摘要：LTE车地无线通信技术是一种现在主流的轨道交通车地无线通信技术。本文针对LTE技术在深圳地铁10号线中的具体应用，系统介绍了10号线LTE系统的构成、覆盖范围、功能实现、干扰分析等方面，体现了LTE为各专业的车地无线通信提供高速、低时延、稳定传输通道的优势。
关键词：LTE；覆盖范围；功能实现；干扰分析
1.前言
LTE车地无线通信系统采用基于1.8GHz TD-LTE通信技术，为信号、通信、车辆等专业的车地无线业务提供高速、低时延、稳定、灵活的透明传输通道，实现信号CBTC业务信息、车辆状态信息、紧急文本下发等信息高可靠、安全的车地无线传输。
深圳地铁10号线工程线路起自福田区福田口岸，终至龙岗区新南站，线路全长29.34KM，采用地下敷设方式，共设站24座，设凉帽山车辆段和益田停车场，控制中心设于深圳地铁全网控制中心深云NOCC。
10号线工程采用了LTE技术进行车地无线通信传输，目前正处在紧张的项目执行阶段。本文将从接下来几个不同方面进行介绍。
2.LTE系统构成
2.1 系统配置
10号线LTE系统由核心网设备、基站设备、车载设备、天馈系统及传输通道组成。
10号线在控制中心设置两套核心网设备、交换机、网络管理设备，时钟服务器及GPS天线等设备，A/B网合设。
LTE核心网侧通过交换机与信号系统连接，并预留与乘客信息及安防系统接口，同时须实现不同业务之间的隔离和网络安全需求。
10号线基站为BBU+RRU方案，异频冗余结构。共设置53套BBU，48个设置在车站，2个设置在车辆段，2个设置在停车场，一个设置在试车线。
正线A/B网BBU隔站设置，分别设置在相邻车站，即正线区间A网与B网RRU接入不同车站BBU。
2.2 频率配置
10号线为全地下线路，本线LTE系统频率配置如下：
A网采用10MHz设备，综合承载信号CBTC、列车运行状态监测、紧急文本下发业务，并预留与CCTV、PIS的接口。频率复用采用同频复用。B网采用3MHz设备，承载信号CBTC业务。
2.3 覆盖范围及方式
覆盖范围应包括10号线车站轨行区、正线区间、停车线、联络线、出入段线以及车辆段和停车场列车可到达区域。
覆盖方式：岛式车站站台轨行区、正线区间、出入段线及联络线采用泄漏同轴电缆覆盖，侧式车站站台轨行区及区间停车线采用定向及全向天线覆盖；车辆段停车场试车线采用泄漏同轴电缆覆盖，其他区域采用全向及定向天线覆盖。
3.系统功能实现
3.1 业务承载设计
3.1.1 业务网络架构和功能
对于信号CBTC业务而言，需要在无单点故障（车载TAU、传输链路或者核
心网故障）下确保业务不间断传输。下面从LTE独立双网架构和车载无线设备设备TAU来进行介绍。
LTE独立双网架构
为保证CBTC车地信息的可靠传送，CBTC业务系统对相同的信息在发端采用数据2份发送的方式，CBTC业务系统在接收端获取2份数据，并且只要正确接收到其中的1份数据就可以正确获取车地信息。
根据CBTC业务系统传送车地信息的特点，LTE网络采用A/B独立双网的冗余设计承载CBTC业务。A/B独立双网包括A/B无线双网和A/B双核心网。
A/B无线双网确保在轨旁由两张无线网络实现无线信号冗余覆盖。A/B无线网络分别采用不同的频点f1和f2，仅需要2个频点。A无线网络内采用同频组网，B无线网络内也采用同频组网。A/B双核心网即是两个单独的核心网。A无线网络和A核心网组成可以实现端到端通信的LTE A网络，B无线网络和B核心网组成可以实现端到端通信的LTE B网络。无线网络用公用漏缆进行无线信号覆盖。
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CBTC车载无线设备
