高速鐵路紅線(xiàn)內(nèi)公網(wǎng)通信覆蓋優(yōu)化方案研究

楊博欣

摘 要 隨著中國(guó)高速鐵路的迅猛發(fā)展，乘坐高鐵已成為廣大旅客出行的重要方式，如何為旅客提供更加優(yōu)質(zhì)的公網(wǎng)通信服務(wù)，也已成為各大運(yùn)營(yíng)商所關(guān)心的課題。本文將分析高速鐵路紅線(xiàn)內(nèi)公網(wǎng)覆蓋的主要方式及干擾來(lái)源，并提出在設(shè)計(jì)階段降低干擾的優(yōu)化方案。

關(guān)鍵詞 高速鐵路;隧道公網(wǎng)覆蓋;干擾;信號(hào)優(yōu)化

引言

伴隨著中國(guó)高速鐵路十余年的迅猛發(fā)展，乘坐高鐵已逐漸成為廣大旅客出行的重要方式。與此同時(shí)，為廣大旅客在高鐵沿線(xiàn)，特別是隧道區(qū)間提供更加優(yōu)質(zhì)的移動(dòng)通信服務(wù)，滿(mǎn)足旅客日益增長(zhǎng)的通信需求，已成為各大運(yùn)營(yíng)商所關(guān)心的課題。本文將分析高速鐵路紅線(xiàn)內(nèi)公網(wǎng)覆蓋的主要方式及干擾來(lái)源，并提出在設(shè)計(jì)階段降低干擾的優(yōu)化方案。

1隧道區(qū)間公網(wǎng)覆蓋的主要方式及干擾分析

目前，高速鐵路隧道區(qū)間公網(wǎng)通信覆蓋主要采用漏泄電纜的方式，其最大優(yōu)勢(shì)在于信號(hào)覆蓋均勻。由于車(chē)體與漏泄電纜輻射出的信號(hào)始終保持90°夾角，可以有效避免多普勒頻偏效應(yīng)，提供良好的信號(hào)覆蓋效果。同時(shí)，漏泄電纜擁有寬頻帶特性，可同時(shí)支持CDMA800、GSM900、GSM1800、 WCDMA等系統(tǒng)，大大降低了多系統(tǒng)引入隧道時(shí)的建設(shè)成本[1]。

隧道區(qū)間公網(wǎng)通信系統(tǒng)間的干擾主要包括雜散干擾、互調(diào)干擾、阻塞干擾等多種類(lèi)型。其中，雜散干擾和阻塞干擾可通過(guò)加入高品質(zhì)POI和合路器進(jìn)行有效抑制，因此在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要考慮的主要干擾類(lèi)型為互調(diào)干擾。互調(diào)干擾一般由公網(wǎng)通信覆蓋系統(tǒng)中的非線(xiàn)性元器件引起，以移動(dòng)的TD-LTE（E頻）與聯(lián)通U/L 2.1G產(chǎn)生三階互調(diào)信號(hào)對(duì)聯(lián)通U/L 2.1G的上行頻段的干擾為例，如圖1所示，移動(dòng)TD-LTE（E頻）頻段為2320MHz-2370MHz;聯(lián)通U/L2.1G下行頻段為2130MHz-2145MHz，利用計(jì)算公式，可知三階互調(diào)信號(hào)的范圍是1890MHz-1970MHz，與聯(lián)通U/L 2.1 G上行頻段范圍1940MHz-1955MHz重合，從而對(duì)聯(lián)通U/L 2.1 G產(chǎn)生互調(diào)干擾。

2隧道區(qū)間降低干擾的方案

2.1 合理規(guī)劃漏纜資源

高速鐵路隧道區(qū)間的公網(wǎng)通信多采用多系統(tǒng)并行，不同系統(tǒng)間產(chǎn)生互調(diào)干擾的強(qiáng)度并不相同。根據(jù)一般廠(chǎng)家所提供的漏纜測(cè)試數(shù)據(jù)，當(dāng)兩條漏纜的間距大于30cm時(shí)，可實(shí)現(xiàn)隔離度≥60dB。因此在設(shè)計(jì)過(guò)程中，可先通過(guò)理論計(jì)算確定互調(diào)干擾最為嚴(yán)重的系統(tǒng)，將這些系統(tǒng)規(guī)劃分別規(guī)劃至掛高2.1m與2.6m的兩條漏纜中進(jìn)行傳輸，可最大程度的規(guī)避互調(diào)干擾，達(dá)到優(yōu)化高速鐵路隧道內(nèi)公網(wǎng)通信覆蓋效果的目的。

