【正文】 dB 11dB 80m工程車體比運營車體鋼板厚，研究中 較集團建議值多取了 2dB容量對覆蓋增益5dB或更多3dB80m或更多實驗網(wǎng)模型下，容量很低，多數(shù)站點至 09 年的預(yù)計容量不足 50%切換區(qū) N/A 220m 50m研究中所使用的切換參數(shù)可以進一步優(yōu)化，減小切 換時延；同時可以考慮部分站點使用水平分區(qū)，以 單向切換方式，降低切換遲滯時間，以減小切換帶 ；另外，研究中切 換是工程車為 60km/h(實際運營車速峰值),當車速較低時切換帶要求將降低。第 29 頁 共 52 頁 29站間距范圍 N/A N/A30~50m討論覆蓋補償方式使用策略時，補償方式適用的站間距范圍一般取 30~50m 的距離冗余 覆蓋增強方案當直接使用當前 GSM 地鐵系統(tǒng)不能滿足 TD 業(yè)務(wù)覆蓋需求時，需要考慮延長 TD 業(yè)務(wù)覆蓋距離的增強型方案。本節(jié)將對以下五種可選方案其優(yōu)缺點和所能達到的覆蓋增強效果進行分析。 泄漏電纜補償方式泄漏電纜補償方式可以分為接力補償和更換纜型補償兩種補償方式。? 泄漏電纜接力補償方式接力補償指利用射頻電纜傳輸損耗小于泄漏電纜的特性，從機房多設(shè)一路纜線，將射頻電纜鋪設(shè)至泄漏電纜信號不佳處，以接力的方式，轉(zhuǎn)接泄漏電纜，從而延伸覆蓋，如圖 所示。圖 泄漏電纜接力補償方式該方式的優(yōu)點在于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單；補償距離長（理論計算使用 15/8”射頻電纜接力將增加近 400m 的單向覆蓋距離） ；其在上行方向上也同時具有增益。該方式的缺點在于補償效果好的 15/8”射頻電纜需依靠進口，且價格可能在普通纜的 3 倍以上，因此其訂貨周期長、系統(tǒng)建設(shè)成本很高；對于已經(jīng)投入運營的地鐵舊站，若進行接力纜線排布改造，施工難度大；已建站點隧道內(nèi)難以保證有必要的纜線增布空間，滿足隔離度要求；? 泄漏電纜更換纜型補償方式更換纜型補償方式指通過更換或部分更換泄漏電纜的型號，減小纜線的傳輸損耗，以延長業(yè)務(wù)覆蓋距離。其又分為兩種具體方式。第 30 頁 共 52 頁 30一種是將泄漏電纜整條更換，主要指將舊站所使用的沒有經(jīng)過 2GHz 信號頻段優(yōu)化的纜線（” 纜線）替換為經(jīng)過優(yōu)化、對 2GHz 信號衰減較小的新型纜線（如傳輸損耗為 ” 纜線） ，因此適用于舊站改造。該方式優(yōu)點在于改造步驟簡單、具有上行增益，缺點在于改造工程量大、難度高、成本高、工期長。另一種是在普通泄漏電纜信號衰減殆盡的末端，將一段普通漏纜替換成一種低耦合損耗、高傳輸損耗的特殊泄漏電纜，從而達到延伸業(yè)務(wù)覆蓋范圍的目的，如圖 所示。圖 更換低耦合損耗高傳輸損耗補償纜方式及電平變化該方式的優(yōu)點在于結(jié)構(gòu)簡單，同時適用于舊站改造和新站建設(shè)，具有上行增益。其缺點在于，信號經(jīng)過補償纜后，纜上的電平值迅速惡化，理論上會出現(xiàn)信號電平值驟降的情況（如圖 所示） ，因此可能會對本系統(tǒng)和其他系統(tǒng)的切換造成影響；不易確定邊緣電平值，鏈路預(yù)算的誤差、信號電平的抖動，都影響換纜點的確定，很容易出現(xiàn)負面補償效果；舊站改造施工難度大；值得一提的是，為進一步提高覆蓋增益，以上漏纜補償方法可搭配使用。 定向天線補償方式定向天線補償方式指，利用高增益定向天線代替泄漏電纜補償覆蓋，如圖 所示。