在每列车的车头端、车尾端各设置1套车载无线设备，其中车头端的无线设备接入A网，车尾端的无线设备接入B网。CBTC业务系统获取2份相同数据，选择其中份使用，从而保证双网络单点故障时CBTC业务不中断。
3.1.2 可靠性保证
为保证可靠性，覆盖同一个隧道内的A/B网的BBU部署在不同的车站。
在LTE网络建设中，最为关注的就是网络整体的可靠性，需要确保单点故障不能影响网络通信业务。为此，10号线LTE系统在组网架构上采用了冗余备份等机制提高LTE系统的整体可靠性。
在单网故障状态下，由于CBTC数据传输业务采用双网冗余传输，所以CBTC由正常工作的网络完成，单网故障状态下不影响CBTC业务正常工作。
3.2无线频点规划和无线覆盖
2015年工信部56号文明确了1785-1805MHz频段可以用于轨道交通，技术上要采用TDD的方式。故10号线LTE也使用1.8 GHz频段，采用双网（10MHz+3MHz）承载方案。
对于无线覆盖来说大概可分为以下几个区域：
隧道覆盖：
LTE技术方案在车站设置基站（BBU）设备和射频单元（RRU），BBU设置于集中站弱点综合设备室，RRU设置于隧道壁靠近漏缆位置，将无线信号送入漏缆中，实现隧道内覆盖。为实现长区间TD-LTE无线信号覆盖，采用在区间增设RRU方式。
折返线覆盖：
多条轨道在一个大的隧道中，列车可能距离漏缆较远，这时信号强度会变差。这个场景在链路预算上需要增加考虑隧道的宽度因子6dB。
U型槽覆盖：
U型槽是隧道车辆段中间的过渡区段，该方案既有隧道覆盖又有地面覆盖。由于使用漏缆覆盖，从隧道到地面覆盖没有影响。
车辆段/停车场覆盖：
车场和车辆段有棚，主要有运用库和列检房，都是一块矩形面积，采用定向天线和漏缆结合方案进行覆盖。
3.3 系统内干扰分析
LTE系统具有很强的抗干扰能力，针对系统中存在的干扰，采用ICIC干扰消除技术进行小区间的干扰协调，采用MRC和IRC技术进行干扰消除。
ICIC小区间干扰消除技术是降低LTE小区间干扰的重要手段。ICIC包括SFR（软频率复用）和FFR（部分频率复用）。通过管理无线资源使得小区间干扰得到控制，是一种考虑多个小区中资源使用和负载等情况二进行的多小区无线资源管理功能。
3.4系统间干扰分析
系统间干扰指的是LTE系统和其他无线通信系统之间的干扰，如中国电信、中国移动、中国联通等的商用频段。避免系统间干扰就是要保证系统间有足够的杂散隔离度和阻塞隔离度。
在深圳地铁10号线工程中，中国移动的DCS1800下行频段1805-1830MHz与TD-LTE车地无线系统邻频，对LTE系统有较强的干扰，相互之间的隔离需要重点考虑。经测算，在合理布设天线和漏缆的情况下，移动频段对LTE的干扰可以减小到满足系统要求。
3.5 LTE系统和专用无线800M合路方案
深圳地铁10号线专用无线通信系统采用800MHz频段的TETRA技术。
出于节省资金和便于后续维护的目的，专用无线800M系统和LTE系统在区间采用公用一根漏缆解决两个系统的覆盖问题。两个系统的射频信号经过POI合路后引入到线路区间辐射的漏泄电缆上，完成覆盖目的。
深圳地铁10号线LTE系统为信号、通信、车辆等系统提供可靠的车地传输通道，整个10号线工程将于2020年6月份正式通车运营。
参考文献：
[1]甘玉玺 ，肖健华.轨道交通车地无线通信技术研讨[J].城市轨道交通研究，2014.
[2]侯礼举.城市轨道交通车地无线通信技术应用发展方向[J].工程建设与设计，2016.
论文作者:李阳
论文发表刊物:《基层建设》2018年第31期
论文发表时间:2018/12/25
标签：系统论文; 干扰论文; 业务论文; 区间论文; 设备论文; 信号论文; 隧道论文; 《基层建设》2018年第31期论文;