隧道覆蓋的天線安裝要求和應用

史東斌

[摘 要]本文介紹隧道覆蓋時的不同天線安裝方式，介紹隧道無線信號測試方法、天線選用和工程安裝的要求，并對隧道口不同引入基站信號時，避免掉話需要的覆蓋要求進行了介紹。

[關鍵詞]隧道覆蓋；天線安裝；要求

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2017.22.056

[中圖分類號]F273；TN929.5 [文獻標識碼]A [文章編號]1673-0194（2017）22-00-02

0 引 言

對重要的公路、鐵路實現全線覆蓋是提高通信運營商競爭力的重要要求。在目前移動無線通信隧道覆蓋的實際工程運用中，移動運營商在考慮傳輸和覆蓋區(qū)域用戶量時，會優(yōu)先考慮選用無線直放站來解決覆蓋問題，這可以有效增加移動運營商投入與產出的效益，減少建設的周期。但由于覆蓋區(qū)域結構的限制、公路主管部門的協調，阻礙了無線直放站的有效使用。本文經過對隧道覆蓋的實際工程應用和經驗的總結，對天線安裝距離中不同墻面的距離提出相應的建議，對小區(qū)、電梯、廠礦、景區(qū)、建筑室低層、地下商場、娛樂場所和公路隧道的，良好覆蓋的勘測設計天線安裝要求具有一定的指導意義。另外，本文根據不同隧道采用不同的覆蓋方式進行分析，針對隧道內高速運動中乘駕的信號切換要求進行討論。

1 隧道覆蓋的相關概述

隧道覆蓋主要分為公路隧道、鐵路隧道、地鐵隧道和礦山隧道等，每種隧道具有不同的特點，一般來說，公路隧道相對寬敞，可以根據公路管理部門的要求，相關人員可進行靈活多變的覆蓋方式；鐵路隧道比較狹窄，當火車在隧道中，剩余的空間很小，安裝天線的方式會受到限制；地鐵隧道類似鐵路隧道，距離較長，一般只能使用光纖進行信號的傳輸，再通過泄露電纜和小板狀天線覆蓋；礦山隧道彎道較多，空間也比較狹窄，一般通過泄露電纜和小板狀天線覆蓋。

隧道短的只有幾十米，而長的隧道有十幾千米；有的隧道彎道較多，有的隧道較直；在解決隧道覆蓋時，相關人員需要根據勘測情況和隧道管理部門的建議，做出可以實施的覆蓋方案。在對隧道進行勘測時，相關人員應該采集以下數據：隧道的名稱、隧道位置、隧道長度、隧道寬度、隧道結構、隧道是否雙向、隧道高度、信源情況、覆蓋現狀、進出口的信號情況、隧道形狀、走線情況以及天饋掛高。

2 隧道覆蓋的信號源選擇

信號源的選擇需要根據隧道信號覆蓋狀況、話務需求、隧道管理人員、傳輸情況以及投資大小等情況進行決定。隧道覆蓋采用的信號源包括：微蜂窩基站、無線直放站、宏蜂窩基站、光纖直放站以及RRU等。

對于鐵路、公路隧道、礦山隧道的覆蓋，由于其話務量小，相關人員可以使用RRU、各種直放站和微蜂窩基站作為信號源。對于城市地鐵隧道的覆蓋，由于人流量大，話務量也高，相關人員可采用容量較大的宏蜂窩基站。

3 隧道天線的選擇

信號源確定后，相關人員根據實際勘測的情況，確定天線類型和饋入的功率，天線可以分為：室內壁掛天線、八木天線、板狀天線、拋物面天線、雙向天線以及泄露電纜。

室內壁掛天線：安裝位置小，從墻體突出長度小，隧道寬度大，布放數量多；對隧道覆蓋均勻性好，隧道信號切換充分；適合安裝空間小、覆蓋要求高的區(qū)域和縱向距離較大的隧道，如高速隧道、礦山隧道、鐵路隧道。

八木天線：安裝相對位置小，從墻體突出長度小，覆蓋距離要求高，隧道內布放天線數量少；對隧道覆蓋距離長（可視達3 200米），適合安裝空間小，覆蓋要求一般的區(qū)域，如高速隧道。

板狀天線：安裝相對位置大，從墻體突出長度大，覆蓋距離要求高，隧道內布放天線數量少；對隧道覆蓋距離長（可視達3 000米），覆蓋要求一般的區(qū)域，如高速隧道。

拋物面天線：安裝相對位置大，從隧道頂部突出長度大，覆蓋距離要求高，隧道內布放天線數量少；對隧道覆蓋距離長（可視達

3 500米），覆蓋要求一般的區(qū)域，如高速公路隧道。

雙向天線：安裝相對位置小，從墻體突出長度小，覆蓋距離要求不高，隧道內布放天線數量較多；對隧道覆蓋要求覆蓋均勻，覆蓋要求較高的區(qū)域，如高速隧道、礦山隧道、鐵路隧道。

