地铁公安无线覆盖

lqf5118

1.        信号覆盖方案
1.1.        覆盖范围
无线通信系统场强覆盖如下范围：
        本线路隧道区间；
        全线车站各车站站台、站厅、出入口通道；
        车站地面风亭附近300米内范围；
具体覆盖区域待设计联络阶段进一步确定。
1.2.        覆盖方式
        区间场强覆盖。
        隧道区间采用漏缆方式进行覆盖，每条隧道敷设1条漏缆，漏缆敷设在隧道顶部弱电侧上部区域，收发共用1条漏缆。较长隧道区间考虑设置光纤直放站延伸信号覆盖距离，以保证覆盖质量。
        站台场强覆盖：
规则岛式车站站台在站台宽度小于15米时，采用漏缆覆盖，漏缆敷设在站台轨行区隧道壁上部区域；其它类型站台考虑采用吸顶小天线覆盖。
        站厅、出入口通道场强覆盖：
站厅、出入口通道等区域采用吸顶天线覆盖，收发天线共用。
        车站地面风亭附近场强覆盖：
采用全向玻璃钢天线覆盖，收发天线共用，天线引入室内前加装天馈线避雷器。
1.3.        场强覆盖指标要求
信噪比：在场强覆盖区内，无线接收机音频输出端的信号噪声比不小于20dB。
可靠性：在满足信噪比的要求下，场强覆盖的地点、时间可靠概率在覆盖区段不小于95%。
边缘场强覆盖指标：不小于-90dBm。
1.4.        场强覆盖分析计算说明
分析计算的主要思路如下：
通过分析地铁隧道区间和站台，确立典型隧道区间和站台的电波传播和覆盖模型、路径损耗取值。
通过无线链路计算及覆盖区关键点信号电平覆盖余量预算，得出：
        线隧道区间和站台区1-5/8″泄漏电缆覆盖的关键点电平。
通过分析地铁车站室内天线分布系统、车站出入口室外天线，确立：
        电波的传播覆盖模型；
        路径损耗取值。
通过无线链路计算及覆盖区关键点信号电平覆盖余量预算，得出：
        满足室内、室外覆盖条件的弱场区关键点信号电平。
场强覆盖设计主要通过建立不同覆盖区域的无线电波传播覆盖模型、路径损耗取值、来计算满足覆盖指标要求的边缘场强关键点电平余量。
通过泄漏同轴电缆、天线、射频电缆的选型（各类损耗及增益）和安装位置、安装方式的选择来满足移动通信设备边缘场强覆盖要求。
通过选用不同参数的功分器及定向耦合器，以优化基站射频能量在不同覆盖区域的合理分配并尽可能使区间中点漏缆位置处异频场强余量的平衡。在做场强覆盖设计时尽量保证隧道区间内手持台正常完成越区切换，短区间手持台越区切换不作要求。
1.5.        覆盖设计的系统及设备取值参考
1）系统工作频点
        361-366MHz（上行）；
        351-356MHz（下行）；
2）设备发射功率、接收灵敏度
        基站：最大发射功率50W（47dBm）；
        基站接收机动态灵敏度：-106dBm，静态灵敏度-118dBm；
        固定台：最大发射功率25W（44dBm）；
        固定台接收机动态灵敏度：-103dBm，静态灵敏度-112dBm；
        手持台：最大发射功率4W（36dBm）；
        手持台接收机动态灵敏度：-103dBm，接收机静态灵敏度-112dBm；
3）功分器及耦合器技术参数；
        二功分器：分配和插入损耗3.5dB；
        三功分器：分配和插入损耗4.7dB；
        四功分器：分配和插入损耗6.5dB；
        6dB定向耦合器：耦合损耗6.8 dB，插入损耗1.5 dB；
        10dB定向耦合器：耦合损耗11dB，插入损耗0.7 dB；
        15dB定向耦合器：耦合损耗16dB，插入损耗0.4 dB；
        20dB定向耦合器：耦合损耗21dB，插入损耗0.2 dB；
