轨道交通分布系统分析

摘要:随着高铁、地铁等轨道交通的飞速发展，乘坐地铁成为大多数人出行的选择。作为城市的重要交通工具，轨道交通每天的乘客流量很大，尤其是上下班时期，突发话务量特别高，当然除了语音业务的需求外，互联网时代高速数据业务需求更明显。如何在隧道保障无线网的有效覆盖，且避免干扰，提升各系统的性能，采用单通道还是双通道模式将面临一个重大选择。本文从单双通道建设模式、潜在发展驱动力、多系统干扰分析与措施等多个角度入手，分析了双通道模式建设的必要性。

关键词:轨道交通;无线网;覆盖;双通道;建设策略

目前高铁和轨道交通建设正在提速。随着区域经济的快速发展，城市人口逐渐增多，每天人来人往更加频繁，带动了快速便捷的城市轨道交通发展，更多人会选择轨道交通作为他们日常上下班的工具，在上下班高峰期轨道交通的人流量最多。轨道交通用户在乘坐的过程中离不开移动通信，在轨道高速、高密度的特殊环境中用户对通话以及数据业务的要求越来越高，因此此项通信覆盖系统成为移动通信运营商新的业务增长点。尽快解决轨道交通高密度、高速环境下通信覆盖难题能够为通信运营商带来更多的发展机会［1－3］。根据《中国铁路中长期发展规划》，到2020年，为满足快速增长的旅客运输需求，建立省会城市及大中城市间的快速客运通道，规划“四纵四横”铁路快速客运通道以及四个城际高速客运系统［4］。高铁运营里程将会达到3万公里以上。目前已经开通现代城市轨道交通的城市已有31个，各大中型城市都在积极发展轨道交通，以满足人们更快捷的出行需求。根据工信息部相关规定交通干线、公共交通重点场所、大型场馆、多业主共用商务楼宇、党政机关等场景必须由铁塔牵头建设，多家运营商共享，其他场景室分建设为做强制性要求;在资源共享、杜绝重复建设、节约投资的大背景下，在高铁建设时期，隧道分布系统的建设，秉承一次投资、后向兼容将是趋势所在［5－6］。

1室内覆盖单、双通道模式

1.1LTE单通道室分LTE单通道室分通常采用RRU信源的1个通道+1套天馈系统实现，天馈系统通过室分单极化天线发射和接收，如图1所示。1.2LTE双通道室分LTE双通道室分通常采用RRU信源的2个通道+2套天馈系统实现，2套系统相同点位采用一副室分双极化天线或者两副室分单极化天线实现发射和接收，形成2×2MIMO(Multiple－InputMultiple－Output，多输入多输出)组网，如图2所示。为保证LTE双通道室分的MIMO性能，在有条件的场景尽量采用10λ以上间距(约为1.4m)，两副室分单极化天线的间距应保证不低于4λ(约为0.6m)。这里提到的MIMO是LTE网络的重要特征，基本思想是在发射端、接收端分别采用多根天线同时进行发射和接收，通过空时处理技术，充分利用空间资源，在无需增加频谱资源和发射功率的条件下，成倍地提升通信系统的容量和可靠性，以提高频谱利用率，从而获得更高的数据速率和更好的传输品质。其技术优势体现如下［8－10］:(1)阵列增益:可以提高发射功率和进行波束形成;(2)系统的分集特性:可以改善信道衰落造成的干扰;(3)系统的空间复用增益:构造空间正交的信道，从而成倍地增加数据速率。采用2×2MIMO的小区速率理论值是SIMO的2倍，实测值为SIMO的1.5至1.8倍，目前仅LTE双通道室分支持MIMO技术［3］。LTE双通道室分应保证两通道功率平衡，若两路功率差异较大，则会降低系统的上行解调能力，影响系统吞吐率，一次新建双通道，是保障功率平衡的必要手段。对于改造原有一路CDMA室分系统，通过再新建一路的方式，要求双通道的功率差控制在3～5dB，改造现有分布系统为两路通道，工程难度大、效果差。

