摘 要 无线通信系统作为地铁通信系统中重要的子系统。它的可靠性会直接影响地铁车辆安全高效的运营。在地铁运营范围内，移动用户之间以及移动用户与固定用户的通话与数据传输都要靠它完成。正确选择地铁网络覆盖的优化方式，覆盖完成后还要及时进行检测以及网络优化，确保网络覆盖满足设计的要求，向地铁提供更优质的专用通信服务水平，保证地铁能够安全、有效地运营。
关键词 地铁;无线通信;TETRA ;信号场强
1 地铁无线通信系统概述
地铁作为一个复杂的系统性工程，对其的保障、运营、维护、安防，离不开内部通信系统。地铁无线通信作为一种地铁内部使用的移动通信系统，主要用于列车运行指挥、防灾应急通信，为固定人员（调度员、值班员）与流动人员（司机、维修人员、列检人员）间及流动人员相互之间提供语音和数据通信服务。无线通信系统作为地铁内最灵活的通信手段，是保障地铁正常、安全、高效运营必不可少的专用通信工具。
目前地铁无线通信系统普遍采用TETRA数字集群通信系统，它符合欧洲电信标准协会ETSI制定的一系列相关标准，也满足中国信息产业部门发布的《数字集群移动通信系统体制》内各项标准的需求，其800MHz为其使用的频段。
地铁无线通信系统主要由中心交换控制设备、调度服务器、调度台、维护终端、基站、无线电台、直放站、天馈系统等组成。
2 深圳地铁7号线无线通信系统现状及干扰分析
深圳地铁7号线西起于南山区西丽湖站，终点于罗湖区太安站，线路正线全长30.173km，全线共设地下车站27座，均为地下站，其中12座为换乘站。新建深云车辆段。无线通信使用TETRA800MHz系统，在全线所有车站及车辆段内设置基站满足车站内及隧道区间、车辆段内的无线通信系统使用。
在地铁无线系统中，不稳定的频率造成了通信的质量越来越差从而产生了干扰，所以电台或基站不能够正常的接收及发送信号。
（1）同频干扰。频率复用是引起地铁无线系统中同频干扰的主要原因。频率复用用简单的话来说就是两个基站之间有一定的距离的前提下，系统需要运用相同的频率。
（2）邻频干扰。频率如果没有得到合理的规划，造成频率在两个相邻的区域相互影响并产生了畸变，就会出现邻频干扰。
（3）互调干扰。地铁无线通信系统中，通信传输过程中如果受到非线性电路的影响就会产生互调干扰。
按照国家无线电管理委员会的规定，TETRA800MHz数字集群系统下行（基站发射）的频率范围为851～866MHz，取为该频率段的最小值851MHz，为该频率段的最大值866MHz，通过可算得干扰区间的低端频率为836MHz，通过可算得干扰区间的高端频率为881MHz[18]。由此可知，互调干扰的频率范围为836～881MHz，该范围在联通CDMA上行频率范围之外，且仅比其上限高出1MHz。所以，为了确切的保证系统不受到干扰，在具体选定TETRA800 MHz频率时，可以不影响正常工作的情况下把下行频率的下限提高3～5MHz，上行頻率的上限降低3～5MHz。这样，TETRA800 MHz的上行频率范围和下行频率范围都缩小了，且与联通CDMA上行频率值相差较大，有效避免了频率干扰的发生。
另外，联通CDMA下频率范围为870～880MHz，由上述分析过程可知该干扰区间的低端频率为860 MHz，高端频率为890 MHz，因此，互调干扰频率范围为860～890MHz。此区间在TETRA800MHz上行频率范围806～821MHz之外，比其上限高出很多，因此TETRA800 MHz不会受到联通CDMA的互调干扰。但是，移动GSM900的上行频率范围为890～909MHz，与该区间没有频率间隔，所以移动GSM900有可能受到联通CDMA的干扰。
3 深圳地铁7号线无线通信系统信号覆盖优化设计
3.1 影响无线信号因素分析
在地铁站内，影响无线信号质量的主要因素是墙壁、电梯、人群等对信号的衰减及信号重叠区的选区切换。其中，站内墙壁等物体对信号的衰减容易造成部分区域信号弱覆盖，影响通话质量。选区切换对信号的影响则是由于信号重叠区域内的切换区不够而造成的用户通话中断。