        30dB定向耦合器：耦合损耗31dB，插入损耗0.2 dB。
4）室内及室外天线技术参数
        室外全向天线：增益9 dBi
        室外定向天线：增益12 dBi
        室内全向吸顶天线：增益3 dBi
        固定台天线：增益3 dBi（考虑到天线的安装位置，计算时增益取0dBi）
5）射缆及漏泄电缆技术参数
        1/2〞射频电缆：传输损耗4.8dB/100m ；
        7/8〞射频电缆：传输损耗2.5dB/100m；
        1-5/8〞漏泄电缆：传输损耗1.35dB/100m，耦合损耗75dB。
6）路径损耗及设备取值
要充分考虑无线电波传播涉及到极化、穿透、反射效应及其路径损耗取值，路径损耗及设备取值分析如下：
        车体屏蔽（电波穿透车窗）损耗取值：5dB；
        安全门（屏蔽门）穿透损耗取值：5dB；
        人体阻挡、穿透损耗取值：发射=2dB  接收=5dB；
        无线电波传播在隧道内与理想自由空间相比，产生的信号幅度衰落，计入隧道损耗修正因子取值：5 dB；
        隔墙穿透损耗取值：15～30dB（穿透一堵墙损耗：15 dB）；
        干扰余量储备取值：2dB；
        覆盖设计余量储备取值：6 dB；
        瞬时瑞利衰落深度衰落储备：5 dB；
        总余量储备取值：13 dB；
        移动终端边缘场强最小接收电平=-103 + 5 + 2 + 6 = -90dB。
因此：在满足噪声比和可靠性（覆盖区时间地点覆盖概率为95%）的要求下，最小接收电平取以下参数：
        下行（从基站至移动终端）：每载波不低于-85dBm（在移动终端天线输入端）；
        上行（从移动终端至基站）：每载波不低于-88dBm（在基站天线输入端）；
从覆盖设计的可靠性考虑，有效的场强覆盖面积，应使基站至移动终端下行与移动终端至基站上行的边缘场强覆盖电平余量达致平衡。
由于上、下行通道电缆路径损耗参数基本相同，所以上、下行通道链路预算主要体现在电波传播路径损耗方面。
针对本工程基站、光纤直放站参数的设定和调整如下：
        基站发射功率（最大额定输出功率）=50W（47dBm），为了满足上、下行覆盖平衡，覆盖设计预算基站发射功率调整和取值为：42dBm（15W）；
        基站接收灵敏度（动态）= -106dBm；
        光纤直放站远端机最大额定输出功率=4W (36dBm)；
        手持台输出功率（上行）：设计取值36 dBm（1W），与基站相差6dB；
        在满足边缘场强覆盖所需余量的同时应兼顾满足电磁环境卫生要求：室内天线端口功率要求≤10dBm。
1.6.        地铁站台及隧道覆盖方案
地铁隧道内的信号覆盖可采用漏泄电缆覆盖，采用漏泄电缆方式信号的均匀性比较好，尤其是对于弯曲的隧道，可以保证全路段的通话效果。
由于隧道是双向的，因此要将基站输出的2路信号分别接入到每个隧道中，每个隧道再用功率分配器分成2个方向接入漏泄电缆或定向天线中，在漏泄电缆的尽头安装50欧姆负载。功率分配器所接漏泄电缆的长度建议不超过900米。
本系统漏泄电缆选择1-5/8英寸的漏泄电缆。

采用漏泄电缆进行隧道覆盖
1.7.        地铁站台及隧道区间信号场强设计
1.7.1.        漏缆末端的电平计算
列车运行在异频区间，移动台越区切换所需的场强覆盖重叠区，假定最高设计车速为80km/h；切换所需时间为10秒，本方案越区切换场强重叠区为：[80×10³m/3600s] ×10s=222m，半区间增加覆盖区域为：111m。
对于1-5/8″漏缆区间中点处电平须增加:111m×1.35/100m=1.5dBm；
P（隧道内漏缆末端电平）≥P（手持台边缘场强电平）+L（漏缆耦合损耗）+ L（附加耦合损耗）
