第15章 商用通信系統(tǒng)

1、 信號與通信概論信號與通信概論第 1 5 章 商 用 通 信 系 統(tǒng)1第5章商用通信系統(tǒng) 信號與通信概論信號與通信概論第 1 5 章 商 用 通 信 系 統(tǒng)2 城市軌道交通的移動通信系統(tǒng)分為專用移動通信城市軌道交通的移動通信系統(tǒng)分為專用移動通信系統(tǒng)與公用（商用或民用）移動通信系統(tǒng)。專用移動系統(tǒng)與公用（商用或民用）移動通信系統(tǒng)。專用移動通信系統(tǒng)為城市軌道交通內(nèi)部的運行、調度和管理服通信系統(tǒng)為城市軌道交通內(nèi)部的運行、調度和管理服務，一般是指城市軌道交通中的無線集群系統(tǒng)。公用務，一般是指城市軌道交通中的無線集群系統(tǒng)。公用移動通信系統(tǒng)即公眾網(wǎng)電信運營商的移動通信系統(tǒng)即公眾網(wǎng)電信運營商的GSM、CDMA

2、或或3G移動通信系統(tǒng)。移動通信系統(tǒng)。 對城市軌道交通地面和高架部分，車站與列車中對城市軌道交通地面和高架部分，車站與列車中的乘客可利用公眾移動通信網(wǎng)的地面覆蓋進行通信；的乘客可利用公眾移動通信網(wǎng)的地面覆蓋進行通信；而移動通信的地面電磁波不可能直接進入地下部分，而移動通信的地面電磁波不可能直接進入地下部分，故故需要在地下部分中建設公眾移動通信網(wǎng)的覆蓋系統(tǒng)，需要在地下部分中建設公眾移動通信網(wǎng)的覆蓋系統(tǒng)，即城市軌道交通地下部分的公共覆蓋系統(tǒng)，也稱為商即城市軌道交通地下部分的公共覆蓋系統(tǒng)，也稱為商用通信系統(tǒng)。因為在地下部分站廳、站臺與隧道中電用通信系統(tǒng)。因為在地下部分站廳、站臺與隧道中電磁波的傳播特征

3、與自由空間傳播特征相比較有其特殊磁波的傳播特征與自由空間傳播特征相比較有其特殊性。故在地下部分中，公共覆蓋的天饋（天線、饋線）性。故在地下部分中，公共覆蓋的天饋（天線、饋線）系統(tǒng)部分，需針對地下部分的特殊環(huán)境進行設計與施系統(tǒng)部分，需針對地下部分的特殊環(huán)境進行設計與施工。工。 信號與通信概論信號與通信概論第 1 5 章 商 用 通 信 系 統(tǒng)3知識點知識點 1商用通信系統(tǒng)的需求；商用通信系統(tǒng)的需求； 2商用通信系統(tǒng)的構成。商用通信系統(tǒng)的構成。 技能目標技能目標 1掌握商用通信系統(tǒng)的組成結構及掌握商用通信系統(tǒng)的組成結構及其功能；其功能； 2掌握多系統(tǒng)接入平臺的使用。掌握多系統(tǒng)接入平臺的使用。 信號

4、與通信概論信號與通信概論第 1 5 章 商 用 通 信 系 統(tǒng)415.1 商用通信系統(tǒng)的需求商用通信系統(tǒng)的需求 近年，移動電話以極高的速度發(fā)展，我國近年，移動電話以極高的速度發(fā)展，我國的移動電話用戶近年成倍增長，用戶對移動通的移動電話用戶近年成倍增長，用戶對移動通信的要求也越來越高，但是作為日流量達幾十信的要求也越來越高，但是作為日流量達幾十萬甚至上百萬人次的城市軌道交通，移動通信萬甚至上百萬人次的城市軌道交通，移動通信不可能直接進入到地下部分，移動通信到此往不可能直接進入到地下部分，移動通信到此往往不通，變成信號盲區(qū)，眾多用戶深表不滿，往不通，變成信號盲區(qū)，眾多用戶深表不滿，甚至難以容忍，地

