無(wú)線直放站在地鐵通信中的運(yùn)用淺析

朱賽

摘要：本文介紹了地鐵通信系統(tǒng)的基本概念、無(wú)線直放站的技術(shù)原理，而后就地鐵機(jī)電施工過(guò)程無(wú)法實(shí)時(shí)通信這一問(wèn)題提出了解決方案，對(duì)解決方案的理論基礎(chǔ)、組網(wǎng)架構(gòu)、測(cè)試方案進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，最后對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行了分析，驗(yàn)證了測(cè)試方案的可行性，以期為無(wú)線直放站在地鐵通信中的推廣運(yùn)用提供幫助。

關(guān)鍵詞：無(wú)線直放站；地鐵通信；運(yùn)用；技術(shù)原理；解決方案

1地鐵通信系統(tǒng)概述

實(shí)時(shí)通信一直以來(lái)都是地鐵機(jī)電施工過(guò)程存在的一個(gè)難題，這一問(wèn)題的存在給現(xiàn)場(chǎng)施工以及管理等相關(guān)工作造成了許多不必要的麻煩，運(yùn)用無(wú)線直放站能夠有效解決這一難題，使網(wǎng)絡(luò)信號(hào)覆蓋整個(gè)地鐵站，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)通信。地鐵通信系統(tǒng)是一個(gè)綜合性的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，主要由三部分組成，分別是專(zhuān)業(yè)通信系統(tǒng)、警用通信系統(tǒng)、民用通信系統(tǒng)。地鐵通信系統(tǒng)的功能包括運(yùn)營(yíng)指揮、企業(yè)管理、服務(wù)乘客、傳遞信息，為此，地鐵通信系統(tǒng)的功能與地鐵和企業(yè)運(yùn)營(yíng)的效益存在十分密切的關(guān)系。地鐵通信系統(tǒng)具有可靠、靈活的優(yōu)點(diǎn)，能夠傳遞各種信息。專(zhuān)業(yè)通信系統(tǒng)是地鐵通信系統(tǒng)的重要組成部分，其主要作用是為地鐵運(yùn)行的高效性、安全性提供保障，確保地鐵交通服務(wù)的質(zhì)量。警用通信系統(tǒng)的主要作用是為警方提供相關(guān)技術(shù)支持，民用通信系統(tǒng)的功能則是為公眾服務(wù)，滿(mǎn)足乘客的相關(guān)需求。為此，地鐵通信系統(tǒng)是地鐵站內(nèi)通信必不可少的平臺(tái)。地鐵機(jī)電施工過(guò)程，地鐵內(nèi)尚未搭建好通信系統(tǒng)，地鐵站內(nèi)無(wú)法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)通信，利用無(wú)線直放站技術(shù)可以解決這一問(wèn)題。

2無(wú)線直放站技術(shù)原理

直放站本質(zhì)上是一種射頻信號(hào)放大系統(tǒng)，歸屬于移動(dòng)通信系統(tǒng)，可將其看作功率放大器?，F(xiàn)階段的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)仍存在盲區(qū)或是一些信號(hào)差的區(qū)域，這使得直放站在無(wú)線通信系統(tǒng)中具有重要的應(yīng)用價(jià)值。無(wú)線直放站在運(yùn)營(yíng)商無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的主要設(shè)置區(qū)域是城市中心區(qū)域或是一些比較偏遠(yuǎn)的區(qū)域。城市中心區(qū)域或是一些密集了許多高層建筑的地方容易存在網(wǎng)絡(luò)盲區(qū)，需要設(shè)置無(wú)線直放站；一些比較偏遠(yuǎn)的區(qū)域用戶(hù)量不多，運(yùn)營(yíng)商出于節(jié)約成本的目的會(huì)以無(wú)線直放站代替大型基站實(shí)現(xiàn)無(wú)線信號(hào)覆蓋。以使用位置為依據(jù)，可將直放站分為內(nèi)部直放站、外部直放站，這兩種直放站覆蓋位置不同，射頻鏈路設(shè)計(jì)也存在差異。外部直放站的射頻鏈路設(shè)計(jì)相較于內(nèi)部直放站而言更加簡(jiǎn)潔，內(nèi)部直放站工程不僅需要設(shè)計(jì)射頻鏈路，還需使用一些其他的器件。

