铁路隧道无线信号覆盖技术探讨

1、Communication Infrastructure Solutions铁路隧道无线信号覆盖的技术探讨铁路隧道无线覆盖的工程特点隧道特点：相对于公路隧道及地铁，铁路隧道条件最恶劣,横截面最小。车体特点：列车是密封的庞大车体高速运行，火车车厢对无线信号具有较强的屏蔽作用和反射作用，尤其是隧道内雍塞的火车车体使得网络辐射环境发生很大改变。移动台切换频繁快速，无线信号多径衰落严重 施工特点：工程施工条件差，安全性能要求高，尤其是在电气化铁路上，不宜使用大型辐射系统和信号源系统。电源接入、避雷接地难以解决。工程造价高。 信号特点：网络信号成带状分布。移动台切换（通话状态下）和小区重选（空闲模式下）

2、快速频繁。 铁路隧道无线覆盖的设计原则空闲状态下位置登记 ：位置登记（Locationregistration）是GSM网定位用户和有效寻呼用户的保证。位置更新（location update）保证用户及时进行位置更新和保证信令的连续交换，因此在不同的LAC边界区域有良好的覆盖和足够的交叉覆盖区域。 寻呼 ：寻呼（Paging）当网络呼叫用户是在用户登记所在的LAC区域中的所有基站（BTS）下进行寻呼的，交换机MSC控制寻呼的次数和间隔。 典型计算：80公里/小时行驶的列车，其每秒行驶距离：80000/3600=22.2米。 设MAXINT=1000 即：最长寻呼间隔为：100010ms=10

3、S AT=5 则：最长寻呼时间为：10S5=50S 在此期间，列车行驶距离为：5022.2=1110m 从上述分析可以看出，在用户不发生位置更新的情况下，在网络没有覆盖最远距离达1.1公里的情况下，不影响用户的通话的接续。铁路隧道无线覆盖的设计原则用户通话状态下用户通话不间断 主要是网络信号连续覆盖和顺利流畅的切换 话音的清晰度 主要是网络无干扰 典型分析： RLT(Radiolinktimeout)：其目的是监测无线接口(移动台MS和基站BS间)是否继续保持。 CallReestablishmentAllowed：当该开关值打开时，在RLT=0时，无线接口释放的情况下，MSC仍将等待一段时间

4、（20秒），在此时间段内，无线信号达到接入要求时，即启动呼叫重建程序，则呼叫可以继续保持。铁路隧道无线覆盖的设计原则设计要求 根据GSM系统的总体要求，对隧道覆盖方案提出以下技术要求：1 1 覆盖区内移动台可接入系统的时间、地点概率：95%1 2 干扰保护比： 同频道干扰保护比：C/I12dB 邻频道干扰保护比：200KHz邻频道干扰保护比 C/I-6dB 400KHz邻频道干扰保护比 C/I-38dB13 覆盖区场强：-94dBm14 隧道内屏蔽效应：18dB15 基站接收到的上行噪声电平：-120dBm16 多径传输延迟：4 TA17 小区重选：20s18 工作频段：上行885909MHz

5、/下行930954MHz铁路隧道无线覆盖的设计原则设计 工程模型小区重选及越区切换下行覆盖上行噪声上行覆盖载干比铁路隧道无线覆盖的设计原则工程模型(1) 基站（BS）与光纤直放站（RP）在隧道同侧，RP信号向隧道内覆盖：铁路隧道无线覆盖的设计原则工程模型(2) 光纤直放站（RP）在隧道内，信号通过LCX向两边覆盖： 铁路隧道无线覆盖的设计原则工程模型(3) 信号来自同一BS的两台光纤直放站（RP）向隧道中部覆盖： 铁路隧道无线覆盖的设计原则工程模型(4) 信号来自同一BS的两台光纤直放站（RP）同向覆盖隧道： 铁路隧道无线覆盖的设计原则工程模型(5) 信号来自不同BS的两台光纤直放站（RP）向