5、鐵甚至難以容忍，地鐵“掃盲掃盲”已成為廣大用戶已成為廣大用戶的共同心聲，迫切要求改變地鐵不通移動電的共同心聲，迫切要求改變地鐵不通移動電話的不合理現(xiàn)狀。話的不合理現(xiàn)狀。 信號與通信概論信號與通信概論第 1 5 章 商 用 通 信 系 統(tǒng)5 在地鐵建設中，地鐵公司起初只考慮到地在地鐵建設中，地鐵公司起初只考慮到地鐵自身的無線調度通信系統(tǒng)，對公眾移動通信鐵自身的無線調度通信系統(tǒng)，對公眾移動通信系統(tǒng)并無明文要求。世界上許多國家和地區(qū)以系統(tǒng)并無明文要求。世界上許多國家和地區(qū)以往也只是在地鐵開通運營后，才陸續(xù)建設地鐵往也只是在地鐵開通運營后，才陸續(xù)建設地鐵移動通信系統(tǒng)，以致許多運營公司各自為政，移動通信

6、系統(tǒng)，以致許多運營公司各自為政，形成地鐵內(nèi)有多個網(wǎng)絡系統(tǒng)設備、傳輸天線和形成地鐵內(nèi)有多個網(wǎng)絡系統(tǒng)設備、傳輸天線和傳輸電纜，不僅增加了施工難度，而且由于重傳輸電纜，不僅增加了施工難度，而且由于重復建設，費用巨大。而現(xiàn)有的商用移動通信網(wǎng)復建設，費用巨大。而現(xiàn)有的商用移動通信網(wǎng)絡繁多，有絡繁多，有GSM900、DCS1800、CDMA800和和PHS，還有，還有TD - SCDMA、WCDMA、DMA2000等等3C網(wǎng)絡，不可能允許每個電信運網(wǎng)絡，不可能允許每個電信運營商都在城市軌道的地下鋪設相應的電纜等，營商都在城市軌道的地下鋪設相應的電纜等，同時由于地鐵移動通信系統(tǒng)造價高昂，除地鐵同時由于地鐵移

7、動通信系統(tǒng)造價高昂，除地鐵本身的無線調度系統(tǒng)和公眾尋呼系統(tǒng)外，非地本身的無線調度系統(tǒng)和公眾尋呼系統(tǒng)外，非地鐵公司一家所能承受。鐵公司一家所能承受。 信號與通信概論信號與通信概論第 1 5 章 商 用 通 信 系 統(tǒng)6 因此，需要地鐵公司、移動運營公司因此，需要地鐵公司、移動運營公司共同研究協(xié)商，形成騏建移動電話系統(tǒng)共同研究協(xié)商，形成騏建移動電話系統(tǒng)的協(xié)議。這樣在地鐵建設過程中，地鐵的協(xié)議。這樣在地鐵建設過程中，地鐵移動通信系統(tǒng)建設也同步進行，地鐵通移動通信系統(tǒng)建設也同步進行，地鐵通車之日，移動電話在地鐵全線也同時開車之日，移動電話在地鐵全線也同時開通，這樣也避免了日后設計施工的不便通，這樣也避

8、免了日后設計施工的不便和浪費。聯(lián)建地鐵移動通信，將取得和浪費。聯(lián)建地鐵移動通信，將取得“雙贏雙贏”或者或者“多贏多贏”。 信號與通信概論信號與通信概論第 1 5 章 商 用 通 信 系 統(tǒng)7 由于目前我國的移動通信運營商有由于目前我國的移動通信運營商有中國移動、中國聯(lián)通和中國電信三家，中國移動、中國聯(lián)通和中國電信三家，為保證各運營商順利接人無線信號，需為保證各運營商順利接人無線信號，需要對各運營商的信號源進行統(tǒng)一建設。要對各運營商的信號源進行統(tǒng)一建設。城市軌道交通商用通信系統(tǒng)的覆蓋，需城市軌道交通商用通信系統(tǒng)的覆蓋，需要考慮特殊環(huán)境的特點，尤其是在隧道要考慮特殊環(huán)境的特點，尤其是在隧道中的覆蓋

