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摘要：隧道移动通信信号差成为相关部门亟待解决的问题。本文首先从隧道的特点出发，分析移动通信信号隧道覆盖的原则，然后提出信号源和天线系统两个需要注意的问题，并针对不同差长短的隧道提出信号覆盖问题的解决方案，以期为实际隧道信号覆盖工作提供参考。
关键词：移动通信；信号；隧道覆盖；解决对策
目前，移动通信网络基本实现全覆盖，其目标是让大众在使用移动信号时可以无缝衔接，打破空间限制，实现随时通信，这对通信网络在城市空间的覆盖提出了更高的要求。实际工作中，移动通信网络覆盖的难点主要体现在一些典型区域，尤其是针对长度较长、弯道较多的隧道部分。
1 结合隧道特点分析移动信号覆盖的原则
从我国交通网络布置现状来看，为了缓解交通压力，隧道出行变得越来越普遍，但由于隧道内部有电磁波信号的干扰，对通讯信号会在一定程度上产生屏蔽，隧道内部移动通信信号的全面覆盖成为亟待解决的问题。
1.1 隧道的特点
①隧道是一个相对封闭的空间，信号传输不像开阔空间那么简单快捷，需要对其采取内部信号覆盖的方式；②隧道主要是供车辆通行，移动通信信号的使用者多为车内用户，实际业务量并不高；③不同类型、不同用途的隧道长度不同、宽窄不一，铁路、公路和地铁隧道的信号覆盖技术需有所区别；④隧道内部环境差异较大，不同环境下设备功能的发挥也不一致，针对特殊地段还要考虑到防震设计。
针对其不同的隧道特点，移动通信信号的覆盖需要采用不同的解决方案。铁路隧道和地铁隧道在设计时，一般将宽度设计的比较狭窄，除火车和地铁经过时占据的空间外，额外空间较小，因此，对移动信号传输的影响也比较大。相比来说，公路隧道的空间较为宽敞，汽车通过时占据的空间在隧道内部空间的占比不大，天线系统的安装也较为简便，可以通过增加天线尺寸来获取移动信号传输增益。
1.2 移动通信信号隧道覆盖的原则
结合隧道特点，在进行隧道移动通信信号覆盖时要按照因“距”制宜的原则，根据隧道环境、隧道长度等选择覆盖方案，同时要考虑到灵活、经济的原则。例如，针对比较短距离的隧道，可直接在隧道口接入普通天线系统进行信号覆盖。针对较长的隧道则采用基站和分布式天线系统来提高信号传输的有效性。
2 移动通信信号隧道覆盖需注意的问题
2.1 隧道覆盖信号源的选择
（1）蜂窝基站。信号源的选择是隧道信号覆盖工作的重点，目前主要采用的信号基站是宏蜂窝基站，其优势是提供的信道资源比较多，属于覆盖能力较强的单个基站，扩容也比较方便；但其缺点是在进行信号覆盖时，需要用电缆将信号从机房引出，增加了传输过程中的馈线损耗，对机房设备的要求比较高，投资费用较大，且美观性不足。如果隧道信号对容量要求不是很高，可以采用微峰窝基站代替宏蜂窝基站，减少设备占用空间，降低设备成本，增加整体美观性。
（2）直放站。直放站主要有无线直放站和光纤直放站两类，一般用于弥补网络盲点，其成本低廉、调整方便，但会在一定程度上影响网络质量。
（3）射频拉远基站。射频拉远基站与微蜂窝基站的优点相似，占用空间小，费用相对较低，且射频拉远基站可以与大功率的微蜂窝基站替代使用，在提供用户容量的同时，不会影响网络质量。
2.2 隧道覆盖天线系统的选择
天线系统的选择主要有单根天线、同轴馈电无源分布式天线以及光纤馈电有源分布式天线三类系统。单根天线信号覆盖是最为简单的方案，适合距离比较短的隧道，经济实用。同轴馈电无源分布式天线是单根天线的增强版，安装比较简便，设计也相对灵活，成本不会过高。在这种分布模式下，同轴馈管的损耗较低，且如果条件许可，可选用增益能力强的天线进行覆盖，从而提高隧道信号覆盖范围。光纤馈电有源分布式天线系统则主要应用于复杂的隧道环境，因为复杂的环境下，电缆的安装工作比较困难，而该系统在内部安装的电缆比较少，可以采用偏细的电缆，也可以用光缆来减轻隧道内电磁波的干扰，用灵活的方式应对复杂环境，但毋庸置疑成本也比较高。
