CN102014400B - 廊道移动通信覆盖分布系统及耦合辐射单元 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种廊道移动通信覆盖分布系统，用于在廊道环境中完成移动通信信号的覆盖，其包括：射频电缆，沿廊道的纵长方向布设，用于传输信号，具有若干间隔分布的接入节点；信号源，用于向射频电缆发送或接收信号；对应每一接入节点设有一耦合辐射单元，该耦合辐射单元用于将经过射频电缆的信号在接入节点所处有限范围的空间进行覆盖。本发明的廊道移动通信覆盖分布系统结构简单、造价低廉、施工方便、性能可靠。

Description

廊道移动通信覆盖分布系统及耦合辐射单元

【技术领域】

本发明涉及移动通信天线的覆盖技术，具体涉及一种廊道移动通信覆盖分布系统及适用于其中的耦合辐射单元。

【技术背景】

随着移动通信技术以及国民经济的高速发展，人们对无线通信覆盖质量的要求越来越高，移动运营商努力的目标就是要做到无论何时、何地都能提供人们优质的移动通信服务。为此，移动通信运营商一方面加大基站网络优化力度，一方面加大对于容易出现覆盖盲区的特定环境进行信号覆盖，而现实生活中各种廊道环境是网络覆盖的难点。廊道环境包含：隧道、地铁、电梯井、城中村狭窄长廊、以及室内可切割成廊道的环境，目前廊道有以下几种覆盖方式：

1、隧道、地铁环境目前大多如图1所示采用漏缆覆盖方式，技术相对比较成熟，大多数环境也可以满足网络覆盖，见图1所示。但随着我国轨道交通的飞速发展，漏缆覆盖方式显露出三个比较明显的缺陷：

(1)对于高速列车隧道，车体损耗高于传统列车，约为24dB，而漏缆辐射电平太弱，覆盖效果差，甚至无法完成网络覆盖；

目前，我国多个城市间已开通动车组高速列车，实验证明其坚实车体损耗大约为24dB，比较常规列车增加了大约10dB，在高铁隧道运行的环境中，常规的漏缆覆盖效果差，有的甚至无法满足网络覆盖。

(2)漏缆本身造价高，特别是国外漏缆价格更是高昂，这大大增加了运营商组网成本；

(3)漏缆覆盖施工难度大，对于隧道内布线，通常需要机车才能将庞大、笨重的漏缆拖进隧道内，靠人力无法完成。同时，为了不影响漏缆的辐射性能，架设漏缆需要离开墙壁足够的距离，需要大量的固定支架，这些无疑大大增加了施工难度和造价。

2、电梯井和城中村的狭窄长廊

一般采用两种覆盖方案：

其一、采用漏缆，缺陷同上(2)、(3)点；

其二、采用定向天线覆盖方案，比如八木天线或对数周期天线，天线辐射方向图单向辐射，在覆盖范围内，由于路径衰落影响，近辐射区和远辐射区的功率电平相差高达几十分贝，造成辐射电平不够均匀。同时，但由于墙壁的影响，辐射的主波束会偏离长廊方向，覆盖距离缩短，且容易对其他方向造成干扰。另外，对于城中村的覆盖采用常规的定向天线，由于大量采用独立的、非集成的功分器、耦合器，进行功率均衡分配，施工中“回线”情况严重，不但额外增大了馈线的损耗，也为布线增加了额外负担。

【发明内容】

本发明的目的在于为各种狭窄长廊提供更为综合有效的移动通信覆盖方案，因而提出一种廊道移动通信覆盖分布系统，改善廊道覆盖工程的覆盖效果、施工难度以及施工成本。

本发明的另一目的在于提供一种适用于前述系统的耦合辐射单元。

为实现该目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的廊道移动通信覆盖分布系统，用于在廊道环境中完成移动通信信号的覆盖，其包括：射频电缆，沿廊道的纵长方向布设，用于传输信号，具有若干间隔分布的接入节点；信号源，用于向射频电缆发送或接收信号；对应每一接入节点设有一耦合辐射单元，该耦合辐射单元用于将经过射频电缆的信号在接入节点所处有限范围的空间进行覆盖。

所述耦合辐射单元包括：双向辐射天线，用于完成空间中的双向信号覆盖；定向耦合器，用于在双向辐射天线与射频电缆之间耦合信号；所述双向辐射天线与定向耦合器共同集成于同一金属底板上。