2.2 優(yōu)化元器件選型

由于互調(diào)干擾主要由元器件的非線(xiàn)性引起，因此，優(yōu)化元器件的選型也可有效降低互調(diào)干擾。

（1）使用成品跳線(xiàn)。隧道區(qū)間漏纜與POI之間需要跳線(xiàn)進(jìn)行連接，在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方案中，多采用跳線(xiàn)與接頭分別采購(gòu)，由施工人員現(xiàn)場(chǎng)焊接的方式，這種方式使接頭質(zhì)量受人為因素影響嚴(yán)重。在設(shè)計(jì)中采用成品跳線(xiàn)可以很大程度降低由于施工工藝不達(dá)標(biāo)問(wèn)題引起的干擾。

（2）用DIN型連接器替代N型連接器。與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中使用的N型連接器相比，DIN型連接器通過(guò)增大接觸面積避免了隧道區(qū)間內(nèi)連接器因震動(dòng)改變接觸點(diǎn)非線(xiàn)性指標(biāo)，導(dǎo)致互調(diào)穩(wěn)定性差這一問(wèn)題。

3隧道口公網(wǎng)通信干擾分析及優(yōu)化方案

為確保隧道內(nèi)外信號(hào)的平滑切換，在紅線(xiàn)內(nèi)公網(wǎng)通信覆蓋設(shè)計(jì)中，還應(yīng)考慮隧道口的公網(wǎng)信號(hào)覆蓋。一般情況下，隧道口的公網(wǎng)覆蓋多采用安裝兩副定向天線(xiàn)，即高頻天線(xiàn)（1710～2700MHz）和低頻天線(xiàn)（800～960MHz）將隧道內(nèi)信號(hào)引出并確保與隧道外信號(hào)覆蓋范圍有足夠重疊距離。當(dāng)引出至隧道口的漏纜末端功率無(wú)法滿(mǎn)足系統(tǒng)切換距離時(shí)，還需在隧道口安裝信源設(shè)備。

與隧道區(qū)間公網(wǎng)通信系統(tǒng)主要干擾相比，隧道口還需考慮定向天線(xiàn)之間所產(chǎn)生的相互干擾。一般情況下，當(dāng)隧道口桿塔采用H桿建設(shè)方式時(shí)，需考慮天線(xiàn)之間的水平隔離度間距;當(dāng)隧道口桿塔采用單桿塔方式時(shí)，需考慮天線(xiàn)之間的垂直隔離度間距。利用計(jì)算公式，

其中（）為空間隔離度（dB），與為發(fā)送天線(xiàn)與接收天線(xiàn)的增益。通過(guò)計(jì)算可知當(dāng)高低頻水平間距大于1.1m，垂直間距大于0.4m時(shí)，可避免天線(xiàn)之間的相互干擾。

4結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)高速鐵路紅線(xiàn)內(nèi)隧道區(qū)間及隧道口的公網(wǎng)通信覆蓋方式及主要干擾類(lèi)型進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹，進(jìn)而提出了在設(shè)計(jì)階段合理規(guī)劃漏纜資源，優(yōu)化元器件選型，設(shè)置必要的空間隔離間距等降低公網(wǎng)通信系統(tǒng)干擾的優(yōu)化方案，希望可以為廣大高速鐵路紅線(xiàn)內(nèi)公網(wǎng)通信設(shè)計(jì)人員提供參考。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉金科，羅中威.軌道交通類(lèi)項(xiàng)目公網(wǎng)覆蓋干擾分析與處理方法探討[J].電信技術(shù)，2019，（9）：31-36.