基于TD-SCDMA网络的地下隧道覆盖方案

移动通信网络建设的目标是无缝覆盖，以保证随时随地通信，这就对无线网络规划提出了更高的要求，在实际的网络规划中通常的难点是对一些典型区域的覆盖，比如地下隧道等。地下隧道作为一种特殊场景，是城区覆盖方案的重要组成部分，其主要特点如下：

●地下隧道能做到很好的电磁波隔离，不用担心与地面宏基站之间的相互干扰；

●用户以车内用户为主,业务量不高；

●地下隧道具有中等的移动速度，平均设计时速在40～60km左右；

●地下隧道可用空间有限，设备安装及走线均需在规划时加以考虑。

针对隧道覆盖的上述特点，中国普天采用BBU+RRU的组网方案，同时考虑到定向天线安装简便、造价低、覆盖距离远的特点，采用高增益的对数周期天线（11dBi）进行隧道覆盖。中国普天设计方案所针对的地下隧道工程总长3630m，为双孔4车道，设计车速每小时50km，车道净高4.5m。

隧道中段2550m采用盾构法施工，其余采用明挖法施工，局部下穿城市主干道处采用浅埋暗挖法施工；盾构内径10m，外径11m，为便于紧急情况下人员的逃生与救援，在盾构段利用顶部和车道下部富裕空间，分别设置了专用排烟道和人员紧急疏散通道，并在每条隧道的右侧每隔80m左右设置一处滑行道，可以直接进入路面下的安全通道；疏散口部（滑行道）设有电控自动盖，平时关闭，灾害时由设备监控系统控制自动打开，也可手动开启。

设计方案

信源选择传统的TD-SCDMA（以下简称TD）信源包括宏蜂窝、微蜂窝、直放站、BBU+RRU。由于不同型号的BBU和RRU已经兼顾了宏蜂窝大容量和微蜂窝安装简便的优势，同时考虑到直放站不增加话务容量的特点，目前TD室内分布系统一般选择BBU+RRU作为信源。针对该隧道的TD网络覆盖，组网方案选择BBU1324A+RRU1301Ci作为信源。



天线选择结合该隧道自身的特点，并考虑到定向天线安装简便、造价低、覆盖距离远等诸多特点，设计方案选择高增益的对数周期天线（11dBi）进行隧道覆盖。

组网方案经过链路预算和边缘覆盖场强要求的分析后，结合隧道长度计算，我们得出每个RRU负责覆盖的距离及所需RRU个数。

整个方案采用BBU+RRU+定向天线的组网方式，共采用1个BBU、10个RRU，分为两条支路，RRU五级级联，其中RRU1-5负责一孔双车道的覆盖，RRU6-10负责另一个孔的双车道覆盖。隧道内每个RRU通过功分器、耦合器及馈线连接4个定向天线，每副天线负责覆盖200～210m的距离，隧道出口处四个RRU（RRU1、5、6、10）各有一段支路馈线距离设计为135m，是为了满足隧道口多副天线所需功率余量。

逻辑小区划分逻辑小区的划分规则如下。

首先，一个资源池的三个光口引出的RRU可以随意划分为一个逻辑小区，同时最多只能有8个通道设置为一个逻辑小区，也就是BBU串并联所带的RRU1301Ci（单通道）最多允许8个设为一个逻辑小区。

其次，还应综合考虑逻辑小区设置后所产生的切换问题，尽量简化切换关系，避免可能随之而来的乒乓切换、干扰、掉话等问题。

针对该项目，将RRU1、2、3、6、7设置为一个小区，RRU4、5、8、9、10设置为一个小区，这样的设置隧道小区间切换带只有两个，分别位于隧道两孔中部，而在两个隧道出入口处，各作为一个隧道小区与隧道外小区进行切换。

安装及走线如选择新增BBU，可以考虑安装在江南或江北隧道口附近的疏散通道中；RRU均安装在隧道的疏散通道中（双孔均安装）。走线路由方面，如选择新增BBU，则电源引入点、接地点、电表箱安装点均选择在疏散通道内，GPS馈线沿墙布放到隧道洞口平台GPS天线；BBU至RRU、RRU间级联线缆均在疏散通道内。

隧道内外切换为了达成隧道内外小区的顺利切换，需在两个隧道口增加定向天线，以形成延伸覆盖区域，起到过渡的作用。

理论分析

链路计算由上下行链路预算可以得出一个最大覆盖半径265.48m，可见210m的设计覆盖距离满足链路预算要求。

边缘覆盖场强中移动室内分布系统边缘场强要求为：PCCPCHRSCP值≥-85dBm。馈线及接头损耗为20dB，则天线馈入功率可设置在0-5dBm之间，这里以5dBm为例，对数周期天线增益为11dBi，车体穿透损耗为8dB，干扰余量2dB，快衰落余量1dB，阴影衰落余量2dB，设设计覆盖距离为x，则有5＋11－(32.45＋20lg2010＋20lgx)－8dB－2dB－1dB－2dB≥-85。可以得出：x≤300.26m。实际上，210m设计覆盖距离的边缘覆盖场强为5＋11－(32.45＋20lg2010＋20lg0.21)－8－2－1－2=-81.90dB，满足相关要求。

切换区域设逻辑小区间切换时间为3s，长江隧道设计时速为50km/h，即14m/s，因此可考虑设置50m的切换区域。由之前的链路预算可以得出，实际覆盖半径可以达到265.48m，结合210m的设计覆盖距离可以计算出，隧道中段逻辑小区交叠区域约有110m，完全满足50m切换区域的设置需求。

信号外泄长江隧道位于江底，为盾构封闭性建筑，信号外泄不会对室外站点产生影响。隧道口处的延伸覆盖区域是出于对切换成功率的考虑，可通过调整PCCPCH功率及定向天线的下倾角，合理规划切换区域，以避免对室外站点造成不良影响。

扩容分析随着网络建设的不断深入，以及TD网络技术的不断发展，尤其考虑到HSPA+以及LTE的不断成熟，后期需要对该隧道覆盖进行有针对性的扩容。

电磁辐射根据中华人民共和国国家标准《电磁辐射防护规定》,即国标GB8702-88,电磁辐射的限值为：公众照射，在一天24小时内,环境电磁辐射的场量参数在任意连续6分钟内的平均值应满足功率密度＜0.4W/m2(频率为30～3000MHz)。职业照射，在一天8小时工作时间内，电磁辐射功率密度的平均值(连续6分钟)应＜2W/m2(频率为30～3000MHz)。对电磁辐射源豁免的要求为：输出功率等于或小于15W的移动无线通信设备,频率为3-300000MHz时，电磁辐射体的等效辐射功率小于100W。

主要设备清单

如表所示，本设计方案不仅实现了对隧道内双孔四车道的TD系统有效覆盖，各项指标均可以达到室内分布系统指标要求，同时考虑到隧道两个出入口附近均为宏站覆盖区域，隧道内外做好了切换方面的规划，实现了宏站和室内TD网络间较好的融合。

隧道覆盖只是TD网络规划的一个特殊场景，总的来说，3G比2G的布网要求要复杂得多，更富有挑战性，更需要时间和精力。中国普天在大规模部署商用3G网络过程中积累了丰富的网络规划和优化经验，并有志于将这些经验充分地在施展出来，为通信事业的发展做出一份贡献。