基于TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)的地下隧道覆蓋方案

移動通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的目標(biāo)是無縫覆蓋，以保證隨時隨地通信，這就對無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃提出了更高的要求，在實際的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中通常的難點是對一些典型區(qū)域的覆蓋，比如地下隧道等。地下隧道作為一種特殊場景，是城區(qū)覆蓋方案的重要組成部分，其主要特點如下：

●地下隧道能做到很好的電磁波隔離，不用擔(dān)心與地面宏基站之間的相互干擾；

●用戶以車內(nèi)用戶為主,業(yè)務(wù)量不高；

●地下隧道具有中等的移動速度，平均設(shè)計時速在40～60km左右；

●地下隧道可用空間有限，設(shè)備安裝及走線均需在規(guī)劃時加以考慮。

針對隧道覆蓋的上述特點，中國普天采用BBU+RRU的組網(wǎng)方案，同時考慮到定向天線安裝簡便、造價低、覆蓋距離遠(yuǎn)的特點，采用高增益的對數(shù)周期天線（11dBi）進(jìn)行隧道覆蓋。中國普天設(shè)計方案所針對的地下隧道工程總長3630m，為雙孔4車道，設(shè)計車速每小時50km，車道凈高4.5m。

隧道中段2550m采用盾構(gòu)法施工，其余采用明挖法施工，局部下穿城市主干道處采用淺埋暗挖法施工；盾構(gòu)內(nèi)徑10m，外徑11m，為便于緊急情況下人員的逃生與救援，在盾構(gòu)段利用頂部和車道下部富?？臻g，分別設(shè)置了專用排煙道和人員緊急疏散通道，并在每條隧道的右側(cè)每隔80m左右設(shè)置一處滑行道，可以直接進(jìn)入路面下的安全通道；疏散口部（滑行道）設(shè)有電控自動蓋，平時關(guān)閉，災(zāi)害時由設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)控制自動打開，也可手動開啟。

設(shè)計方案

信源選擇傳統(tǒng)的TD-SCDMA（以下簡稱TD）信源包括宏蜂窩、微蜂窩、直放站、BBU+RRU。由于不同型號的BBU和RRU已經(jīng)兼顧了宏蜂窩大容量和微蜂窩安裝簡便的優(yōu)勢，同時考慮到直放站不增加話務(wù)容量的特點，目前TD室內(nèi)分布系統(tǒng)一般選擇BBU+RRU作為信源。針對該隧道的TD網(wǎng)絡(luò)覆蓋，組網(wǎng)方案選擇BBU1324A+RRU1301Ci作為信源。



天線選擇結(jié)合該隧道自身的特點，并考慮到定向天線安裝簡便、造價低、覆蓋距離遠(yuǎn)等諸多特點，設(shè)計方案選擇高增益的對數(shù)周期天線（11dBi）進(jìn)行隧道覆蓋。

組網(wǎng)方案經(jīng)過鏈路預(yù)算和邊緣覆蓋場強(qiáng)要求的分析后，結(jié)合隧道長度計算，我們得出每個RRU負(fù)責(zé)覆蓋的距離及所需RRU個數(shù)。

整個方案采用BBU+RRU+定向天線的組網(wǎng)方式，共采用1個BBU、10個RRU，分為兩條支路，RRU五級級聯(lián)，其中RRU1-5負(fù)責(zé)一孔雙車道的覆蓋，RRU6-10負(fù)責(zé)另一個孔的雙車道覆蓋。隧道內(nèi)每個RRU通過功分器、耦合器及饋線連接4個定向天線，每副天線負(fù)責(zé)覆蓋200～210m的距離，隧道出口處四個RRU（RRU1、5、6、10）各有一段支路饋線距離設(shè)計為135m，是為了滿足隧道口多副天線所需功率余量。

邏輯小區(qū)劃分邏輯小區(qū)的劃分規(guī)則如下。

首先，一個資源池的三個光口引出的RRU可以隨意劃分為一個邏輯小區(qū)，同時最多只能有8個通道設(shè)置為一個邏輯小區(qū)，也就是BBU串并聯(lián)所帶的RRU1301Ci（單通道）最多允許8個設(shè)為一個邏輯小區(qū)。

其次，還應(yīng)綜合考慮邏輯小區(qū)設(shè)置后所產(chǎn)生的切換問題，盡量簡化切換關(guān)系，避免可能隨之而來的乒乓切換、干擾、掉話等問題。

針對該項目，將RRU1、2、3、6、7設(shè)置為一個小區(qū)，RRU4、5、8、9、10設(shè)置為一個小區(qū)，這樣的設(shè)置隧道小區(qū)間切換帶只有兩個，分別位于隧道兩孔中部，而在兩個隧道出入口處，各作為一個隧道小區(qū)與隧道外小區(qū)進(jìn)行切換。

