传输线路可资利用一般来说，若隧道口附近（包括附近的山头等较高的地方）已有的信号电平低于-80dBm，我们建议采用微基站。若隧道口附近的信号电平高于-80dBm，则可以采用直放站或微基站进行覆盖，此时若传输问题较难解决，建议直接采用直放站进行覆盖，在采用直放站方案时要充分考虑到直放站隔离度的要求。否则建议采用微基站来解决覆盖问题，同时提高系统容量。7.1 短隧道覆盖解决方案这里定义长度在100米以下的隧道为短隧道，在对这种隧道的覆盖进行规划时要结合隧道周围需要覆盖的铁路及区域一起考虑。若是有多个短隧道彼此之间间隔很小，可以考虑在两隧道的中间建站或直放站，若使用微基站，采用双向天线，若天线的增益为5dBi，建议天线放置在隧道口，这样可以保证对隧道的良好覆盖。具体分析计算方法可参考下面的分析。在隧道覆盖方案制订时，必须考虑到火车与汽车都在高速运行状态之中，如何保证在进入隧道后能够进行顺利切换是至为关键的。若GSM信号源是采用直放站进行覆盖，隧道外的信号电平与隧道里面的信号电平属于同一个小区的，则就不会存在切换问题。而当覆盖隧道的GSM信号源是微基站时，若隧道里的信号与隧道口的信号属于不同的小区，在火车进入隧道后，外部小区的信号急剧下降，这时很可能由于不能及时地正常切换而掉话。解决这个问题可以从下面几点考虑：一是采用双向天线对隧道进行覆盖，这样隧道里面的小区信号就会与隧道外面的小区信号有足够的交迭深度来保证正常的切换。二是启用电平快速下降切换，使得电平在快速下降时能够及时切换到其它小区以免掉话。另外选择前后比小一些的定向天线也是可以考虑的手段之一。7.2 中等长度隧道覆盖解决方案根据前面分析，结合华为的设备情况，给出一些典型配置下的铁路隧道覆盖对比情况。前提：GSM信号源若采用华为的BTS3001C，最大输出功率为8W；若采用直放站，仅考虑其放大1个载频的情况，最大输出功率为2W）。设计最低接收信号电平为85dBm，覆盖概率为90（加上8dB的保护）。针对铁路隧道的覆盖，考虑到火车填充对信号传播的影响，若天线放在隧道口，则增加10dB的保护；若天线放在隧道中间，增加5dB的保护（这些保护在对公路隧道进行规划时不用考虑）。在隧道口采用隧道专用天线 DB771S50NSY定向天线，水平半功率角度为60度，增益为8dBi；在隧道中间选用双向天线K738446，增益为5dBi。基于以上假设，通过前面的论述，我们可以得到下表：表7-1 采用单个天线进行铁路隧道覆盖时覆盖距离的估算覆盖距离天线放在隧道口（增益8dBi）双向天线放在隧道中间（5dBi）采用微基站（39dBm）400米480米采用直放站（33dBm）250米360米因此对于隧道长度小于500米的隧道，我们可以根据隧道口的电平、传输现状、隧道长度等实际情况选择微基站单个天线或直放站单个天线的方案。对于有弯道的隧道，建议将双向天线放在隧道中间进行覆盖。另外根据现场勘测的结果，视隧道的截面大小、容许安装的天线尺寸、隧道长度等因素，在某些长度稍大于500米，如600米的隧道，也可以通过选择增益更高一些的天线来进行覆盖。7.3 长隧道覆盖解决方案对于隧道长度大于500米的隧道，要采用分布式天线系统或泄漏电缆进行覆盖。我们先来考虑一下采用微基站泄漏电缆与直放站泄漏电缆的方式在没有放大器的情况下可以覆盖多远。前提： GSM信号源若采用华为的BTS3001C，最大输出功率为8W；若采用直放站，仅考虑其放大1个载频的情况，最大输出功率为2W）。设计最低接收信号电平为85dBm，覆盖概率为90（加上8dB的保护）。考虑到泄漏电缆的覆盖特性，可以不用再加额外的电平裕量保护。（这些保护在对公路隧道进行规划时不用考虑）。泄漏电缆选择SLWY5022，具体的性能指标见附录：径向损耗为5dB/100米，耦合损耗在90的接收可能时为77dB。基于以上假设，根据前面的论述，我们可以得到下表：表7-2 采用泄漏但不加放大器进行铁路隧道覆盖时覆盖距离的估算覆盖距离（采用泄缆电缆但不加放大器）采用微基站（39dBm）800米采用直放站（33dBm）680米当然我们可以选择损耗更小的泄漏电缆，这样覆盖距离会更远。对于更长的隧道需要采用放大器进行中继放大，即可采取分布式天线方案，也可以采用泄漏电缆方案。从技术上、从安装空间的允许等方面，我们建议采用泄漏电缆方案。从成本方面来说，主要与设备的选型有关，分布式天线方案不见得会优于泄漏电缆方案。这需要根据选定的器件来估算。MF005601隧道覆盖规划ISSUE1.0附录3：隧道覆盖试验数据分析及结论附录1：京信分布式天线系统系统组成图7-3 分布式系统有源器件指标M-4000B型 900M干线放大器：1、工作频段：890-915（上行）/935-960（下行）2、最大输入电平：上行：0dBm， 下行：23dBm3、最小输入电平： 上行：-80dBm，下行：0dBm4、最大输出电平：上行：23dBm， 下行：38dBm5、最小输出电平： 上行：0dBm，下行：0dBm6、增益：上行：30dB，下行：30dB7、带内波动（dB）：3dB8、三阶互调与杂散：-36dBm（9kHz-1GHz），-30dBm（1GHz-12.75GHz）9、工作温度： 0-402、M-4180B 