9、。站廳、站臺的覆蓋已非常成中的覆蓋。站廳、站臺的覆蓋已非常成熟，但在隧道中的覆蓋就要十分注意。熟，但在隧道中的覆蓋就要十分注意。由于列車速度較快，由于列車速度較快，PHS在地下的車廂在地下的車廂中根本無法使用，只在站廳站臺內(nèi)實現(xiàn)中根本無法使用，只在站廳站臺內(nèi)實現(xiàn)了覆蓋，而對于了覆蓋，而對于GSM、CDMA和未來和未來3G的覆蓋就要求做到均勻覆蓋。的覆蓋就要求做到均勻覆蓋。 信號與通信概論信號與通信概論第 1 5 章 商 用 通 信 系 統(tǒng)815.2 城市軌道交通商用通信系統(tǒng)的構成城市軌道交通商用通信系統(tǒng)的構成1商用通信系統(tǒng)的基本組成商用通信系統(tǒng)的基本組成 城市軌道交通商用通信系統(tǒng)包括：電源配城

10、市軌道交通商用通信系統(tǒng)包括：電源配電系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)和無線覆蓋系統(tǒng)。電系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)和無線覆蓋系統(tǒng)。電源配電系統(tǒng)為無線覆蓋系統(tǒng)設備及傳輸系電源配電系統(tǒng)為無線覆蓋系統(tǒng)設備及傳輸系統(tǒng)設備等提供可靠的工作電源。統(tǒng)設備等提供可靠的工作電源。傳輸系統(tǒng)是一個基于光纖的寬帶綜合業(yè)務數(shù)傳輸系統(tǒng)是一個基于光纖的寬帶綜合業(yè)務數(shù)字傳輸網(wǎng)絡，主要為商用通信運營商提供傳輸字傳輸網(wǎng)絡，主要為商用通信運營商提供傳輸服務，在移動通信系統(tǒng)基站至信號引入站之間服務，在移動通信系統(tǒng)基站至信號引入站之間提供傳輸通道，同時可為無線覆蓋系統(tǒng)網(wǎng)管監(jiān)提供傳輸通道，同時可為無線覆蓋系統(tǒng)網(wǎng)管監(jiān)控提供傳輸通道?？靥峁﹤鬏斖ǖ?。 信號與通信概論信號與

11、通信概論第 1 5 章 商 用 通 信 系 統(tǒng)9無線覆蓋系統(tǒng)是城市軌道交通商用通信系統(tǒng)無線覆蓋系統(tǒng)是城市軌道交通商用通信系統(tǒng)最重要的部分，它為各移動通信運營商提供地最重要的部分，它為各移動通信運營商提供地鐵內(nèi)的良好覆蓋。目前，主要采用多系統(tǒng)接人鐵內(nèi)的良好覆蓋。目前，主要采用多系統(tǒng)接人平臺平臺( POI)實現(xiàn)整合，頻率范圍為實現(xiàn)整合，頻率范圍為80 MHz -2.5 GHz主要滿足數(shù)字音頻廣播、主要滿足數(shù)字音頻廣播、GSM（中國移（中國移動、中國聯(lián)通或其他運營商），動、中國聯(lián)通或其他運營商），DCS（中國移（中國移動、中國聯(lián)通或其他運營商），動、中國聯(lián)通或其他運營商），CDMA（中國（中國電信或

12、其他運營商）以及電信或其他運營商）以及3G( CDMA2000、WCDMA、TD SCDMA)在地下車站和區(qū)間的在地下車站和區(qū)間的延伸和覆蓋，并預留未來數(shù)字電視引入地下的延伸和覆蓋，并預留未來數(shù)字電視引入地下的條件。條件。 信號與通信概論信號與通信概論第 1 5 章 商 用 通 信 系 統(tǒng)102天饋系統(tǒng)的組成天饋系統(tǒng)的組成 基于基于POI的天饋系統(tǒng)包括多系統(tǒng)接入平臺的天饋系統(tǒng)包括多系統(tǒng)接入平臺POI、漏泄電纜、全向吸頂天線。為使射頻信、漏泄電纜、全向吸頂天線。為使射頻信號的場強分布均勻，完成以上各部件的射頻連號的場強分布均勻，完成以上各部件的射頻連接，還配置了定向耦合器、功分器及各種規(guī)格接，還