6、隧道中部覆盖： 铁路隧道无线覆盖的设计原则工程模型(6) 信号来自一台光纤直放站（RP）向隧道内覆盖： 铁路隧道无线覆盖的设计原则工程模型(7) 信号来自一台光纤直放站（RP）加有源放大设备向隧道内覆盖： 铁路隧道无线覆盖的设计原则(1)小区重选及越区切换 GSM系统要求小区重选时间为20s，越区切换延迟判决时间为5s（下图A点到B点），冗余时间2s（下图中HO margin）。若按列车运行速度120km/h，计算小区重选距离单向约为670m，考虑双向则为1.33km，场强重叠距离满足小区重选就可满足越区切换的要求。铁路隧道无线覆盖的设计原则(2)下行覆盖 ： 根据GSM系统边缘场强的要求，直

7、放站覆盖系统（采用泄漏电缆覆盖）边缘场强计算公式如下： Rx = PLtLmL1L2L3 Rx：移动台接收到来自直放站系统的场强，为-94dBm P：直放站输出功率，取34 dBm/载波（按10W四载波） Lt：接头及跳线损耗，取3 dB Lm：车体屏蔽效应，18dB L1：泄漏电缆传输损耗，为缆长百米损耗（2.7dB/100m） L2：泄漏电缆的95%耦合损耗，取65 dB L3：3dB电桥耦合损耗，3.5 dB铁路隧道无线覆盖的设计原则(3)上行噪声 ： 在GSM系统引入直放站设备，必将给系统引入噪声，若直放站引入噪声过大，将使宏蜂窝的掉话率提高，甚至将导致宏蜂窝信道阻塞；通常要使宏蜂窝接

8、收端接收到的噪声电平值小于-120dBm。 推算直放站上行噪声电平的经验公式： Pu = Pr + Nf + G - L Pu：直放站到达施主基站上行噪声 Pr：直放站白噪声，一般为-173.8dBm + 10LgKTB，其中K为波尔兹曼常数，T为绝对温度，B为工作带宽 Nf：直放站噪声系数 G：直放站实际工作增益 L：直放站上行端口到施主基站上行端口总的路径损耗铁路隧道无线覆盖的设计原则(4) 上行电平 ： Pu = Pm -Lt - Lm -L1 - L2-L3+G-L Pu：基站接收到来自直放站系统的场强 Pm：移动台输出功率，取27dBm Lm：车体屏蔽效应，18dB Lt：接头及跳线

9、损耗，取3dB L1：泄漏电缆传输损耗，为缆长百米损耗（2.7dB/100m） L2：泄漏电缆95%区域的耦合损耗，取65dB L3：3dB电桥耦合损耗，3.5 dB L：直放站上行端口到施主基站上行端口总的路径损耗铁路隧道无线覆盖的设计原则(5) 载干比 ： 参考GSM载干比要求，同频道载干比C/I12dB，而载干比计算公式如下： C/I = Pu - Pr Pu：基站接收到的移动台上行发射功率 Pr：基站接收到的直放站上行噪声 注：此公式只考虑单用户 铁路隧道无线覆盖的设计原则信源选择 可以采用的信号源：宏蜂窝 无线直放站光纤直放站基站（微蜂窝）直放站铁路隧道无线覆盖的设计原则附属系统设计

10、 供电系统监控防盗 施工及维护 防雷接地系统 铁路隧道无线覆盖的设计原则天馈选择 用分布天线方式覆盖隧道 用类似室分系统的设计方法,每隔一段距离放置一个天线,但其可靠性较低,维护不太方便。 八木天线覆盖隧道 ： 隧道内无线电波的传输特性相当复杂，同时火车车速、隧道宽度等影响也较大，同时隧道的特殊环境使得辐射天线不宜过大，而八木天线具有较好的物理特性，其辐射方向正好与物理方向平行，适合在隧道壁上挂附。但是其增益有限，根据隧道工程的实际开通经验，在八木天线口输出33dBm的情况下，最多可以覆盖300400m的隧道，超过此长度，运行火车内的手机信号强度将低于-94dBm。基于此思路，隧道内八木天线一般最长覆盖的区域为400m左右。 用泄漏电缆覆盖隧道 在长隧道内只能采取泄漏电缆覆盖的方式。在信号原输出功率33dBm计算，对于泄漏电缆的设计遵循一台信号源设备带泄漏电缆长度不超过600米的原则。否则应加装功放设备。以上三种天馈方