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典型区域UMTS无线网络多种覆盖方案分析

四、隧道的覆盖方案分析

无论隧道长短,其共同特点是:

隧道两端各有一段引路,市区隧道进出口往往是多条道路的汇聚点,除隧道进出口外,隧道能做到很好的隔离,不用担心与外面宏基站间的相互干扰;

多数隧道是直通隧道或少而缓慢的弯道;

隧道双方向完全隔离,即两个行车方向是两个隔离的连体隧道;

话务要求较低,手机用户具有中等的移动速度,平均每小时40公里左右,最高不超过每小时80公里;

一般隧道内具备一定的传输配套设施。

隧道本身具有良好的隔离作用,在设计该室内系统的覆盖时,可不考虑与宏基站的覆盖重叠而导致的相互干扰问题,通过室外宏蜂窝的穿透实现对隧道内的覆盖显然不可行,因此必须设计一个特殊的室内覆盖系统。

在充分分析了隧道的特点后,可以考虑作如下覆盖。

1.直放站

直放站是一个很好的解决方案,由室外施主宏蜂窝基站提供容量,重庆市区的隧道出口大都不在密集街区,因而施主宏蜂窝基站富余容量可以有所保障。视具体情况,光纤和射频直放站均可考虑。如条件许可,光纤直放站效果更佳。如难以拉光纤,也可选射频直放站。在这种情况下,需选择正确的宏蜂窝作施主站,该站与射频直放站的接收天线间在视距上无遮挡,施主站在满足隧道外话务量要求的同时,有一定的容量余量。

射频直放站通过从远处的宏蜂窝收到无线信号对隧道内进行覆盖,直放站对施主基站的接受天线通常是高增益 (>= 20 dBi)窄波瓣,安装在接收主信号强,来自其他室外站信号少的位置。主信号RSCP 的典型值是–70 到 –80 dBm或更好,Ec/Io 值–7到–9 dB或更好。

直放站的覆盖天线或分布系统需要通过光纤来传入隧道,也可使用用同轴电缆。同轴电缆传输损耗大,不便于弯曲,安装难度大,如果覆盖短隧道,或覆盖距离较短(通常小于五十米的传输距离),可考虑使用一到两个八木天线,提供覆盖。 在传输损耗小的情况下,还可以考虑低增益甚至无源系统做覆盖。

与同轴电缆相比,光纤传输更适用于长距离的传输要求。光纤所许可的输入功率通常很小,传输距离长传输损耗小,需要在远端对信号进行放大,光纤便于弯曲,安装难度小。对于长隧道,分布系统跨度大,光纤传输更适合。

2.泄漏电缆

泄漏电缆是隧道覆盖的另一种解决方案,其结构与普通的同轴电缆基本一致,由内导体、绝缘介质和开有周期性槽孔的外导体三部分组成。电磁波在泄漏电缆中纵向传输的同时通过槽孔向外界辐射电磁波,外界的电磁场也可通过槽孔感应到泄漏电缆内部并传送到接收端。泄漏电缆的传输损耗大,仅适用于覆盖要求高而均匀的场景。由于线性损耗对馈线首末段的信号强度影响很大,耦合损耗导致在距离电缆起始处较近的区域有良好的覆盖,但在超过50m的区域里几乎没有覆盖。

泄漏电缆的解决方案与分布天线系统解决方案各有利弊,泄漏电缆通过信号泄漏方式实现对室内的良好覆盖。与天线相比,它提供的是一种功率较低,但辐射均匀的“雾状”覆盖。

因为采用同频进行隧道内外的覆盖,就需要认真设计隧道进出口处与室外宏蜂窝的软切换。隧道进出口处最好处于一个宏基站的主服务区内,这样切换关系必将简单。

五、山区公路的覆盖方案分析

山区公路无线覆盖的挑战性较大,其特点可概括如下:

山区公路及沿路居民点有全覆盖要求,但话务量低;

信号传播受山区地形阻挡,覆盖的盲区多,覆盖难度增大,普通的基于基站的线性覆盖方案难以达到经济有效的全覆盖目标;

WCDMA容量颗粒度较大,难以象G网一样灵活配置;

传输配套条件一般。

根据山区公路的地形地貌特点及其对无线环境的特殊要求,有效地解决山区公路及沿路居民点的盲点覆盖是无线设计的关键,一般有以下三种解决方案:

1.基于增加基站覆盖山区盲点的方案

此方案是依靠增加站点,达到盲点覆盖的效果,其优缺点如下:

优点

基站可良好地控制信号;

基站可通过网管系统进行远端管理。

缺点

因为迂回山路及地形的阻挡,需要较多的基站覆盖盲点;

每基站需要机房,馈线和传输等设备的投资;

WCDMA容量颗粒度较大,并且,许多盲点没有容量需求,用于盲点覆盖的基站容量往往大于实际需求,难以有效利用。

2.高点设置基站覆盖山区盲点的方案

此方案是根据沿路地形在制高点设置基站,或用高塔增高天线配以TMA,以增强覆盖,同时配合无线直放站,尽可能补充盲点覆盖,减小盲区,其优缺点如下:

优点

大大地减小基站数目,机房,馈线和传输等设备的投资;

有效地利用WCDMA宽带技术的容量。

缺点

效果受地形环境影响很大;

必须考虑部署无线直放站隔离问题;

无线直放站不能透过网管系统远端管理。

2.利用基站配合射频拉远覆盖山区盲点的方案

此方案是通过光纤,伸延射频模块,代替基站或无线直放站,进行沿路扩展覆盖,其优缺点如下:

优点

良好地控制信号;

射频模块可挂在塔顶,无需机房;

基站通过光纤直连射频模块,无须馈线,提高灵敏度;

共享基站信道版和传输等资源,并支持网管功能。

缺点

沿路需要铺设光纤。

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