所述耦合辐射单元还包括双频合路器，用于对两个频段的信号进行合路；所述双向辐射天线包括两个分属不同频段的辐射元件；信号上行时，来自空间的信号经双向辐射天线的两个辐射元件接收后，经定向耦合器耦合，由合路器进行合路传输给射频电缆；信号下行时，射频电缆的信号经该合路器分路后，经定向耦合器耦合到双向辐射天线的两个辐射元件中，由两个辐射元件向空间发射。

所述耦合器形成于金属底板上，其一侧设有形成于金属底板上的所述双频合路器，另一侧竖立一介质基板，该介质基板印制有所述双向辐射天线。

所述耦合辐射单元设有悬挂于廊道周壁的悬挂件。

较佳的，所述若干接入节点呈等距设置。所述定向耦合器的耦合系数与该定向耦合器距信号源的距离成正比。所述信号源为直放站、宏基站、微基站、射频拉远单元中任意之一。所述两个频段的范围分别为790～960MHz和1710～2700MHz。所述信号源个数为两个，置于所述射频电缆的两端进行双向信号传输。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：本发明设计简单，以射频电缆与一体化的耦合辐射单元相结合，取代传统的泄漏电缆，在造价上大幅下降，能预期取得商业上的巨大成功；而且由于射频电缆的重量相对泄漏电缆大大减轻，兼可分段接入，更具有便于施工的特点；通过合理设定接入节点的距离，可以使系统的覆盖性能均匀良好；此外一体化的耦合辐射单元可与墙壁共型，具有低风阻的优点。

【附图说明】

图1为现有技术中利用泄漏电缆进行廊道覆盖的示意图；

图2为本发明廊道移动通信覆盖分布系统的适用于单频的耦合辐射单元的结构示意图；

图3为本发明廊道移动通信覆盖分布系统的适用于双频的耦合辐射单元的结构示意图；

图4为本发明廊道移动通信覆盖分布系统在500米长公路隧道的应用实例示意图；

图5为本发明廊道移动通信覆盖分布系统在1000米长公路隧道的应用实例示意图；

图6为本发明廊道移动通信覆盖分布系统在500米长高铁隧道的应用实例示意图；

图7为本发明廊道移动通信覆盖分布系统在1000米长高铁隧道的应用实例示意图。

【具体实施方式】

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明：

结合图4至图7，本发明的廊道移动通信覆盖分布系统包括信号源2、射频电缆4、一体化的耦合辐射单元3。

所述的信号源2，为直放站、宏基站、微基站、射频拉远单元(指RRU)等中继设备中任意一种，用于向射频电缆4发送移动通信系统基站下行的信号，或者经由射频电缆4接收移动台上行的信号并传输给基站处理。

所述的射频电缆4，被分为多段，在本实施例中被分为等距离的多段，例如每段长250米，段与段之间即构成一个接入节点P，其用于传输上行信号或下行信号。

所述的耦合辐射单元3，既可适应单频段设计，也可适应双频段设计。

如图2所示的单频的耦合辐射单元3，包括一形成有定向耦合器32的金属底板30、一悬挂件35，以及一形成有双向辐射天线33的介质基板330。所述悬挂件35与金属底板30固定连接，以便耦合辐射单元3可以通过该悬挂件35，整体被悬挂在廊道周壁上；所述定向耦合器32在金属底板30上直接形成，金属底板30在定向耦合器32的一侧竖立设置所述带双向辐射天线33的介质基板330。下行信号经定向耦合器32耦合给所述双向辐射天线33的辐射元件331，再由该双向辐射天线33向空中辐射，反之，上行信号被双向辐射天线33的辐射元件331接收后，被耦合器32耦合进上行链路，完成信号的上行。

如图3所示的双频的耦合辐射单元3，区别于前者，其适用于双频场合。其与单频段耦合辐射单元3(图2)的区别在于，其在金属底板30上，在定向耦合器32的相对介质基板330的一侧设置一双频合路器31，而介质基板330上的双向辐射天线33包括有两个辐射元件331、332，分别对应于高频和低频两种频段信号。信号下行时，经合路器31分路后被定向耦合器32耦合到双向辐射天线33的两个辐射元件331、332，并经由它们向空中覆盖，反之，上行信号经两个辐射元件331、332接收后，被定向耦合器32耦合给双频合路器31完成合路后，馈入上行链路以完成信号的上行。“双频”所述两个频段的范围分别为790～960MHz和1710～2700MHz。

结合图2、图4至图7，对于单频段应用而言，移动通信系统的基站的下行信号被信号源2接收后，从信号源2出发，交替经过多段射频电缆和多个耦合辐射单元3，沿整条射频电缆4传输，在每个接入节点P(未在图中标示)处，由耦合辐射单元3中的定向耦合器32将下行信号耦合至双向辐射天线33，然后经该双向辐射天线33向有限范围内的空间环境中辐射，在廊道中的移动台由此便能接收到下行信号。