第 31 頁 共 52 頁 31圖 定向天線覆蓋增強方式根據(jù)實際測試結(jié)果，隧道的彎曲程度（水平彎曲和垂直彎曲）以及串行車廂人體損耗（如圖 所示）導致定向天線的效果非常有限。圖 定向天線串行車廂人體損耗示意圖以下是定向天線在隧道內(nèi)的實測結(jié)果，定向天線接于補償電纜的末端，位于隧道 300m 處，方向與隧道平行，朝向隧道內(nèi)側(cè)，覆蓋隧道為直隧道。定向天線半功率角為 45 度，增益為 20dBi。從圖 所示的地鐵列車車載路測效果和表 所示的每 100m 靜點測試結(jié)果可見，定向天線的覆蓋效果弱于泄漏電纜的覆蓋效果。只能夠有效覆蓋大約 100 米的距離，信號在天線 100 米內(nèi)衰減很快。圖 定向天線方式下隧道內(nèi) PCCPCH 的 RSCP 路測結(jié)果表 定向天線方式下隧道內(nèi)實測數(shù)據(jù)UE所處位置 300m 400m 500m 600m 700m 800mPCCPC場強 63dBm 86dBm 91dBm 91dBm 99dBm 91dBm考慮到實際的地鐵列車車體更長，對信號的阻擋作用會更明顯，實際覆蓋可能比測試情況更差。因此，定向天線接力用于地鐵覆蓋作用十分有限。第 32 頁 共 52 頁 32 添加干放補償方式由上文鏈路預(yù)算可得，普通覆蓋方式下，地鐵隧道內(nèi)的 TD 系統(tǒng)為下行功率受限。通過增加干放的方式對下行功率進行補償，可以平衡上下行鏈路，增加業(yè)務(wù)覆蓋距離。由于在地鐵隧道區(qū)間環(huán)境的限制，引入的干放只能被放置在機房內(nèi)，如圖 所示，因此理論上該方式對上行信號的補償有限。圖 干放補償方式本次研究所使用的干放為大唐試商用的 6W 大功放箱體，其最大輸出功率38dBm，上行增益恒定 20dB，下行增益恒定 10dB，可使用 220V 交流電或48V交流電。從 RSCP 打點實測結(jié)果（如圖 所示）和根據(jù)業(yè)務(wù)掉話點和業(yè)務(wù)覆蓋邊緣測試結(jié)果（如表 所示） ，可見 RSCP 在使用干放前后有了較為明顯的改善，業(yè)務(wù)覆蓋范圍向前延伸了約 100~150m。圖 使用干路放大器前后 PCCPCH RSCP 的比較表 使用干路放大器前后業(yè)務(wù)掉話點和業(yè)務(wù)覆蓋邊緣比較單時隙8UE拉遠 未使用干放（2W） 使用干放（6W）掉話距離 700m 850m業(yè)務(wù)覆蓋邊緣 680m 800m第 33 頁 共 52 頁 33 多通道合路方式該方式利用 TD 基站設(shè)備多通道獨立功放特點，采用多通道合路校準方式，增加上下行信號覆蓋。本研究中采用 6 通道拉遠型基站，可具分為以下兩種多通道合路模式：? 二路三合一? 一路六合一 兩路三合一 一路六合一圖 六通道基站的兩種多通道合路方式雖然 RRU 基帶輸出能保證各個通道的相位一致，但在射頻輸出口不能保證相位一致，因為從基帶輸出到射頻口會經(jīng)過很多模擬器件，這些器件對相位的影響是不一致的，而且相差會隨著溫度和濕度的變化而非線性變化。同理，從射頻輸出經(jīng)過射頻線纜、合路器等對相位的影響是不一致的，而且相差會隨著溫度和濕度的變化而非線性變化。若不加校準，增益會從 0～20logN 之間不穩(wěn)定的變化。0 是完全反相，沒有增益，20logN 是完全同相，增益最大。 該方式僅需對設(shè)備進行軟件改動及外設(shè)無源器件，就能實現(xiàn)下行功率補償，為上下行鏈路平衡提供了一種額外選擇。同時在上行方向多路信號輸入還具有合并增益。根據(jù) PCCPCH 的 RSCP 實測結(jié)果，如圖 所示，六合一方式補償效果最好，單方向電平補償距離近 200m，其次為三合一單通道方式和雙通道方式均為 100~150m；從掉話距離判斷，三種方式?jīng)]有明顯區(qū)別，均在 800~850m 處掉話。