基于现有分布系统的td-scdma 地铁覆盖增强方案研究

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1、基于现有分布系统的TD-SCDMA地铁覆盖增强方案研究阴启明，许剑萍，孟忻（中国移动通信集团上海有限公司上海200060）摘要本文针对TD-SCDMA技术在地下轨道交通环境下的业务弱覆盖问题，通过引入多址单小区、多通道功率合路等网络设计和设备改造方面的创新技术，充分发挥了现有室内分布系统的潜力，显著提高了地铁隧道内业务覆盖距离。关键词　TD-SCDMA；多系统合路平台；地铁；室内分布系统；多通道合路；多址单小区1　背景地铁环境作为室内覆盖特殊环境之一，具有TD-SCDMA（简称TD）业务无缝覆盖需求。然而，TD技术特征决定了简单沿用原有2G地铁室内覆盖系统很难满足TD的覆盖要求，以

2、上海为例，就有近50%的地铁站点甚至无法完成隧道内语音业务的连续覆盖。如果按常规设计方法对TD地铁覆盖进行改建，不得不对运营中的地铁站进行大规模缆线改造，或者在隧道内添加有源的功率放大设备。缆线改造的投资成本很高，工程量大，周期长；隧道内引入有源设备不利于日常维护和应急检修，排障时间很难保证。由于业界还未专门在地铁实际环境下对TD系统的传播特性和覆盖能力进行过系统性、规模化的测试论证，而仅停留在系统仿真和2G系统经验化设计阶段，因此本研究旨在基于地铁实际环境，切合TD技术特点，寻求创新的TD覆盖增强方法。2　方案设计2.1　现有分布系统构成当前地铁车站均设有独立通信机房。机房内采用

3、多系统合路平台（POI），将各家运营商基站信号合路后，分上、下行（Tx和Rx）两路信号分配到站厅和隧道。站厅一般使用室内全向天线覆盖（也有采用泄漏电缆覆盖车站间的换乘通道的情况），隧道则采用泄漏电缆覆盖。地铁车站拥有上行车行方向和下行车行方向的两条轨道，每个方向各布设两条泄漏电缆对应上下行信号，如图1所示。隧道内走线，强电和弱电左右各走一侧，具有严格区分，泄漏电缆架设在弱电侧。对于不同的车站，其与相邻车站的隧道区间长度具有较大差异。目前国内典型城市的平均站距为1.3~1.4km，长隧道（如横跨江隧道）则超过2km。2.2　TD弱覆盖问题定位从技术角度分析，造成TD地铁环境弱覆盖的原

4、因有：·TD信号源发射功率较2G系统小，有近10dB的功率落差；·TD在泄漏电缆和射频电缆上的传输损耗较2G系统大，差值在2.5dB/100m左右；·TD智能天线技术无法在室内使用，使得其抗干扰能力将大幅下降。从非技术角度分析，该环境下不利于TD业务覆盖的因素包括：·覆盖距离要求高，地下站平均站距为1.3~2km；·地铁隧道区间内日常维护受限，不宜安装有源设备；·旧地铁站使用的电缆陈旧，损耗较大；·旧地铁站工程改造难度高，工程量大，时间紧；·地铁忙时人流量高，乘客密度大。地铁站厅属于普通室内环境，现有分布系统能够满足覆盖要求，不是本文讨论的重点。本文重点关注隧道区间内TD基本业务无

5、法连续覆盖的问题，在尽量减小对现有分布系统影响的前提下，寻求新的技术手段和方案。2.3　多系统合路方式新建的TD网络必须与现有网络共分布系统。结合地铁分布系统现状，目前可行的多系统合路方法包括以下几种。（1）前端合路方式TD信号经过环行器和单向器的收发分路后直接进入POI，利用POI的输出端与射频电缆相连，合路部分在POI内完成，如图2（a）所示。（2）后端合路分缆方式TD信号经过环行器和单向器的收发分路后，在POI的后端通过滤波器与POI输出信号合路，如图2（b）所示。（3）后端合路合缆方式TD信号不经过上下行信号分离，直接在POI的后端通过滤波器与POITx输出信号或Rx输入信

6、号合路，如图2（c）所示。（4）后端多通道方式利用TD智能天线的多通道特性，将多路输出通过后端合路的方式合入Tx和Rx两条泄漏电缆，以达到增强信号的目的，如图2（d）所示。该方式可以选择采用上下行合缆或分缆。将以上多系统合路方式的优缺点进行比较，见表1。因此，应依据现场环境条件，优先采用后端上行合缆方式，其次考虑采用后端分缆方式和后端下行合缆方式。多通道方式作为信号补偿的可选方式，可根据实际站间距需求选择采用。2.4　隧道内切换区要求隧道一般以中心为界，分为不同小区，因此隧道内存在小区间的切换过程，且此时列车通常运行在最高速度。为满足切换的时延需求，应预留足够的重叠覆盖区。重叠区长

7、度主要由切换时延及触发条件时延组成。切换时延由测量周期、迟滞时间、切换执行时间组成。·测量周期：根据规范3GPPTS25.123规定，异频测量周期是480ms。·迟滞时间：640~1280ms（可调）。·切换执行时间：0.5~1s。因此总的切换时延约为1.5~3s。按地铁目前峰值车速60km/h计算，切换时延将形成25~50m的切换距离。2a事件触发异频接力切换门限一般设为3dB。以泄漏电缆－5dB/100m损耗计算，为形成－3dB电平落差需要60m的切换距离。综合切