城市轨道交通通信系统课件：公共覆盖系统

公共覆盖系统公共覆盖系统公用移动通信系统即电信运营商的公众移动通信系统。对城市轨道交通而言,地面、高架车站与列车中的乘客可利用公众移动通信网的覆盖进行通信,而移动通信系统的地面电磁波不能直接进人地下隧道,需要在地下建设公众移动通信网的覆盖系统。在地下站厅、站台与隧道中电磁波的传播特征与自由空间传播特征相比较有其特殊性,故公共覆盖的天馈(天线、馈线)部分,需针对地下的特殊环境进行设计与施工。公共覆盖系统主要包括信号源和分布式天馈系统两大部分。第一节公共覆盖系统的需求一、车站机房统一建设国内主要的移动运营商为中国移动、中国联通、中国电信。为保证各个运营商能顺利地将无线信号接入到地下，首先必须要考虑各运营商信号源(基站)接入点机房的统一建设。机房的建设，还需要考虑其大小能否满足基站的安装要求。考虑运营商现在与未来的主设备以及传输设备、配线架、电源等的安装场地。二、考虑信号的均匀覆盖建设公共覆盖系统，需要考虑在地下特殊环境下信号覆盖的特点，尤其是隧道内的无缝覆盖。站厅、站台可以通过馈线和吸顶天线达到覆盖的目的，在隧道内一般采用泄漏电缆进行覆盖。由于列车的运行速度较快，加上对无线网络要求在隧道中的信号能做到均匀覆盖，并能使移动台越区切换顺畅。对于隧道中所使用的泄漏电缆的开口要求，需根据一定的信号覆盖强度和覆盖长度进行定制，并需要考虑列车车体对于信号的衰减量。第一节公共覆盖系统的需求三、线路简洁主要考虑在满足未来扩展的前提下，做到线路简单、清晰。这样可以减少建设周期，减少投资，利于维护。线路简洁取决设备的选择，尤其是POI、干线放大器和天线的选择。由于这些器件有一定无线频率范围，在选用这些器件时，要求器件的工作频率范围宽。四、容量的冗余需要考虑专网和公网在紧急事件下的冗余设置。一旦发生紧急情况，或者出现无线专网调度系统中断的情况下，可以将公网作为专网移动通信的冗余手段。除了在容量上有冗余外，还需考虑公网信号覆盖范围尽量地涵盖专网的覆盖范围。第二节信号源的引入一、信号源的引入方式公用移动通信网的射频信号源，一般指移动通信系统的基站(BS)。基站的一侧通过基站控制器(BSC)连接移动通信核心网(CN)，基站的另一侧通过射频电缆连接天线或通过光纤直放站连接远端的天线。一个基站可以有一个或多个扇区(小区)，每个扇区包括一组载频。基站(信号源)可以建在地下车站的外部，亦可以建在地下车站的内部。第二节信号源的引入1．基站建在车站内部在站内建有机房的情况下，可以直接放置基站。每个车站均放置基站，相当于无线集群的小区制组网方式。当某个基站容量有富余时，可通过光纤直放站分担邻近车站的话务量。这相当于无线集群的中区制组网方式。若整条线路不长、车站不多、话务量不大，也可在全线只建一个扇区较多的宏基站，通过光纤直放站或射频拉远将信号延伸到全线其他各车站，这相当于无线集群的大区制组网方式。移动通信系统的基站控制器至各地下站内基站的数字基带(E1)信号，可在一点引入，利用城市轨道交通传输网将各基带信号分别送至各车站的基站。作为CDMA基站基准时钟的GPS接收机，其天线馈线长度有一定限制，不超过70m。因此在选择机房位置时，需要考虑到离出口不能太远，并预留GPS出口槽道。第二节信号源的引入

2．基站建在车站外部作为信号源的基站也可以安装在地下车站入口处附近的机房中。车站外基站可通过光纤直放站引入信号。与基站建在车站内相似，当基站容量有富余时，可通过光纤直放站分担邻近车站的话务量。无论基站建立在站内或站外，在开通初期，由于话务量较小，可以使用单扇区或少量扇区。随着话务量加大，可以开通更多的扇区，达到平滑扩容的目的。第二节信号源的引入二、信号源的延伸基站信号的延伸，大量采用光纤直放站。该方式的缺点是光纤直放站对传输延时没有补偿作用，受导频间隔和搜索窗口等参数的影响，直放站放置的远端有距离限制，一般不超过15km，当基站延伸太远时，应考虑增加信号源的引入点。由于射频拉远(引出基站的基带信号外加射频部分)对传输延时有补偿作用，所以采用这种方式信号拉远距离可达40km。射频拉远可提供的话务容量较大，可用于远端为较大型的车站。第三节天馈系统

我国现有的公众移动通信网络有中国移动、中国联通、中国电信的网络。不可能允许每个电信运营商都在地下中铺设其相应的引入系统与天馈系统。多个电信运营商共用一个多系统接入平台(PoI)是一种最通用的整合方法。一、天馈系统的组成基于多系统接入平台的地下天馈系统包括：多系统接入平台、泄漏电缆、全向吸顶天线。为使射频信号的场强分布均匀，各部件的射频连接还需配置定向耦合器、功分器以及各种规格的射频馈线电缆和馈线接头。第三节天馈系统1．多系统接入平台(PoI)PoI是公用通信无线系统的前端设备，也是整个系统的关键设备，它将不同运营商的多个通信系统的信号耦合进入同一套天馈系统。第三节天馈系统

2．泄漏电缆电波在隧道中的传播特性与地面自由空间传播特性不同。在隧道中，一方面当弯曲较多时，使用定向天线所辐射的直射波传播有困难；另一方面隧道内有吸收衰耗和多径效应使极化紊乱，传播衰耗加大。为了解决无线电波在隧道中传播的问题，目前隧道中均敷设泄漏电缆，完成无线电波的均匀覆盖。泄漏电缆全称为泄漏同轴电缆(LCX)，简称漏缆。泄漏电缆集天线、馈线功能于一体，具有以下功能：传输电磁波；向外辐射电磁波；接收外界特定的电磁波。第三节天馈系统

3．天线天线将高频电流变换成电磁波并向既定方向(或全向)发射出去，或将来自一定方向(或全向)的电磁波还原为高频电流。天线在下行链路(基站发、移动台收)，将来自基站发射机的射频信号变换成电磁波并按规定的方向发射出去。天线在上行链路(移动台发、基站收)，把来自一定方向的电磁波还原为射频信号并送给基站接收机。在地下商场、站厅、人行通道一般采用全向或定向吸顶天线阵进行覆盖。站台采用吸顶天线阵或采用上、下行车道轨边的泄漏电缆进行覆盖。第三节天馈系统

4．定向耦合器为了实现多天线覆盖的分布天馈方案，需要从主干线路中提取部分信号完成功率分配，例如采用6dB和10dB耦合器进行功率能量的分配。

5．功分器为实现分布天馈，需要有功分器，将一路输入信号能量分成两路或多路输出相等能量，也可以反过来将多路信号能量合成一路输出。第三节天馈系统二、分布式天馈系统的构成图10—3为一种较典型的分布式天馈系统的示例，由上、下行PoI，天线阵，泄漏电缆，传输电缆，功分器，耦合器等构成。。第三节天馈系统若有A、B、C三个车站，其中A、B(或B、C)车站之间隧道由两个车站PoI所连接的漏缆共同覆盖；为了解决手机在隧道中平滑切换的问题，A车站所连接的漏缆与B车站所连接的漏缆需有—段互相重叠(或直通)。其中的B车站需提供上、下行车道的