3.2 车站内无线信号覆盖方式现状
深圳地铁7号线车站内无线信号覆盖的现状为：在车站公共区、办公区、出入口等处安装天线和功分器、耦合器以保证站厅、站台层、办公区、出入口通道内的覆盖。现就从无线信号空间衰耗对地铁车站内无线信号覆盖方式进行分析选择：
通过空间损耗公式并结合无线信号场强需大于等于-95dBm的要求可进行以下计算分析：，通过深圳地铁使用的800M无线集群通信设备参数可知，室内全向天线理想覆盖半径18米，单面混凝土墙体阻挡20dB，多径衰耗10dB，为应对地铁内复杂环境准备的备用衰耗10dB，设输入功率为ZdBm，则可计算如下：
Z-传输损耗-物理阻挡损耗-多径衰耗-备用衰耗=-95dB，即为：
TETRA800MHz 集群：
可得出Z =1.2dBm
即确定出用天线在站内进行无线信号覆盖时，天线口功率须达到以上数值，能满足存在单面混凝土墙体的区域内场强-95dBm的要求。但地铁站内情况复杂，存在大量附属房间及设备室，故需根据实际情况增加损耗公式中墙体的衰耗量。如图1为深圳地铁7号线皇岗村站厅16-25轴现场实际天线分布图所示。
根据图中天线位置，分别计算各个房间覆盖场强达到-95dBm需要的天线口功率，各房间需要达到的天线口功率如表1所示。
由于无线天线信号特点为点状信号覆盖，单个天线为一个信号发射点，在空旷空间内覆盖效果较理想。但地铁车站内环境复杂，存在大量房间、门窗等附属结构，天线这种点状覆盖方式无法应对大量的房间，门窗等附属结构对信号的衰减。若要达到-95dBm的场强要求，在不增加天线数量的前提下，只能加大单个天线的发射功率。但根据国家《环境电磁波卫生标准》规定，室内天线端口发射电平必须小于等于10dBm，故增加天线发射功率的方法是不可行的。所以该种无线信号覆盖方法在地铁车站内不可避免地存在弱覆盖或无信号覆盖的区域。
3.3 采用天线与漏泄电缆相结合的无线覆盖方式
通过总结上述单独用天线作为信号源覆盖地铁车站存在的问题，本文提出通过漏泄同轴电缆及天线相结合的方式，对地铁车站进行信号覆盖，在同样区域进行信号覆盖效果分析：
根据性能参数可知，漏泄同轴电缆每百米损耗为2.5dB，车站内距离短，该损耗可忽略。通过空间损耗公式并结合无线信号场强需大于等于-95dBm的要求可进行以下计算分析：
通过深圳地铁使用的800M无线集群通信设备参数可知，室内全向天线理想覆盖半径18米，单面混凝土墙体阻挡20dB，多径衰耗10dB，为应对地铁内复杂环境准备的备用衰耗10dB，设输入功率为ZdBm，则可计算如下：
Z-传输损耗-物理阻挡损耗-多径衰耗-备用衰耗=-95dBm，即为：
TETRA800MHz集群：
可算出Z =1.2dBm
用漏泄同轴电缆及室内全向天线相结合的方式对深圳地铁7号线皇岗村站厅16-25轴进行无线覆盖，如图2所示：
分别计算各个房间覆盖场强达到-95dBm需要的发射口功率，如表2所示。
由上述计算可知，仅需要1.2dBm的发射功率，所有房间均能达到-95dBm的场强覆盖要求，远远低于国家标准的10dBm的天线口功率。
漏泄同轴电缆同时作为无线信号的传输介质及发射源，可在地铁车站内的复杂的环境中灵活布放，所经过的区域均能满足信号覆盖需求。对于站内偏远房间及通道，可通过增加少量天线覆盖。该种无线信号覆盖方法覆盖场强均匀，能较好避免弱覆盖及信号死角。
所以，使用漏泄同轴电缆与天线相结合的方式对地铁车站进行无线信号覆盖满足信号重叠区切换使用要求。
总体来说，该设计对地铁无线信号覆盖的优化改进取得了预期的结果。通过对无线信号覆盖的分析计算，并根据计算结果对覆盖方式进行改进，实现了无线信号覆盖效果及通话质量的增强。可以对未来新建地铁无线信号覆盖的设计及施工提供一种方案。
作者简介
林涛（1987-），男，甘肃兰州人;现就职单位：中国铁路通信信号上海工程局集团有限公司，研究方向：通信工程。