3G网络长隧道覆盖问题及解决方案

cdma1xdj

移动通信网络建设的目标是无缝覆盖，以保证随时随地通信，这就对无线网络规划提出了更高的要求，在实际的网络规划中通常的难点是对一些典型区域的覆盖，比如长隧道等，以下给出西门子公司对长隧道覆盖的相关解决方案。
1 隧道的主要特点:
- 封闭环境,外面的信号很难传入,如果采用内部覆盖对外界也影响较小;
-用户以车内用户为主,业务量不高;
2考虑因素及原则
在解决短隧道覆盖时，可采用灵活经济的手段，如在隧道口附近用普通的天线向隧道里进行覆盖。但是，这些手段可能在解决长隧道覆盖时不起作用，对于长隧道的覆盖必须采取其它一些手段。因此，对于每段隧道的解决方案可能都会有所区别，必须根据实际情况来选定覆盖解决方案。
对于超长隧道；建议采用泄漏电缆或分布天线来解决隧道里的覆盖问题。
针对超长隧道的基站具体建议如下:
信号源可以采用以下方式:
- 微蜂窝基站;
- 光纤拉远基站,从附近的宏蜂窝基站拉远;
- 对于偏远的地区可以采用直放站取得信号源;
在选择好了信号源之后，则必须根据实际情况配置天馈系统，对隧道进行覆盖。通常有三种不同配置的天馈系统：同轴馈电无源分布式天线、光纤馈电有源分布式天线、泄漏电缆。
- 同轴馈电无源分布式天线
这种覆盖方案的设计比较灵活、价格相对低、安装较方便。同轴电缆的馈管衰减较小，天线增益的选择主要取决于安装条件，在条件许可的情况下，可选用增益相对较高的天线，来提高覆盖范围。该方案的简化版就是采用单根天线对隧道进行覆盖，对于较短的隧道来说，这种方案确实是一种低成本解决方案。
- 泄露电缆
采用泄漏电缆进行隧道覆盖，是一种最为常用的方法，这种方法的好处在于：
-可减小信号阴影和遮挡，在复杂的隧道中采用分布式天线，手机与某特定天线之间可能会受到遮挡，导致覆盖不好；
-信号波动范围减少，与其它天线系统相比，隧道内信号覆盖均匀；
-可对多种服务同时提供覆盖，泄漏电缆本质上是宽带系统，多种不同的无线系统可以共享同一泄漏电缆，考虑到在隧道中经常使用某些无线系统（寻呼系统、告警系统、广播等），采用共享一条泄漏电缆的方法，可省去架设多条天线的工程。
- 光纤馈电有源分布式天线系统
在某些复杂的隧道覆盖环境中，可采用光纤馈电有源分布式天线系统来替代同轴馈电无源分布式天线系统。它更适用于覆盖地下隧道（地铁隧道）和站台。采用光纤馈电有源分布式天线系统的主要好处包括在室内安装的电缆数减少、可适用更细的电缆、采用光缆可降低电磁干扰、在复杂的网络中设计更灵活等，缺点是成本高。
3天线覆盖设计
如果使用天线覆盖，就要考虑电磁波沿隧道传播的特性。电磁波在隧道中的传播特性主要取决于以下因素：
§ 所使用的频率范围
§ 隧道的几何形状（矩形、半圆形或圆形），车道数
§ 隧道的弯曲度和拓扑结构
§ 建造隧道内墙的材料和隧道表面材料
§ 隧道内车辆流量和填充因子（隧道截面积比车辆截面积）
§ 隧道中天线的放置位置
§ 天线的特性 (增益、方向型，…)
天线的选择
在隧道这种特殊情况下的覆盖一般采用高方向性天线，如高方向性的平板天线，八木(Yagi)天线和圆极化天线：
八木天线有以下优点：
§ 提供较高的天线增益
§ 相对平板天线有较高的抗风特性
§ 比平板天线小得多
§ 比较经济
圆极化天线的优点：
§ 隧道内较好的覆盖质量
§ 较少受隧道内车辆密度的影响
§ 比平板天线小得多
4链路预算
天线覆盖链路预算需要考虑很多因素，以下举例说明计算方法。
假定使用增益为17dBi的天线，移动台所需接收功率为-90dBm，则：
直放站输出功率: 33dBm
电缆和连接损耗: -4dB
功分器损耗: -3dB
天线增益: 17dBi
直放站EIRP: 43dBm
远场损耗: -70dB
单位路径损耗: -60dB/km
离服务天线距离: 0.88km
隧道路径损耗: -123dB
衰落余量: -10dB
移动台天线增益: 0dBi
移动台接收功率: -90dBm
在以上例子中，这种天线可以覆盖880m.
泄漏电缆覆盖设计
目前隧道中都倾向使用泄漏电缆来覆盖以获得较好的无线电平覆盖，特别这个覆盖方式基本不受隧道内车辆流量和填充因子的影响。泄漏电缆实际上是一种能提供稳定场强覆盖的分布式天线系统。
在隧道覆盖中一般采用较大直径的泄漏电缆，以减少沿电缆传输的信号衰减。这样可以减少满足覆盖所需要直放站的数量。
泄漏电缆覆盖的链路平衡
泄漏电缆覆盖链路平衡需要考虑很多因素，以下举例说明计算方法：
假定移动台所需接收功率为-90dBm，则：
直放站输出功率: 33dBm
电缆损耗: -1dB
功分器损耗: -3dB
耦合损耗: -82dB
耦合损耗余量（90%）: -15dB
泄漏电缆注入功率: -68dBm
泄漏电缆传输衰减: -55dB/km
距注入点距离: 0.4km
移动台天线增益: 0dBi
移动台接收功率: -90dBm
在以上例子中，一个光纤远端(FOR)可以覆盖800米。
隧道覆盖只是3G网络规划的一个课题。总的来说，3G比2G的布网要求要复杂得多，更富有挑战性，更需要时间和精力。西门子在全球大规模部署商用3G网络过程中积累了丰富的网络规划和优化经验，并有志于将这些经验充分地在国内施展出来，为中国移动通信事业的发展做出一份贡献。