一、概述

　　對重要的公路、鐵路實(shí)現全線(xiàn)覆蓋是運營(yíng)商提高網(wǎng)絡(luò )質(zhì)量的一個(gè)重要環(huán)節，是提高綜合競爭力的一個(gè)有力手段。從交通角度來(lái)看，目前大多數隧道的目的是覆蓋盲區，因此需要結合交通線(xiàn)路的覆蓋設計來(lái)制訂專(zhuān)門(mén)的隧道覆蓋解決方案。

　　隧道覆蓋主要分為鐵路隧道、公路隧道、地鐵隧道等，每種隧道具有不同的特點(diǎn)，一般來(lái)說(shuō)公路隧道比較寬敞，對隧道里面的覆蓋狀況，有車(chē)通過(guò)與無(wú)車(chē)通過(guò)時(shí)差別不大。車(chē)輛通過(guò)時(shí)，隧道內剩余空間較大，可根據實(shí)際情況選擇尺寸大一些的天線(xiàn)，以獲取較高的增益，使覆蓋范圍更大。而鐵路隧道一般來(lái)說(shuō)要狹窄一些，特別是當火車(chē)經(jīng)過(guò)時(shí)，被火車(chē)填充后所剩余的空間很小，火車(chē)對隧道的填充會(huì )對信號的傳播產(chǎn)生較大的影響，且天線(xiàn)系統的安裝空間有限，使天線(xiàn)的尺寸和增益受到很大的限制。另外，不管是哪種隧道，都存在長(cháng)短不一的狀況，短的隧道只有幾百米，而長(cháng)的隧道有十幾公里。在解決短隧道覆蓋時(shí)，可采用靈活經(jīng)濟的手段，如在隧道口附近用普通的天線(xiàn)向隧道里進(jìn)行覆蓋。但是，這些手段可能在解決長(cháng)隧道覆蓋時(shí)不起作用，對于長(cháng)隧道的覆蓋必須采取其它一些手段。因此，對于每段隧道的解決方案可能都會(huì )有所區別，必須根據實(shí)際情況來(lái)選定覆蓋解決方案。

　　在進(jìn)行隧道覆蓋規劃之前，一般需要知道以下數據：

　　隧道長(cháng)度 、隧道寬度、隧道孔數（1、2）、覆蓋概率（50%、90%、95%、98%、99%）、隧道結構（金屬、混凝土）、載頻數目、隧道中最小接收電平（一般為-85dBm到-102dBm）、隧道孔間距、AC/DC是否可用、墻壁能否打孔、隧道入口處的信號電平、隧道內部已有信號電平等。

　　二、隧道覆蓋的信號源選擇

　　為了提供隧道覆蓋，一個(gè)GSM信號源與一套分布式系統是必要的。信號源的選擇，需要根據隧道附近的無(wú)線(xiàn)覆蓋狀況和傳輸、話(huà)務(wù)、現有網(wǎng)絡(luò )設備等情況來(lái)決定。隧道覆蓋所采用的信號源包括宏蜂窩基站、微蜂窩基站、直放站等。

　　對于鐵路、公路隧道覆蓋來(lái)說(shuō)，由于其話(huà)務(wù)量小，宏蜂窩基站作為信號源較為少用。但是，在城市地鐵隧道中，人流量大，話(huà)務(wù)量也高，這種場(chǎng)合不僅要覆蓋站臺，而且還要覆蓋鐵路系統出口等地方，可采用容量較大的宏蜂窩基站。

　　使用宏蜂窩基站的優(yōu)點(diǎn)是可以提供更多的信道資源、擴容較為容易、單個(gè)基站覆蓋能力強；缺點(diǎn)是需要用電纜從BTS設備所在的機房引入信號覆蓋隧道、增加了饋線(xiàn)損耗、需要較大的機房等配套設備、總的投資費用高。