2.3 不同小区间的切换同题
隧道覆盖针对的客户是高速移动中的汽车中的乘客，要保证车辆进入隧道后顺利切换是一个重要的问题。如果信源使用直放站，那么隧道内外属于同一小区，不存在切换问题。如果信源使用微蜂窝、宏蜂窗时，在列车进入隧道后，隧道外小区信号电平急剧下降，很可能由于不能及时切换发生掉话。因此，在制定隧道信号覆盖方案时，应注意以下几点：
（1）同时对隧道内外进行覆盖，保证隧道内外不同小区间信号有足够的重晕覆盖区域；
（2）天线选择时选择前后比较小的天线来覆盖；
（3）隧道外小区可以启用电平快速下降的切换算法，使得电平在快速下降时能够及时切换到其他小区以免掉话。
3 移动通信信号隧道覆盖问题的解决方法
结合以上对隧道特点的分析，按照因“距”制宜、经济实用的原则，具体探讨一下针对不同长度的隧道，如何解决移动通信信号覆盖的问题。在实际工作中，隧道信号覆盖需要基站和天线系统的配合，宏蜂窝基站、微蜂窝基站、直放站以及前文提到的单根天线、同轴无源分布式天线和光馈有源电缆系统。
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图1 为宏蜂窝基站与直放站的隧道覆盖组合示意图。
微基站和直放站的选择直接关系到隧道覆盖信号源的稳定性，二者的选用标准主要依靠隧道口的信号强度，以及隧道口是否具备可以利用的传输线路。一般情况下，如果隧道口附近的信号电平在-80dBm（分贝毫X）以下，信号源一般选择微基站；如果隧道口附近的信号电平在-80dBm（分贝毫X）以上，信号源可以选择微基站也可以选择直放站，在这种情况下，需要根据传输难度进一步确定基站的选择，因为直放站对隔离度的要求比较高，微基站则相对容易一些，系统容量能够有所提升。目前直放站用的比较少。
3.1 短隧道移动通信信号的覆盖方案
短隧道一般是指长度小于100m的隧道，在规划短隧道的信号覆盖时，不仅要考虑隧道内部覆盖，还要考虑到隧道周围区域。如果一定区域内存在多个短隧道，且隧道之间的距离不大，那么可以采用在隧道与隧道之间建基站的方法。这种情况一般采用微基站比较多，利用增益为5dBi的双向天线，为了保证信号的传输效率，建议在隧道口布置天线，这样一来，不需要对周围环境做大规模改变，便于施工。如果只是单个短隧道也可以从附近基站引一个扇区对隧道直接进行覆盖。
3.2 中等长度隧道移动通信信号的覆盖方案
对于长度在100m与500m之间的中长隧道，要充分考察隧道口的电平与信号传输现状，根据隧道实际长度选择微基站，天线系统可采用单个高增益天线。如果隧道中有弯道的，尽可能在隧道弯道处使用两副天线来进行覆盖。
3.3 长隧道移动通信信号的覆盖方案
对于长度在500m以上的长隧道，可以利用分布式天线系统进行移动通信信号的覆盖，也可以借助泄漏电缆进行。信号源可以选用如下方式：①微蜂窝基站覆盖；②射频拉远BBU+RRU覆盖（光纤拉远）。
4 结语
综上所述，隧道的封闭式环境阻碍了移动通信信号的传输，在进行信号覆盖工作时，必须结合隧道的环境、长度和特点，采用不同的覆盖方案，同时考虑交通工具对隧道空间的影响，充分利用基站、天线系统和泄露电缆的配合，因“距”制宜。随着移动通信技术的不断发展，隧道网络信号的覆盖必然还会面临着更高的要求，必须不断探索、不断创新。
参考文献：
[1]胡昌桂、刘建宇.公众移动通信系统铁路隧道覆盖工程建设方案探讨[J]；铁路通信信号工程技术；2009年02期
[2]马宁.GSM与GSM-R之异同及GSM-R在高速铁路上的应用[J]；武汉船舶职业技术学院学报；2009年05期