13、配置了定向耦合器、功分器及各種規(guī)格的射頻饋線電纜和饋線接頭。的射頻饋線電纜和饋線接頭。 多系統(tǒng)接人平臺多系統(tǒng)接人平臺( POI)是公用移動（商用）是公用移動（商用）通信系統(tǒng)的前端設備，也是整個系統(tǒng)的關通信系統(tǒng)的前端設備，也是整個系統(tǒng)的關鍵設備，它將不同運營商的多個通信系統(tǒng)的信鍵設備，它將不同運營商的多個通信系統(tǒng)的信號耦合進入同一套天饋系統(tǒng)。號耦合進入同一套天饋系統(tǒng)。 信號與通信概論信號與通信概論第 1 5 章 商 用 通 信 系 統(tǒng)11 如圖如圖151所示，在系統(tǒng)設計中分為所示，在系統(tǒng)設計中分為下行下行POI（合路單元）和上行（合路單元）和上行POI（分路（分路單元）。下行單元）。下行POI的

14、主要功能是將各運蕾的主要功能是將各運蕾商基站發(fā)出的不同頻段的載波信號，合商基站發(fā)出的不同頻段的載波信號，合成后送至共用的天饋分布系統(tǒng)；上行成后送至共用的天饋分布系統(tǒng)；上行POI的主要功能是將不同制式的移動臺所發(fā)的主要功能是將不同制式的移動臺所發(fā)出的信號經(jīng)過天線的收集及饋線的傳輸出的信號經(jīng)過天線的收集及饋線的傳輸至上行至上行POI，經(jīng)，經(jīng)POI檢出不同頻段的信號檢出不同頻段的信號后送往不同的運營商基站。后送往不同的運營商基站。 信號與通信概論信號與通信概論第 1 5 章 商 用 通 信 系 統(tǒng)12 信號與通信概論信號與通信概論第 1 5 章 商 用 通 信 系 統(tǒng)13 在每個地下車站商用通信機房

15、各設置在每個地下車站商用通信機房各設置1套套POI平臺，移動通信基站的下行信號平臺，移動通信基站的下行信號經(jīng)由經(jīng)由POI合路后，再分別傳送至站臺層、合路后，再分別傳送至站臺層、上下行隧道區(qū)間、站廳層、出入口通道、上下行隧道區(qū)間、站廳層、出入口通道、商業(yè)區(qū)及換乘通道，完成射頻信號的下商業(yè)區(qū)及換乘通道，完成射頻信號的下行覆蓋；反之來自站臺層、上下行隧道行覆蓋；反之來自站臺層、上下行隧道區(qū)間、站廳層、出入口通道、商業(yè)區(qū)及區(qū)間、站廳層、出入口通道、商業(yè)區(qū)及換乘通道的上行信號，通過換乘通道的上行信號，通過POI合路后，合路后，再分別送到各移動通信運營商基站的上再分別送到各移動通信運營商基站的上行信號接收

16、端，完成射頻信號的上行傳行信號接收端，完成射頻信號的上行傳輸。輸。 信號與通信概論信號與通信概論第 1 5 章 商 用 通 信 系 統(tǒng)14 數(shù)字音頻廣播經(jīng)二功分器，一路采數(shù)字音頻廣播經(jīng)二功分器，一路采用低頻接人器將信號接人用低頻接人器將信號接人POI隧道覆蓋輸隧道覆蓋輸出，在隧道區(qū)間共享漏泄同軸電纜實現(xiàn)出，在隧道區(qū)間共享漏泄同軸電纜實現(xiàn)覆蓋，一路在站廳、站臺、設備層采用覆蓋，一路在站廳、站臺、設備層采用低頻天線實現(xiàn)覆蓋。低頻天線實現(xiàn)覆蓋。PHS信號主要考慮信號主要考慮站廳、站臺和設備層的覆蓋，隧道區(qū)間站廳、站臺和設備層的覆蓋，隧道區(qū)間的覆蓋不作要求。的覆蓋不作要求。PHS信號采用耦合器信號采用