第 34 頁 共 52 頁 34圖 不同的多通道方式覆蓋增益比較多通道合路方式的缺點在于需消耗額外的通道端口。六合一和三合一雙通道方式下一個隧道方向需一個 RRU，一個車站僅覆蓋隧道和站臺就需 4 個RRU，同時還需另增 RRU 覆蓋站廳，因此對于同時具有中頻處理和功放功能的 RRU 來說，復(fù)用 6 個端口代價太大，成本太高，且增益較三合一不明顯；相比較之下三合一單通道方式性價相對較高。該方式已由中移上海公司申請國家發(fā)明專利（申請?zhí)?202210175880） 。在隧道內(nèi)添加有源設(shè)備，能夠有效延長覆蓋在區(qū)間內(nèi)的覆蓋距離，如采用有源設(shè)備則優(yōu)先考慮優(yōu)勢明顯的 RRU，布放方式如圖 所示。圖 隧道內(nèi) RRU 補償方式使用該方式優(yōu)點在于能夠根本有效地解決隧道內(nèi) TD 信號覆蓋能力低的缺點，但同時存在許多不利于運營的實際問題，主要包括：? 隧道內(nèi)維護時間被動受限隧道區(qū)間內(nèi)的作業(yè)時間由地鐵運營部門嚴格控制，一般僅在午夜至次日凌晨約四個小時內(nèi)，可以允許人員進入隧道區(qū)間施工。有源設(shè)備的故障率遠遠高于無源設(shè)備，因此，一旦發(fā)生故障很難在規(guī)定時間內(nèi)完成搶修，確保及時排障。第 35 頁 共 52 頁 35另外，若以有源方式對舊站進行改造，其必要的工時也將受限于允許作業(yè)的時間。? 隧道內(nèi)取電不便RRU(48V)饋電來源距離在 200m 以內(nèi)，不能充分發(fā)揮有源設(shè)備拉遠的優(yōu)勢；使用交流 220V 強電則只能排線于隧道強電側(cè)，而 RRU 設(shè)備和漏纜在弱電側(cè)，需要穿過隧道，如圖 黑色粗線所示所示（圖中左側(cè)排線架為強電架，右側(cè)排線架為弱電架，紅色框圖位置為可能放置 RRU 的空間） ，實際操作上難度很大；圖 隧道橫截面示意圖? 隧道內(nèi)安裝困難隧道內(nèi)安裝 RRU 的空間位置可能不能滿足需求。以上海為例，目前大唐RRU 的厚度滿足基本安裝空間，但是需制作特殊固定件。如果使用有源設(shè)備，則有源設(shè)備支路對原系統(tǒng)的補償方式可以采用以下兩種布設(shè)方式：? 外接補償纜類似于接力方式，在信號殆盡末端，添加額外的一路泄漏電纜，如圖 所示。其優(yōu)點在于不影響隧道內(nèi)原分布式系統(tǒng)；缺點在于需要增鋪數(shù)百米電纜，成本高，對于運營線施工難度較高（工時受限、可能無隔離預(yù)留空間） ；第 36 頁 共 52 頁 36圖 外接補償纜的有源布設(shè)方式? 截纜加電橋?qū)⑿孤╇娎|中間截斷，添加電橋，將信號分別從兩個方向饋入電纜，如圖 所示。該方式的優(yōu)點在于建設(shè)和改造成本低、施工簡單；缺點在于由于添加電橋和跳線，對其他系統(tǒng)引入了約 3dB 的額外差損。鑒于目前 2G 系統(tǒng)一般留有較大覆蓋余量，因此 3dB 的額外損耗應(yīng)在其可承受范圍內(nèi)，不會影響原系統(tǒng)覆蓋。