泄露電纜：安裝相對位置小，從墻體突出小，縱向覆蓋距離要求不高，隧道覆蓋要求均勻，覆蓋要求較高的區(qū)域，如高速隧道、礦山隧道、鐵路隧道。

4 隧道內分布系統選擇

隧道內分布系統主要選擇：同軸饋電分布方式、光纖饋電分布方式。

4.1 同軸饋電分布方式系統

同軸饋電分布方式系統的應用方式為單套的有源設備（微蜂窩基站、無線直放站、宏蜂窩基站、光纖直放站、RRU）加天線的覆蓋方式。在信號功率不足的地方增加干放或直放站進行較長距離的信號覆蓋；通常同軸饋電可以將天線放置于隧道內，也可以從設備經過饋線在隧道外合適的位置安裝定向天線向隧道覆蓋。

4.2 光纖饋電分布方式系統

光纖饋電分布方式系統的使用方式為有源設備（微蜂窩基站、宏蜂窩基站、RRU）加近端機。在較遠的覆蓋區(qū)域采用多臺遠端機分段進行覆蓋，在較長的隧道和特殊覆蓋環(huán)境，考慮到光纜損耗小、布放容易、信號穩(wěn)定性好的特點，相關人員可采用光纖饋電分布方式系統進行覆蓋，適用于覆蓋公路隧道、地鐵隧道和礦山隧道。

5 隧道內傳播模式

本文經過對長度不同的隧道進行測試，將功率為1 W的模擬信號發(fā)生器（設定頻點為65信道），經過長度約為8米的CL-8D饋線后，接到增益為10 dB的八木天線，對隧道不同的距離測試。

不同距離測試的數據如下：

（1）測試位置場強與發(fā)射天線的距離（隧道長3 100米）；

（2）測試位置場強與發(fā)射天線的距離（隧道長2100米）

在隧道中一個特定位置無線電波場強是電磁波直射、反射、折射傳播后矢量和的結果，隧道傳播模型，經過計算，類似于自由空間損耗加修正參數的結果，隧道覆蓋預測測試的參數需要對每一個位置進行3次以上的測量后取平均值，經過數據的對比，可以采用以下公式進行隧道傳播模型的計算。endprint

L=32.4+20lgf+20lgd+δm+δA+δz+δw+δf

其中：L為路徑損耗；f為頻率（MHz）；d為距離（千米）；δ為偏差修正。偏差修正主要與空氣濕度δm、天線安裝方式δA、隧道彎度δz、隧道寬度δw和隧道車流量δf相關。

6 隧道覆蓋解決方案工程要點

雖然有許多種方式可以達到隧道的信號覆蓋，但針對具體的隧道覆蓋，相關人員需要重點考慮以下要點。

（1）隧道管理方的要求：隧道管理方在同意對隧道進行覆蓋的同時，相關人員需要結合隧道的特點，就天線種類、掛高、主機安裝位置、電源引取與管理方進行交流討論，并進行工程細節(jié)的備忘記錄，最終實施方案后交管理方確定。

（2）隧道結構特點：根據隧道的特點確定天線（八木、平板、泄露電纜），隧道彎度和長度決定主設備類型、數量和天線的數量。

（3）安裝天線的方式：天線的安裝如果達不到要求，會造成覆蓋與設計的出入，如掛高、天線到墻面距離、天線方向角、吊桿高度等。

（4）分布系統的選擇：根據天線的數量，相關人員應根據勘測合理選用信源，這可以有效提高系統的性價比。對于距離短、天線少的隧道，相關人員一般采用同軸饋電分布方式；對于覆蓋距離遠，天線多的隧道，相關人員一般采用光纖饋電分布方式，大型隧道也可采用光纖饋電分布方式為架構加局部同軸饋電分布方式進行混合組網。

（5）隧道進出口的小區(qū)切換：對于隧道進出口的勘測設計，相關人員需要考慮小區(qū)切換，否則會造成進出隧道掉話，降低系統網絡質量。若在隧道存在兩個小區(qū)覆蓋的情況，需要有一定距離的切換區(qū)域、相鄰關系和正確的切換參數，最好進出隧道均占用一個小區(qū)的信號。

（6）2G+4G等多系統的合路覆蓋：主要考慮采用GRRU+CRRU

+WRRU等POI合路，考慮到時延、色散以及同步的因素，隧道覆蓋應該使用小功率、多天線的覆蓋思路，即便4G頻段合路后仍可以保證多系統的信號覆蓋。

（7）隧道覆蓋的可通率：由于隧道內移動用戶接收到的信號為直射或多徑信號的矢量和，與身體損耗、車輛屏蔽損耗、瑞利衰落、正態(tài)衰落以及通話時手持手機姿勢相關，在保證整個隧道一定可通率的情況下，相關人員需要在隧道內最弱信號的場強達到一個確定的數值。

7 結 語

各種類型的隧道可采用各種各樣的解決思路進行覆蓋設計，本文的目的是從具體落實到實際的工程建設，做出一套行之有效的方案。信源的選取、系統的選擇、天線的使用、多系統合路均需和實際的隧道結構、隧道管理方要求緊密結合，才能用靈活多變的解決思路，最終做出可行性高、設計合理、性價比高的隧道解決方案。endprint