圖1是無(wú)線直放站的技術(shù)原理圖，筆者將在下文對(duì)無(wú)線直放站的技術(shù)原理進(jìn)行具體闡述。

圖1

無(wú)線直放站的技術(shù)原理如下：第一，下行方向，施主天線接收基站信號(hào)，基站信號(hào)由濾波器進(jìn)行選頻濾波，低噪聲放大器將電平調(diào)整到規(guī)定水平，功放模塊放大基站信號(hào)，經(jīng)過(guò)濾波處理后到達(dá)環(huán)形雙工器，通過(guò)重放天線發(fā)射；第二，上行方向，重放天線接收手機(jī)信號(hào)，經(jīng)過(guò)濾波器后低噪聲放大器將電平調(diào)整到規(guī)定水平，功放模塊放大信號(hào)送至環(huán)形雙工器，通過(guò)施主天線發(fā)射。

考慮到地鐵機(jī)電施工過(guò)程施主天線與重放天線的隔離度，筆者建議使用一種基于干擾抵消技術(shù)的無(wú)線直放站對(duì)地鐵民用通信系統(tǒng)進(jìn)行部署，這種無(wú)線直放站的原理圖如圖2所示。

圖2

3解決方案

筆者對(duì)無(wú)線直放站在地鐵通信中的運(yùn)用構(gòu)想如下：八木天線引入信號(hào)，內(nèi)部無(wú)線直放站放大、轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)，多系統(tǒng)合路平臺(tái)（POI）實(shí)現(xiàn)信號(hào)合路，天饋系統(tǒng)完成無(wú)線信號(hào)覆蓋。為此，這個(gè)解決方案由信源模塊、POI模塊、天饋模塊組成。

首先，信源模塊。信源模塊的主要組成部分包括八木天線、無(wú)線直放站、不間斷電源、蓄電池。方案前期設(shè)計(jì)時(shí)，期望將八木天線部署在風(fēng)井，但地鐵機(jī)電施工中風(fēng)井是許多主設(shè)備的進(jìn)入通道，為了避免設(shè)備進(jìn)入過(guò)程損壞八木天線，將八木天線部署在環(huán)境比較穩(wěn)定的消防出入口。同時(shí)，考慮到地鐵機(jī)電施工現(xiàn)場(chǎng)電流的穩(wěn)定性，采用小型不間斷電源供電。

其次，POI模塊。一般情況下，POI模塊的組成包括多個(gè)同頻合路器、異頻合路器、連接線纜。濾波器是合路器的核心單元，合路器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、材料、鍍層厚度等多方面因素都對(duì)隔離度等核心指標(biāo)具有直接影響。

最后，天饋模塊。在此方案中，天饋模塊的設(shè)置位置是站臺(tái)、站廳、軌道區(qū)間。

4測(cè)試方案及結(jié)果

測(cè)試方案的原理是在符合相關(guān)規(guī)范、要求的基礎(chǔ)上通過(guò)路測(cè)方法測(cè)試系統(tǒng)接收的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)。此次測(cè)試用到的軟件設(shè)備主要是Probe軟件和華為Mate8手機(jī)，來(lái)自三家通信運(yùn)營(yíng)商的測(cè)試員在處于機(jī)電施工過(guò)程的地鐵站內(nèi)的的一些主要活動(dòng)區(qū)間正常步行，利用手機(jī)測(cè)試系統(tǒng)接收到的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)。接收到的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)需要符合郵電部設(shè)計(jì)規(guī)范要求才能進(jìn)行正常語(yǔ)音通信。三家通信運(yùn)營(yíng)商的測(cè)試結(jié)果均信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)在合理范圍內(nèi)，能實(shí)現(xiàn)正常語(yǔ)音通信。為此，此解決方案具有可行性。

5小結(jié)

利用無(wú)線直放站能夠有效解決地鐵機(jī)電施工過(guò)程無(wú)法實(shí)時(shí)通信的問(wèn)題。文中筆者提出了具體的解決方案，并進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試結(jié)果驗(yàn)證了解決方案的可行性。但文中的解決方案針對(duì)的是地鐵機(jī)電施工過(guò)程的通信，要利用無(wú)線直放站解決地鐵土建施工過(guò)程的通信問(wèn)題還需進(jìn)行進(jìn)一步研究。

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（作者單位：南京地鐵運(yùn)營(yíng)有限責(zé)任公司）