2双通道模式建设驱动力

2.1容量驱动高铁在日常生活中已成为人们外出、旅游首先的快捷出行工具，客流量在平日已经相当大，节假日人流量更甚［11－12］。地铁已经逐渐成为各大中城市出行的主要交通工具，上下班高峰期人流量巨大。在高铁和地铁等轨道交通工具上通过移动终端进行网络接入已经成为人们的习惯，由于单通道数据流量容量相对较小，不能满足人们的上网需求。而双通道容量为单通道的1.58倍，更能满足目前的大多数客流的用网需求。2.2协调、施工难度大高铁建设时期是进场部署隧道分布系统的最佳时间，若高铁建成通车后再进场铺设漏缆，存在协调难度大，施工时间受限，施工难度大等问题，对铁路公司的协调基本无法完成，考虑到民用通信技术更新换代比较频繁，且用户的需求不断增加，因此建议一次性完成双通道建设，便于满足目前的需求以及未来网络发展的需求。2.3技术发展驱动5G技术发展迅速，在北京怀柔，中国已建成全球最大的5G试验网。各大运营商也在积极推动5G试验网的扩大建设，5G发展进一步加速，有望2020年正式商用。5G网络作为第五代移动通信网络，其最高理论传输速度可达每秒数十Gb，这比4G网络的传输速度快数十上百倍。而传统单通道组网简单，干扰较大，不利于后期5G信号的接入。以双通道模式来进行网络部署，适应技术发展需求就成了必然［13－14］。

3多系统干扰分析与措施

由于高铁、地铁等轨道交通部署一般是多家运营商共同建设，目前三家运营商共12个系统，其中电信接入3个系统，联通接入3个系统，移动6个系统。由于多个系统的共同存在，在分布系统的建设和使用过程中，通常主要存在以下几种干扰:同、邻频干扰，杂散干扰，接收机阻塞干扰，接收机互调干扰。为了尽量减少干扰的影响，并保证足够的收发隔离度，一方面使用高品质器件以及在POI内加滤波器增加电路隔离，POI隔离需满足互调抑制≤－150dBc。另一方面发射天线与接收天线分开，增加空间隔离。3.1移动E频段组合干扰包含移动GSM900，DCS1800，TD－LTE2300;联通SDR(DCS1800、FDD1800)，联通WCDMA2100;电信CDMA800，FDD2100，FDD1800(预留)。电信LTE1.8G(1860～1880)与电信LTE2.1G(2110～2125)的三阶互调对移动TD－LTE2.3G(E频段)高频部分(2360～2370)影响严重。E频段组合主要应用于站厅，为实现双通道覆盖，可通过以下措施解决互调干扰。解决措施一:电信只开启FDD2100频段，则全系统无明显干扰，可利用双缆进行MIMO部署。解决措施二:电信同时开启FDD2100和FDD1800频段，移动E频段需工作在2320－2340频段，可避免三阶互调干扰，可利用双缆进行MIMO部署。3.2移动F频段组合干扰包含移动GSM900，DCS1800，TD－LTE1900;联通SDR(DCS1800、FDD1800)，联通WCDMA2100;电信CDMA800，FDD2100，FDD1800(预留)。移动TD－LTE1.8G(F频段)与联通LTE1.8G(1840～1860)组合三阶互调对联通WCDMA上行及移动TD－LTE1.8G(F频段)自身影响严重。联通LTE1.8G(1840～1860)与电信LTE1.8G(1860－1880)组合三阶互调对移动F频段有轻微影响。解决措施一:无法通过关闭系统或移频解决，只能通过上下行分缆解决。解决措施二:可通过不启用电信FDD1800系统解决，如需开启通过上下行分缆解决。解决多系统干扰问题，是对每家运营商、每个系统有利的做法，也考虑到未来多系统、多制式发展做法，增加了分布系统的扩展性、兼容性。

4结束语

综上所述，一次性建设双路漏缆覆盖高铁、地铁等轨道交通隧道、站厅、站台，是代表目前民用通信未来发展的主流思路，也是保持领先、适应用户发展需求、实现信息化大国梦的可持续发展思路。

作者:郭正平 杨慧 罗康宁  单位:中国铁塔股份有限公司四川省分公司