圖 截纜加電橋的有源布設(shè)方式 各覆蓋增強方式小結(jié)根據(jù)上述分析結(jié)論，以上海實際情況為例，對各種泄漏電纜補償方式及其組合方式進行了下行方向鏈路預(yù)算，所得結(jié)果如下表 所示：表 泄漏電纜補償方式及組合方式的業(yè)務(wù)覆蓋距離覆蓋方式 使用舊纜方式 使用新纜方式覆蓋方式 普通方式 更換泄露電纜方式連續(xù)覆蓋目標業(yè)務(wù) AMR CS64 AMR CS64最大覆蓋距離 m 1065 963 1306 1185再加耦合纜補償 m 1291 1189 1532 1411再加粗纜補償 m 1725 1575 1792 1636再加補償耦合損耗補償 m 1951 1801 2022 1862第 37 頁 共 52 頁 37可見，加 15/8”粗射頻纜補償后覆蓋距離得到了明顯的提升（雙向提升約400m） ，但同時也將付出高額的建造和改造成本；由于更換線纜施工難度和工作量較大、對其他系統(tǒng)具有一定影響，因此在實際工程實施上建議慎用該方式。需要注意的是，泄漏電纜補償方式不是孤立的增強方式，其與 6W 干放、多通道合路方式同時使用時，覆蓋增益將更大。系統(tǒng)下行受限可以使用干放或多通道方式予以彌補，但若系統(tǒng)上行受限，則很難再對業(yè)務(wù)覆蓋距離進行進一步增強，因此，系統(tǒng)上行覆蓋距離也可以認為是業(yè)務(wù)覆蓋的極限距離。在計算基于下行功率補償方式的實際增益前，有必要先得到上行受限的極限距離。根據(jù)上文鏈路預(yù)算，以上海實際情況為例，預(yù)估得到上行覆蓋距離如下表 所示。表 上行受限時業(yè)務(wù)覆蓋距離的鏈路預(yù)算結(jié)果覆蓋方式 使用舊纜方式() 使用新纜(5dB/100m)連續(xù)覆蓋目標業(yè)務(wù) AMR CS64 AMR CS64單向距離(m) 總覆蓋距離(m) 根據(jù)上海地鐵環(huán)境實測結(jié)果得，上行受限時（單用戶隧道拉遠情況下，下行功率不受限） ，測試結(jié)果如下圖 所示，AMR 與 CS64k 單向覆蓋距離分別為 980m 和 820m，考慮人體損耗、上行底噪抬升、切換距離的考慮后，基本與鏈路預(yù)算值相符。圖 上行受限業(yè)務(wù)覆蓋距離實測結(jié)果根據(jù)上述鏈路預(yù)算參數(shù)輸入和補償方式距離預(yù)估，計算得到以下除漏纜方式外的其余解決方案的最大隧道覆蓋距離及對應(yīng)的參考電平值。? 使用新型纜線（5dB/100m）的站點，如表 所示：第 38 頁 共 52 頁 38表 新站業(yè)務(wù)覆蓋距離及電平值覆蓋方式 普通方式 干放方式 多通道方式 有源方式(48)連續(xù)覆蓋目標業(yè)務(wù) AMR CS64 AMR CS64 AMR CS64 AMR CS64單向距離(m) 733 694 833 774 853 794 981 922總覆蓋距離(m) 1245 1168 1445 1328 1485 1368 1741 1624對應(yīng)公共信道 RSCP(dBm) ? 使用舊式纜線（）的站點，如表 所示：表 新站業(yè)務(wù)覆蓋距離及電平值覆蓋方式 普通方式 干放方式 多通道方式 有源方式(48)連續(xù)覆蓋目標業(yè)務(wù) AMR CS64 AMR CS64 AMR CS64 AMR CS64單向距離(m) 634 591 730 679 748 697 885 834總覆蓋距離(m) 1065 963 1241 1138 1276 1173 1549 1447對應(yīng)公共信道 RSCP(dBm) 注：紅色數(shù)值處為上行受限5. TD 地 鐵覆蓋方案建 議 設(shè)備集成化方案由上文分析可知，多數(shù)情況下，上行受限距離仍大于使用大功率干放或多通道方式后的覆蓋距離；下行功率有進一步的擴展空間。因此建議可以進一步提高基站功率。建議推動廠商和集成商基于地鐵環(huán)境 6W（或更大功率）干放、多通道合路方案進行集成化設(shè)備開發(fā)和量產(chǎn)，以減小機房安裝空間、安裝難度，提高性價比。圖 中例舉了幾種集成化設(shè)備的方案。第 3