　　對容量要求不是很高的隧道覆蓋，可采用微峰窩基站。使用微蜂窩基站的優(yōu)點(diǎn)是所需設備空間小、所需配套設備少、總的投資費用低。

　　如果附近有信號源可以利用，則可采用無(wú)線(xiàn)直放站來(lái)作為隧道覆蓋的信號源。采用直放站往往是網(wǎng)絡(luò )拓展的第一步，在網(wǎng)絡(luò )容量上升后再用GSM基站來(lái)替換。采用直放站作為信號源的優(yōu)點(diǎn)包括：無(wú)需傳輸、綜合成本低、可將遠處的話(huà)務(wù)帶給施主小區，使小區的信道利用率更高、安裝速度快等。無(wú)線(xiàn)直放站有寬帶直放站和選頻直放站兩種，采用無(wú)線(xiàn)直放站會(huì )使得網(wǎng)絡(luò )管理復雜度增加，不便維護，另外在采用選頻直放站時(shí)，施主小區的頻率發(fā)生變更后，直放站的頻率也要進(jìn)行調整，不利于整網(wǎng)規劃和優(yōu)化，施主天線(xiàn)和重發(fā)天線(xiàn)需要有足夠的隔離度，造成安裝空間上有些困難等缺點(diǎn)。除采用無(wú)線(xiàn)直放站以之外，也可采用光纖直放站作為信號源對隧道進(jìn)行覆蓋。

　　在實(shí)際工程之中，必須根據隧道長(cháng)度、隧道附近的覆蓋狀況、基站分布、話(huà)務(wù)分布、建站條件等因素選擇信號源，微蜂窩基站和直放站是隧道覆蓋建設常用的信號源。

　　三、隧道覆蓋的天饋系統選擇

　　在選擇好了GSM信號源之后，則必須根據實(shí)際情況配置天饋系統，對隧道進(jìn)行覆蓋。通常有三種不同配置的天饋系統：同軸饋電無(wú)源分布式天線(xiàn)、光纖饋電有源分布式天線(xiàn)、泄漏電纜。

　　1、同軸饋電無(wú)源分布式天線(xiàn)

　　這種覆蓋方案的設計比較靈活、價(jià)格相對低、安裝較方便。同軸電纜的饋管衰減較小，天線(xiàn)增益的選擇主要取決于安裝條件，在條件許可的情況下，可選用增益相對較高的天線(xiàn)，來(lái)提高覆蓋范圍。該方案的簡(jiǎn)化版就是采用單根天線(xiàn)對隧道進(jìn)行覆蓋，對于較短的隧道來(lái)說(shuō)，這種方案確實(shí)是一種低成本解決方案。

　　2、光纖饋電有源分布式天線(xiàn)系統

　　在某些復雜的隧道覆蓋環(huán)境中，可采用光纖饋電有源分布式天線(xiàn)系統來(lái)替代同軸饋電無(wú)源分布式天線(xiàn)系統。它更適用于覆蓋地下隧道（地鐵隧道）和站臺。采用光纖饋電有源分布式天線(xiàn)系統的主要好處包括在室內安裝的電纜數減少、可適用更細的電纜、采用光纜可降低電磁干擾、在復雜的網(wǎng)絡(luò )中設計更靈活等，缺點(diǎn)是成本高。

　　3、泄露電纜

　　采用泄漏電纜進(jìn)行隧道覆蓋，是一種最為常用的方法，這種方法的好處在于：

　　可減小信號陰影和遮擋，在復雜的隧道中采用分布式天線(xiàn)，手機與某特定天線(xiàn)之間可能會(huì )受到遮擋，導致覆蓋不好；

　　信號波動(dòng)范圍減少，與其它天線(xiàn)系統相比，隧道內信號覆蓋均勻；

　　可對多種服務(wù)同時(shí)提供覆蓋，泄漏電纜本質(zhì)上是寬帶系統，多種不同的無(wú)線(xiàn)系統可以共享同一泄漏電纜，考慮到在隧道中經(jīng)常使用某些無(wú)線(xiàn)系統（尋呼系統、告警系統、廣播等），采用共享一條泄漏電纜的方法，可省去架設多條天線(xiàn)的工程。

　　泄漏電纜覆蓋設計是一項非常成熟的技術(shù)，其設計方案相對簡(jiǎn)單，本文不作重點(diǎn)分析。下面重點(diǎn)分析采用普通同軸饋電無(wú)源分布式天線(xiàn)進(jìn)行隧道覆蓋的設計方案。

　　四、隧道的無(wú)線(xiàn)傳播

　　無(wú)線(xiàn)電波在隧道中傳播時(shí)具有隧道效應，信號傳播是墻壁反射與直射的結果，其中直射為主要分量。華為公司基于ITU－R建議，根據試驗數據對傳播模型進(jìn)行了修正，得出一簡(jiǎn)單實(shí)用的隧道傳播模型，用于進(jìn)行隧道覆蓋設計，該傳播模型為：

　　Lpath=20lgf 30lgd-8dB

　　其中：

　　f：頻率（MHz）

　　d：距離（米）