L（附加耦合损耗）=L（车厢屏蔽损耗）+L（人体损耗）+（隧道修正因子） + （越区切换覆盖延伸传输损耗）
已知：车内手持台最小接收电平要大于-85 dBm，车厢屏蔽损耗5dB、人体损耗5dB计算，车厢内手持台天线距漏缆高度距离约1.5米(附加耦合损耗5dB)，隧道修正因子按照5dB计算，则半区间泄漏电缆末端最小需要的电平为：
P（隧道内1-5/8″漏缆末端电平）≥-85+（75）+（5+5+5+5+1.5）
P≥11.5dBm
结论：
满足隧道区间场强覆盖及手持台越区切换条件的半区间漏缆末端电平要求如下：
半区间1-5/8″漏缆末端电平要求P≥11.5dBm；
1.7.2.        漏缆适用区间长度计算
满足手持台越区切换条件及场强覆盖需求的1-5/8″漏缆区间长度为：
基站信道机最大输出功率47 dBm；8信道合路器差损为4.0dBm；双工器损耗为1.7dBm；6dB定向耦合器损耗1.5dB；4分路器损耗6.5dB；馈线、接头损耗为2dB；
47dBm-4-1.7-1.5-6.5-2-Lx-（75）-（5+5+5+5+1.5）= -85 dBm
Lx=19.8dBm；
L=（19.8/0.0135）=1466m；
即单根漏缆覆盖的半区间隧道长度可达1466米。
1.7.3.        岛式站台区间漏缆覆盖计算的说明
岛式站台的覆盖，通过漏缆覆盖站台区域，原理见下图：

已知：1-5/8″漏泄电缆（2m处）耦合损耗为75dB，传输损耗1.35dB/100m。
大于2m时采用耦合损耗因子公式： 13lgD/2；其中D为漏泄电缆距手持台的距离，单位为米。
假设D=9m，故距漏泄电缆（见上图）9m处，耦合损耗因子=8.5dB ；
根据站台 (岛式站)实际有效长度（有安全门）：本方案假定取150米；站台(宽度方向)上，手持台在最远处（设备间）距漏缆假定为9米 (见上图)。
手持台在站台的无线电波覆盖最边缘位置及弱场强区在隧道区间站台的设备房内，如上图所示。漏缆至手持台无线电波的传播受到车体的阻挡、安全门阻挡，设备房穿透阻挡，根据以往工程经验，相关屏蔽损耗取值如下：
        车体屏蔽损耗取5dB；
        穿透安全门损耗取5dB；
        人体阻挡损耗取5dB；
        电波穿透设备房间损耗：15 dB(按照穿透一堵墙计算)；
        手持台边缘信号场强：≥-85 dBm；
设：
从1-5/8″漏缆始端(引上口)至漏泄电缆150米处（站台末端）漏缆发射功率：PxdBm；从漏缆起点计算，覆盖站台的部分最长距离为150m（有效长度）。
因此：
Px -（75＋8.5）-5–5–5–15 ＞-85 dBm；
Px>28.5dBm；
结论：只要站台150米处（站台末端）1-5/8″漏泄电缆发射功率 Px>28.5dBm；即可满足覆盖站台边缘手持台的最小接收电平。
1.8.        公共站厅区、出入口区域及其他区域覆盖方案
公共站厅区、出入口等区域的无线信号可以从基站的功率分配器中将信号耦合输出，并通过室内分布系统（含吸顶天线）方案进行覆盖。对于合肥地铁较大的换乘站及地下商场，也可考虑采用直放站+室内分布式天线的方式进行覆盖。
1.8.1.        公共站厅区和出入口场强覆盖计算说明
地铁站厅一般长约：100m，宽约25m，考虑在覆盖大厅的同时须覆盖4个出入口通道纵深约50m。覆盖设计取一个分布天线覆盖半径：50m，在大厅东、西两侧（与通道位置平行）各设置1个吸顶式天线，在覆盖站厅的同时可兼顾覆盖出入通道，施工时，根据各车站的实际情况还可以考虑在车站出入口增设室内全向天线进行补强覆盖。
站厅无线电波传播主要损耗是由自由空间损耗以及各种障碍物阻挡损耗和人体阻挡损耗形成，站厅分布吸顶全向天线增益均为：3dBi；天线覆盖半径约50米区域。
根据无线电传输模型，自由空间损耗计算为：
L=32.4+20㏒(F) +20㏒(D)