17、耦合器接人接人POI站廳站臺設備層輸出，實現(xiàn)站廳站臺設備層輸出，實現(xiàn)在站廳、站臺和設備層的覆蓋。在站廳、站臺和設備層的覆蓋。 信號與通信概論信號與通信概論第 1 5 章 商 用 通 信 系 統(tǒng)15 上下行區(qū)間隧道采用漏泄同軸電纜進行覆蓋，上下行區(qū)間隧道采用漏泄同軸電纜進行覆蓋，隧道內(nèi)漏泄同軸電纜采用上下行信號分纜隧道內(nèi)漏泄同軸電纜采用上下行信號分纜輻射。自輻射。自POI下行輸出端上行輸入端在站臺下行輸出端上行輸入端在站臺兩側采用射頻同軸電纜，將無線信號引至隧道兩側采用射頻同軸電纜，將無線信號引至隧道口；地下車站站廳層、地下車站站臺層、設備口；地下車站站廳層、地下車站站臺層、設備層、公共區(qū)域、出

18、人口通道、商業(yè)區(qū)及換乘通層、公共區(qū)域、出人口通道、商業(yè)區(qū)及換乘通道，采用全向吸頂小天線進行覆蓋；在較長隧道，采用全向吸頂小天線進行覆蓋；在較長隧道區(qū)間，為實現(xiàn)無線信號覆蓋，需設置光纖直道區(qū)間，為實現(xiàn)無線信號覆蓋，需設置光纖直放站，光纖直放站前后端應設置多頻段分合路放站，光纖直放站前后端應設置多頻段分合路器，將漏纜中的多系統(tǒng)、寬頻信號按系統(tǒng)制式器，將漏纜中的多系統(tǒng)、寬頻信號按系統(tǒng)制式分路出來，并采用不同系統(tǒng)的光纖直放站分別分路出來，并采用不同系統(tǒng)的光纖直放站分別放大。放大。 信號與通信概論信號與通信概論第 1 5 章 商 用 通 信 系 統(tǒng)16 這種在隧道采用無線基站接人、泄漏電纜這種在隧道采用

19、無線基站接人、泄漏電纜傳輸實現(xiàn)地鐵內(nèi)移動通信覆蓋的方案較以往采傳輸實現(xiàn)地鐵內(nèi)移動通信覆蓋的方案較以往采用直放站接入或基站接入、地鐵站廳站臺（不用直放站接入或基站接入、地鐵站廳站臺（不包括隧道）使用分布式天線的無線傳輸效果包括隧道）使用分布式天線的無線傳輸效果好，技術先進，施工簡便，盡管投資大大高于好，技術先進，施工簡便，盡管投資大大高于后者但這種系統(tǒng)能夠包含多種無線體制，如后者但這種系統(tǒng)能夠包含多種無線體制，如GSM、CDMA以及未來的以及未來的3C通信方式，甚至通信方式，甚至還包括還包括FM廣播頻段和視頻信號等在內(nèi)，地鐵廣播頻段和視頻信號等在內(nèi)，地鐵公司自行引進或建設的數(shù)字集群系統(tǒng)亦可包括公

20、司自行引進或建設的數(shù)字集群系統(tǒng)亦可包括在內(nèi)。讓城市軌道交通商用通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡組在內(nèi)。讓城市軌道交通商用通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡組建更加靈活。建更加靈活。 信號與通信概論信號與通信概論第 1 5 章 商 用 通 信 系 統(tǒng)173.分布式天饋系統(tǒng)的構成分布式天饋系統(tǒng)的構成 圖圖15-2所示為一種較為典型的分布式所示為一種較為典型的分布式天饋系統(tǒng)的示例，由上行天饋系統(tǒng)的示例，由上行POI，下行，下行POI、天線陣、漏泄電纜、傳輸電纜、功分器、天線陣、漏泄電纜、傳輸電纜、功分器、耦合器等構成。耦合器等構成。 信號與通信概論信號與通信概論第 1 5 章 商 用 通 信 系 統(tǒng)18 信號與通信概論信號與通信概論第