型1800M干线放大器：1、工作频段：1710-1755（上行）/1805-1850（下行）1755-1785（上行）/1850-1880（下行）2、最大输入电平：上行：0dBm， 下行：23dBm3、最小输入电平： 上行：-80dBm，下行：0dBm4、最大输出电平：上行：15dBm， 下行：38dBm5、最小输出电平： 上行：0dBm，下行：0dBm6、增益：上行：35dB，下行：35dB7、带内波动（dB）：上行：1.5dB，下行： 2dB8、三阶互调与杂散：-36dBm（9kHz-1GHz），-30dBm（1GHz-12.75GHz）9、工作温度： 0-4010、端口接头：N_F无源器件指标1、室内天线：型号频段(MHz)方向性增益(dBi)驻波IXD-360/C03-ND820-960,1723-1900全向2.151.5IXD-085/V09-NG880-960定向8.51.5IXD-120/V06-NG880-960定向5.61.52、耦合器：基站或干线信号耦合型号频段(MHz)插损（dB）耦合度（dB)驻波备注RC-5NK/NK/NK-05C880-9602.251.4小功率RC-5NK/NK/NK-10C880-9600.7101.4RC-5NK/NK/NK-15C880-9600.5151.4RC-5NK/NK/NK-20C880-9600.4201.4RC-5PJ/PK/NK-*C820-900880-9601700-19000.123-651.2大功率基站信号耦合RC-5NK/NK/NK-07F800-20000.171.4全频段RC-5NK/NK/NK-10F800-20000.1101.4RC-5NK/NK/NK-15F800-20000.2151.4RC-5NK-20F800-20000.2201.43、功分器：信号直接分配型号频段(MHz)插损（dB）功分比驻波备注RD-52N/NN-C0880-9600.351:11.3单频段RD-53N/NN-C0880-9600.51:1:11.3RD-54N/NN-C0880-9600.61:1:1:11.3RD-52N/NP-F0800-20000.11:11.25全频段RD-53N/NP-F0800-20000.11:1:11.25RD-54N/NP-F0800-20000.11:1:1:11.254、合路器：多个TRx合路名称型号频段(MHz)插损（dB）驻波3dB混合电桥RB-SKC1935-9603.61.5双频合路器FD-U900D1850B200NN00800-10001700-20000.51.55、双工器：收、发双工型号频段（MHz）插损（dB）插损波动（dB） 驻波收发抑制（dB）FD-U912D957B6SS01908-915，954-96020.81.585FD-U912D957B6SS03908-915，954-96020.81.590FD-U899.5D944.5B19SS03890-909，935-9590FD-U902.5D947.5B25SS01890-915，935-96020.81.590FD-U902.5D947.5B25SS03890-915，935-96085FD-U1732.5D1827.5B4SS041710-1755，1805-185070FD-U1732.5D1827.5B4SS031710-1755，1805-1850906、衰减器：信号衰减型号频段（MHz）插损（dB）插损波动（dB） 驻波TS25/10dBDC-8GHzTS25/20dBDC-8GHzTS25/30dBDC-8GHzTS25/40dBDC-8GHz7、50欧同轴负载： 型号：TF1；接头形式：N；功率容量：1W；驻波：1.28、50欧同轴接头型号：NQ-J-15-3； FSA8-1；N-J7 9、射频电缆： 名称900M损耗1800M损耗 7/8 硬电缆4.06dB/100m6.0dB/100m1/2超柔电缆11.6dB/100m16.1dB/100m10、漏泄电缆附录2：隧道传播损耗与传播距离关系表注：下表是依据上文给出的传播模型计算得到的结果。距离的单位为米，有的情况下可能是根据路径损耗与电缆的径向损耗之和来确定覆盖距离，有的情况下仅根据路径损耗来确定覆盖的距离，注意这两种情况下不同的对应关系。DistanceLpathLcableLpath +LcableDistanceLpathLcableLpath +LcableDistanceLpathLcableLpath +Lcable131.080.0431.1215196.456.04102.49301105.4412.04117.48240.120.0840.2015296.546.08102.62302105.4912.08117.57345.400.1245.5215396.636.12102.75303105.5312.12117.65449.150.1649.3115496.716.16102.87304105.5712.16117.73552.050.2052.2515596.796.20102.99305105.6112.20117.81654.430.2454.6715696.886.24103.12306105.6612.24117.90756.