同理，上行信号自廊道中移动台发射并被双向辐射天线33接收后，经定向耦合器32耦合后进入射频电缆4，然后经多段射频电缆4向信号源2继续上行，最终由信号源2将信号传送至移动通信系统的基站进行处理。

结合图3至图7，对于双频段应用而言，信号在下行或上行时，均需经过双频合路器31分别进行分路或合路，因此，定向耦合器32与射频电缆4之间并非直连，而需经过该双频合路器31。

考虑到信号在整条射频电缆4中直接传输会出现一定的衰减，故而通过配置各个定向耦合器32的耦合系数弥补此一不足，具体是在施工时，根据射频电缆4的衰减特性和接入节点P间的距离，测算并设置定向耦合器32的具体耦合系数，其测算方法为本领域技术人员所公知。

本发明所称的射频电缆4，优选的，可采用同轴电缆，其造价较之泄漏电缆大大降低。

结合4至图7，考虑到射频电缆4的有效传输距离，在普通公路隧道中，本发明的廊道移动通信覆盖分布系统所采用整条射频电缆4的总长度不宜超过500米(参阅图4)，在500米以内设置可以以125米或250米为距设置多个接入节点P。而在图5所示的1000米以内的情况时，则可以进一步在整条射频电缆4的另一端增设信号源2以加强射频电缆4中的信号传输质量。

适应高铁的高速影响信号的特点，对于高铁隧道达到500米以上的，可以在射频电缆4两端均设置信号源(参阅图6)，而对于达到1000米以上的高铁隧道，可以以500米为单位，每一单位设置两个信号源2，相邻的两个信号源采用合路器进行合路(参阅图7)。由此种种基于本发明所做出的改进，是本领域技术人员可以依据本发明变通实现的。

综上所述，本发明的廊道移动通信覆盖分布系统结构简单、造价低廉、施工方便、性能可靠。

以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或者等同替换；而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种廊道移动通信覆盖分布系统，用于在廊道环境中完成移动通信信号的覆盖，其特征在于，其包括：

射频电缆，沿廊道的纵长方向布设，用于传输信号，具有若干间隔分布的接入节点；

信号源，用于向射频电缆发送或接收信号；

对应每一接入节点设有一耦合辐射单元，该耦合辐射单元用于将经过射频电缆的信号在接入节点所处有限范围的空间进行覆盖，所述耦合辐射单元包括：

双向辐射天线，用于完成空中的双向信号覆盖，具有对于各种墙壁反射不敏感的特性；

定向耦合器，用于在双向辐射天线与射频电缆之间耦合信号；

所述双向辐射天线与定向耦合器共同集成于同一金属底板上；

所述耦合辐射单元设有悬挂于廊道周壁的悬挂件。

2.根据权利要求1所述的廊道移动通信覆盖分布系统，其特征在于，所述耦合辐射单元还包括双频合路器，用于对两个频段的信号进行合路；所述双向辐射天线包括两个分属不同频段的辐射元件；信号上行时，来自空间的信号经双向辐射天线的两个辐射元件接收后，经定向耦合器耦合，由合路器进行合路传输给射频电缆；信号下行时，射频电缆的信号经该合路器分路后，经定向耦合器耦合到双向辐射天线的两个辐射元件中，由两个辐射元件向空间发射。

3.根据权利要求2所述的廊道移动通信覆盖分布系统，其特征在于，所述耦合器形成于金属底板上，其一侧设有形成于金属底板上的所述双频合路器，另一侧竖立一介质基板，该介质基板印制有所述双向辐射天线。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的廊道移动通信覆盖分布系统，其特征在于：所述若干接入节点呈等距设置。

5.根据权利要求1至3中任意一项所述的廊道移动通信覆盖分布系统，其特征在于：所述信号源为直放站、宏基站、微基站、射频拉远单元中任意之一。

6.根据权利要求2所述的廊道移动通信覆盖分布系统，其特征在于：所述两个频段的范围分别为790～960MHz和1710～2700MHz。

7.根据权利要求1至3中任意一项所述的廊道移动通信覆盖分布系统，其特征在于，所述信号源个数为两个，置于所述射频电缆的两端进行双向信号传输。

8.一种耦合辐射单元，其特征在于，所述耦合辐射单元包括：

双向辐射天线，用于完成空中的双向信号覆盖，具有对于各种墙壁反射不敏感的特性；

定向耦合器，用于在双向辐射天线与射频电缆之间耦合信号；

所述双向辐射天线与定向耦合器共同集成于同一金属底板上。

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