21、1 5 章 商 用 通 信 系 統(tǒng)19 定向耦合器，是為了在城市軌道交通定向耦合器，是為了在城市軌道交通地下部分實現(xiàn)多天線覆蓋的分布天饋方地下部分實現(xiàn)多天線覆蓋的分布天饋方案，需要從主干線路中提取部分信號完案，需要從主干線路中提取部分信號完成功率分配功能。例如采用成功率分配功能。例如采用6dB和和10dB耦合器進行功率能量的分配。為實現(xiàn)分耦合器進行功率能量的分配。為實現(xiàn)分布天饋方案需要有功分器，功分器將一布天饋方案需要有功分器，功分器將一路輸入信號能量分成兩路或多路相等輸路輸入信號能量分成兩路或多路相等輸出能量，也可以反過來將多路信號能量出能量，也可以反過來將多路信號能量合成一路輸出。合成一路

22、輸出。 信號與通信概論信號與通信概論第 1 5 章 商 用 通 信 系 統(tǒng)20 在本例中，為保證多系統(tǒng)、多頻段信號集在本例中，為保證多系統(tǒng)、多頻段信號集中傳輸?shù)男枰?，采用在城市軌道交通地下部分中傳輸?shù)男枰?，采用在城市軌道交通地下部分的沿線地下車站通信設備用房內(nèi)，由各運營商的沿線地下車站通信設備用房內(nèi)，由各運營商放置信號源設備（基站）的方式，將各運營商放置信號源設備（基站）的方式，將各運營商的信源信號（不同制式、不同頻段的載頻信號）的信源信號（不同制式、不同頻段的載頻信號）經(jīng)多系統(tǒng)接人合路平臺經(jīng)多系統(tǒng)接人合路平臺( POI)合路后，再經(jīng)過合路后，再經(jīng)過天饋分布系統(tǒng)將能量傳播出去，完成對地下站天饋

23、分布系統(tǒng)將能量傳播出去，完成對地下站廳、站臺、商業(yè)街及隧道的覆蓋。其中，站臺、廳、站臺、商業(yè)街及隧道的覆蓋。其中，站臺、隧道利用漏泄電纜覆蓋，站廳采用全向天線分隧道利用漏泄電纜覆蓋，站廳采用全向天線分布覆蓋。布覆蓋。 由于系統(tǒng)需將多個運營商基站載頻信號進由于系統(tǒng)需將多個運營商基站載頻信號進行多個頻段信號的集中傳輸與輻射，為避免多行多個頻段信號的集中傳輸與輻射，為避免多頻段系統(tǒng)之間的頻率干擾，增加收、發(fā)信隔離頻段系統(tǒng)之間的頻率干擾，增加收、發(fā)信隔離度，在本例中采用收、發(fā)天饋系統(tǒng)（包括天度，在本例中采用收、發(fā)天饋系統(tǒng)（包括天線與漏泄電纜）分開的方式。線與漏泄電纜）分開的方式。 信號與通信概論信號與通信概論第 1 5 章 商 用 通 信 系 統(tǒng)21 在站臺中，各運營商的基站發(fā)射機所發(fā)射在站臺中，各運營商的基站發(fā)射機所發(fā)射的信號，經(jīng)下行的信號，經(jīng)下行POI合路后，分別送入上行與合路后，分別送入上行與下行車道（包括站臺與隧道）的左右兩側的共下行車道（包括站臺與隧道）的左右兩側的共四段發(fā)送漏纜，其中的兩段漏纜還提供站臺四段發(fā)送漏纜，其中的兩段漏纜還提供站臺部分的