安裝及走線如選擇新增BBU，可以考慮安裝在江南或江北隧道口附近的疏散通道中；RRU均安裝在隧道的疏散通道中（雙孔均安裝）。走線路由方面，如選擇新增BBU，則電源引入點、接地點、電表箱安裝點均選擇在疏散通道內(nèi)，GPS饋線沿墻布放到隧道洞口平臺GPS天線；BBU至RRU、RRU間級聯(lián)線纜均在疏散通道內(nèi)。

隧道內(nèi)外切換為了達(dá)成隧道內(nèi)外小區(qū)的順利切換，需在兩個隧道口增加定向天線，以形成延伸覆蓋區(qū)域，起到過渡的作用。

理論分析

鏈路計算由上下行鏈路預(yù)算可以得出一個最大覆蓋半徑265.48m，可見210m的設(shè)計覆蓋距離滿足鏈路預(yù)算要求。

邊緣覆蓋場強(qiáng)中移動室內(nèi)分布系統(tǒng)邊緣場強(qiáng)要求為：PCCPCHRSCP值≥-85dBm。饋線及接頭損耗為20dB，則天線饋入功率可設(shè)置在0-5dBm之間，這里以5dBm為例，對數(shù)周期天線增益為11dBi，車體穿透損耗為8dB，干擾余量2dB，快衰落余量1dB，陰影衰落余量2dB，設(shè)設(shè)計覆蓋距離為x，則有5＋11－(32.45＋20lg2010＋20lgx)－8dB－2dB－1dB－2dB≥-85。可以得出：x≤300.26m。實際上，210m設(shè)計覆蓋距離的邊緣覆蓋場強(qiáng)為5＋11－(32.45＋20lg2010＋20lg0.21)－8－2－1－2=-81.90dB，滿足相關(guān)要求。

切換區(qū)域設(shè)邏輯小區(qū)間切換時間為3s，長江隧道設(shè)計時速為50km/h，即14m/s，因此可考慮設(shè)置50m的切換區(qū)域。由之前的鏈路預(yù)算可以得出，實際覆蓋半徑可以達(dá)到265.48m，結(jié)合210m的設(shè)計覆蓋距離可以計算出，隧道中段邏輯小區(qū)交疊區(qū)域約有110m，完全滿足50m切換區(qū)域的設(shè)置需求。

信號外泄長江隧道位于江底，為盾構(gòu)封閉性建筑，信號外泄不會對室外站點產(chǎn)生影響。隧道口處的延伸覆蓋區(qū)域是出于對切換成功率的考慮，可通過調(diào)整PCCPCH功率及定向天線的下傾角，合理規(guī)劃切換區(qū)域，以避免對室外站點造成不良影響。

擴(kuò)容分析隨著網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的不斷深入，以及TD網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，尤其考慮到HSPA+以及LTE的不斷成熟，后期需要對該隧道覆蓋進(jìn)行有針對性的擴(kuò)容。

電磁輻射根據(jù)中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)《電磁輻射防護(hù)規(guī)定》,即國標(biāo)GB8702-88,電磁輻射的限值為：公眾照射，在一天24小時內(nèi),環(huán)境電磁輻射的場量參數(shù)在任意連續(xù)6分鐘內(nèi)的平均值應(yīng)滿足功率密度＜0.4W/m2(頻率為30～3000MHz)。職業(yè)照射，在一天8小時工作時間內(nèi)，電磁輻射功率密度的平均值(連續(xù)6分鐘)應(yīng)＜2W/m2(頻率為30～3000MHz)。對電磁輻射源豁免的要求為：輸出功率等于或小于15W的移動無線通信設(shè)備,頻率為3-300000MHz時，電磁輻射體的等效輻射功率小于100W。

主要設(shè)備清單

如表所示，本設(shè)計方案不僅實現(xiàn)了對隧道內(nèi)雙孔四車道的TD系統(tǒng)有效覆蓋，各項指標(biāo)均可以達(dá)到室內(nèi)分布系統(tǒng)指標(biāo)要求，同時考慮到隧道兩個出入口附近均為宏站覆蓋區(qū)域，隧道內(nèi)外做好了切換方面的規(guī)劃，實現(xiàn)了宏站和室內(nèi)TD網(wǎng)絡(luò)間較好的融合。

隧道覆蓋只是TD網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的一個特殊場景，總的來說，3G比2G的布網(wǎng)要求要復(fù)雜得多，更富有挑戰(zhàn)性，更需要時間和精力。中國普天在大規(guī)模部署商用3G網(wǎng)絡(luò)過程中積累了豐富的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化經(jīng)驗，并有志于將這些經(jīng)驗充分地在施展出來，為通信事業(yè)的發(fā)展做出一份貢獻(xiàn)。