其中
F为频率，单位为MHz
D为距离，单位为km
以350MHz为例：
L=32.4+20㏒(350) +20㏒(D)
=32.4+50.88+20㏒(50/1000)
=83.28+20㏒(50/1000)
=83.28-26.02
=57 dB
设:
站厅公众区电梯或拐角处阻挡损耗、狭窄出入口通道多径反射损耗为：15 dB；
考虑到大容积站厅人员拥挤，人体阻挡损耗为：10 dB；
吸顶天线增益：3dBi；
则站厅天线端口所需功率为：
P（站厅天线端口电平）≥P（手持台边缘场强电平）+L（空间损耗）+（阻挡损耗）+（人体损耗）-（天线增益）
P≥ -85 + （57+10+15）-0
P≥-3（dBm）
结论：根据上面计算，站厅公共区及出入口采用吸顶天线覆盖，只要天线口功率≥-6dBm就能达到覆盖半径50米站厅区域及兼顾覆盖纵深50米出入口通道的要求。
1.8.2.        车站设备间及办公房、车控室、走廊场强覆盖计算说明
该区域内是由多个隔墙密集的房间及狭长的走道组成，在此区域内无线电波传播到达接收机的路径将受到多重墙体的阻挡、房内物体的反射及狭长走道内的多径反射和拐角处折射等，因此在此区域内设计覆盖半径不取太大。
在上述区域的无线电波的传播损耗模型是自由空间损耗+上述各种干扰影响而形成的路径损耗；
从天线到覆盖区边缘可考虑穿透两堵墙为宜，并预设：
一个分布天线覆盖半径：15米；
穿过两堵墙的穿透损耗取值：30 dB；
物体阻挡损耗取值：5dB；
人体阻挡损耗取值：5dB；
吸顶天线增益均为：3dBi，
根据无线信号传输模型，自由空间损耗计算为：
L=32.4+20㏒(F) +20㏒(D)
其中F为频率，单位为MHz
D为距离，单位为km
以350MHz为例：
L=32.4+20㏒(350) +20㏒(D)
=32.4+50.88+20㏒(15/1000)
=83.28+20㏒(15/1000)
=83.28-36.48
=46.8dB
则天线端口需要功率为：
P下行（天线端口电平）≥（手持台边缘场强）+L（空间损耗）+（隔墙穿透损耗）+（人体阻挡损耗）+（物体阻挡损耗）-（天线增益）≥-85+（46.8+30+5+5）-0≥1.8dBm
结论：根据上面计算结果，采用吸顶天线覆盖办公区域及设备区域，天线端口功率≥-1.2dBm就能达到覆盖半径15米区域办公房内、设备房内手持台的要求。
1.9.        预算分析与优化建议
1.9.1.        预算结果分析
通过上面的分析，可以得出以下结论：
线路区间、站厅、站台的覆盖满足设计要求。
需要说明的是，上述所得到的系统覆盖分析结论是基于理论分析而做出的，它将作为系统设计和网络规划的参考，而不是对系统覆盖的保证。在项目实际覆盖设计时，设计单位应根据有关隧道、地下站台、站厅的实际建筑环境等更加详细资料，对漏缆长度、射缆长度、走线方式、设备布放位置等做出更准确的设计，可以提高覆盖设计的准确性。
1.9.2.        优化建议
通过比较各站的覆盖预算结果，发现所计算点的电平余量值不均衡，这就需要对覆盖链路做优化调整，综合考虑站厅内及隧道内的覆盖因素，建议采取如下几种方法调整场强覆盖强度：
        调整基站发射功率：这种方法适用于站厅及隧道内信号预算强度普遍过强或过弱时，优点在于不用调整链路结构；
        调整基站端耦合器耦合方向：当隧道内信号预算强度普遍过强，而站厅内信号预算强度较弱时，可采用此方法；
        更改无源器件的种类：例如当隧道内一侧信号预算强度与另一侧信号预算强度的差值过大时，可将漏泄电缆支路应用的四功分器更换为一个二功分器和两个耦合器的组合，以均衡隧道两侧信号强度；
岛式站台区建议采用架设于站台隧道壁的漏泄同轴电缆进行覆盖；岛式站台，站台宽度一般不大于10米，通过测算及实际使用经验，利用站台隧道壁的漏泄电缆，完全可以满足无线覆盖需求。地下侧式站台区采用吸顶天线进行覆盖。