汪成林 (合肥城市軌道交通有限公司,安徽 合肥 230001)
地鐵乘客信息系統(tǒng)(PIS)是一個多媒體資訊發(fā)布、播控與管理平臺。能發(fā)布乘客導乘信息、列車到站信息、票務政策信息、乘車指引、換乘信息、運營安全信息等運營服務信息;為乘客提供豐富的資訊與娛樂信息,包括天氣預報、時事新聞、電視節(jié)目等。承載的信息有列車故障信息、列車火災報警信息、車載視頻監(jiān)控圖像信息、車載PIS信息等。合肥地鐵2號線,正線全長27.8km,24座車站(全地下),1座控制中心(與 1、3、4、5號線共用),1座車輛段,1座停車場,已于2017年12月載客運營。PIS系統(tǒng)車地無線采用TD-LTE技術(shù)。合肥地鐵2號線1.8G TD-LTE RRU與800M TETRA共用漏纜,所申請的頻率為1790MHz~1805MHz,15MHz頻寬。
因合肥地鐵2號線1.8G TD-LTE RRU與800M TETRA共用漏纜方案。TETRA系統(tǒng)對TD-LTE的干擾分析,包括:雜散干擾,TETRA基站的帶外雜散落入TD-LTE的接收機帶內(nèi),造成TD-LTE基站的帶內(nèi)噪聲抬升;阻塞干擾,TETRA基站的載波功率阻塞TD-LTE基站接收,TETRA載波信號位于TD-LTE的帶外,但對于TD-LTE是一個強的帶外阻塞信號。TD-LTE系統(tǒng)對TETRA的干擾分析,同樣包括:雜散干擾,TD-LTE基站的帶外雜散落入TETRA的接收機帶內(nèi),造成TD-LTE基站的帶內(nèi)噪聲抬升;阻塞干擾,TD-LTE基站的載波功率阻塞TETRA基站接收,TD-LTE載波信號位于TETRA的帶外,但對于TD-LTE是一個強的帶外阻塞信號。
TETRA基站帶外離散雜散的輻射指標為-36dBm(100kHz的測量帶寬),經(jīng)過4功分器(按6dB計算)后為-42dBm。TD-LTE的靈敏度按照-101.5dB,信道帶寬5MHz,熱噪聲功率底為-107dBm。如果允許TD-LTE基站靈敏度惡化3dB,則可接受的干擾電平為-107dBm,經(jīng)考慮,則需要:-42-(-107)+10lg(5/0.1)=82dB,即 POI的 800MHz通道濾波器在1.8GHz處的抑制為82dB。TETRA基站發(fā)射功率為25W,44dBm,經(jīng)過4功分器(按6dB計算)后為38dBm。TD-LTE的帶外阻塞指標按照一般性要求為-15dBm。參考對800MHz頻段的抑制要求為16dBm,因此只要POI的1.8G通道對800MHz的隔離抑制度按照一般性要求需要達到53dB即可滿足要求。按照共站安裝指標要求,只需要達到22dB。
TD-LTE基站帶外離散雜散的輻射指標一般性要求為-36dBm(100kHz的測量帶寬),按照共站安裝要求為-52dBm(1MHz的測量帶寬)等效為-42dBm(100kHz的測量帶寬)??紤]功放輻射底電平為-13dBm/100Hz,經(jīng)濾波器55dB抑制,實際輸出-68dBm/Hz。TETRA基站靈敏度為-119dBm,信道帶寬25kHz,熱噪聲功率底為-130dBm。如果允許TETRA基站靈敏度惡化3dB,則可接受的干擾電平為-130dBm,同時計入4功分器插損(按6dB計算),則需要:-36-6-(-130)+10lg(0.1/0.025)=82dB。即 POI的1.8GHz通道濾波器在800MHz處的抑制按照一般性要求為82dB,按照共站安裝指標要求,需要達到76dB。TD-LTE基站發(fā)射功率為 40W(46dBm)。TETRA的阻塞指標為-40dBm,TETRA基站濾波器對1.8GHz頻率的抑制按照10dB考慮,同時計入4功分器插損(按6dB計算)。因此可以計算得出,46-(-40)-10-6=70dB。即:需要POI的800MHz濾波通道對1.8G的隔離抑制度需要達到70dB。
綜上得出:TD-LTE對TETRA雜散隔離需求至少87 dB,TD-LTE對TETRA阻塞隔離需求至少53 dB;TETRA對TD-LTE雜散隔離需求至少 88 dB,TETRA對TD-LTE阻塞隔離需求至少70dB。
地鐵TD-LTE系統(tǒng)采用的1.8G頻段是1785MHz-1805MHz(信部無函 [2003]408號文件《關(guān)于擴展1800MHz無線接入系統(tǒng)使用頻段的通知》),該頻段占用情況如下圖:
DCS1800系統(tǒng)的頻率是上圖 1710~1755MHz/1805~1850MHz頻段,靠近地鐵TD-LTE系統(tǒng)的是中國移動1805~1830MHz的DCS1800系統(tǒng)下行發(fā)射頻段。電信FDD-LTE將采用了1755~1785MHz頻段作為FDD LTE上行發(fā)射頻率??紤]中國電信FDD-LTE的基站進行大規(guī)模部署,因此有必要將1785~1790MHz預留出來作為保護帶。
合肥移動:GSM上行 890~909MHz,GSM下行935~954MHz;TD-LTE 2320~2370MHz。 合 肥 電 信 :CDMA 上行 825~835MHz,CDMA 下行 870~880MHz;FDD-LTE 上行 1765~1785MHz、1920~1940MHz,F(xiàn)DD-LTE 下行 1860~1880MHz、2110~2130MHz;合肥聯(lián)通 :GSM 上 行 1735~1745MHz,GSM 下 行 1830~1840MHz;WCDMA 上行 1940~1965MHz,WCDMA 下行 2130~2155MHz;FDD-LTE 上 行 1745~1765MHz,F(xiàn)DD-LTE 下行 1840~1860MHz。
DCS1800對1.8G TD-LTE的干擾主要考慮兩種
①雜散干擾。如上圖所示,DCS1800基站發(fā)射出來的下行信號,除了在1805~1830MHz范圍內(nèi)的GSM載波,在1805MHz以下的頻段內(nèi)也會發(fā)射出無用雜散信號,稱為帶外輻射。DCS1800在1785~1805MHz范圍內(nèi)的帶外輻射,與TD-LTE的頻段相同,形成了同頻的帶內(nèi)干擾。
②阻塞干擾。DCS1800基站在1805~1830MHz范圍內(nèi)的GSM載波,即使經(jīng)過TD-LTE接收濾波器的抑制衰減后,仍然會進入TD-LTE接收機,形成了帶外的干擾,因為這種帶外干擾與TD-LTE不是同頻,因此主要表現(xiàn)為阻塞干擾,只要不造成對TD-LTE接收機的阻塞,就不影響TD-LTE系統(tǒng)的正常工作。
查閱DCS1800系統(tǒng)的頻譜限值與LTE基站對接收帶外阻塞指標的要求,得出如下表要求。
綜上合肥地鐵2號線項目實施前,地鐵公司通過與合肥移動公司溝通,要求中國移動不將DCS1800引入到區(qū)間和站臺,避免相互干擾。
合肥地鐵2號線公安消防無線采用350MHz PDT數(shù)字集群系統(tǒng),通過無線網(wǎng)關(guān)與地面公安消防無線系統(tǒng)互聯(lián),采用獨立組網(wǎng),與TD-LTE系統(tǒng)不存在合用天饋線及漏泄電纜。350MHz PDT與1.8G Hz TD-LTE系統(tǒng)主要干擾:阻塞干擾和雜散干擾。查閱2號線線PDT與LTE設備參數(shù),為減小阻塞干擾措施,要求各基站、移動臺的發(fā)射機與接收機之間的隔離度指標不低于69dB(基站通過外接雙工器實現(xiàn),其收發(fā)隔離度指標不低于70dB);根據(jù)相關(guān)資料以及以往工程經(jīng)驗為了保證基站收發(fā)隔離度,2號線設置全向天線時需保證收發(fā)天線間距(垂直方向)大于5 m,基站加雙工器使收發(fā)隔離度大于70dB。同樣為減小雜散干擾措施要求:配置各基站及相鄰基站頻率時,將保證任意兩載頻之間的間隔大于 10個信道間隔(10×25KHz=250KHz)以上;基站及移動臺發(fā)射機的雜散輻射指標不大于-36dBm(基站),-33dBm(移動臺);基站及移動臺發(fā)射機的寬帶噪聲限值指標不大于-80dBc(基站),-75dBc(移動臺);保證基站接收機的寄生響應抗擾性指標不低于70dB,移動臺接收機的寄生響應抗擾性指標不低于67dB;基站及移動臺處于接收狀態(tài)時的無用傳導發(fā)射及無用輻射發(fā)射指標不大于-47dBm。
2號線在實施前,合肥地鐵公司通過合肥市無線電管理委員會了解到,目前合肥城管信威LTE系統(tǒng)使用的頻率與合肥地鐵2號線TD-LTE系統(tǒng)所頻段相同,但經(jīng)確認與合肥地鐵2號線沿線相距非常遠,從而相互干擾非常小。
在TD-LTE無線設計及工程中,通過增加天線距離,提高濾波器性能以及在整個系統(tǒng)之間增加保護帶寬等,可以降低與其他無線系統(tǒng)間干擾,使得兩個系統(tǒng)間能夠在同一區(qū)域共存。在合肥地鐵2號線實施中要求:TD-LTE天線與其他無線系統(tǒng)天線垂直間距至少大于5m;TD-LTE天線與其他無線系統(tǒng)漏泄電纜間距至少大于1m。