一、概述
對(duì)重要的公路、鐵路實(shí)現(xiàn)全線覆蓋是運(yùn)營商提高網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，是提高綜合競爭力的一個(gè)有力手段。從交通角度來看，目前大多數(shù)隧道的目的是覆蓋盲區(qū)，因此需要結(jié)合交通線路的覆蓋設(shè)計(jì)來制訂專門的隧道覆蓋解決方案。
隧道覆蓋主要分為鐵路隧道、公路隧道、地鐵隧道等，每種隧道具有不同的特點(diǎn)，一般來說公路隧道比較寬敞，對(duì)隧道里面的覆蓋狀況，有車通過與無車通過時(shí)差別不大。車輛通過時(shí)，隧道內(nèi)剩余空間較大，可根據(jù)實(shí)際情況選擇尺寸大一些的天線，以獲取較高的增益，使覆蓋范圍更大。而鐵路隧道一般來說要狹窄一些，特別是當(dāng)火車經(jīng)過時(shí)，被火車填充后所剩余的空間很小，火車對(duì)隧道的填充會(huì)對(duì)信號(hào)的傳播產(chǎn)生較大的影響，且天線系統(tǒng)的安裝空間有限，使天線的尺寸和增益受到很大的限制。另外，不管是哪種隧道，都存在長短不一的狀況，短的隧道只有幾百米，而長的隧道有十幾公里。在解決短隧道覆蓋時(shí)，可采用靈活經(jīng)濟(jì)的手段，如在隧道口附近用普通的天線向隧道里進(jìn)行覆蓋。但是，這些手段可能在解決長隧道覆蓋時(shí)不起作用，對(duì)于長隧道的覆蓋必須采取其它一些手段。因此，對(duì)于每段隧道的解決方案可能都會(huì)有所區(qū)別，必須根據(jù)實(shí)際情況來選定覆蓋解決方案。
在進(jìn)行隧道覆蓋規(guī)劃之前，一般需要知道以下數(shù)據(jù)：
隧道長度 、隧道寬度、隧道孔數(shù)（1、2）、覆蓋概率（50%、90%、95%、98%、99%）、隧道結(jié)構(gòu)（金屬、混凝土）、載頻數(shù)目、隧道中最小接收電平（一般為-85dBm到-102dBm）、隧道孔間距、AC/DC是否可用、墻壁能否打孔、隧道入口處的信號(hào)電平、隧道內(nèi)部已有信號(hào)電平等。
二、隧道覆蓋的信號(hào)源選擇
為了提供隧道覆蓋，一個(gè)GSM信號(hào)源與一套分布式系統(tǒng)是必要的。信號(hào)源的選擇，需要根據(jù)隧道附近的無線覆蓋狀況和傳輸、話務(wù)、現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等情況來決定。隧道覆蓋所采用的信號(hào)源包括宏蜂窩基站、微蜂窩基站、直放站等。
對(duì)于鐵路、公路隧道覆蓋來說，由于其話務(wù)量小，宏蜂窩基站作為信號(hào)源較為少用。但是，在城市地鐵隧道中，人流量大，話務(wù)量也高，這種場合不僅要覆蓋站臺(tái)，而且還要覆蓋鐵路系統(tǒng)出口等地方，可采用容量較大的宏蜂窩基站。
使用宏蜂窩基站的優(yōu)點(diǎn)是可以提供更多的信道資源、擴(kuò)容較為容易、單個(gè)基站覆蓋能力強(qiáng)；缺點(diǎn)是需要用電纜從BTS設(shè)備所在的機(jī)房引入信號(hào)覆蓋隧道、增加了饋線損耗、需要較大的機(jī)房等配套設(shè)備、總的投資費(fèi)用高。
對(duì)容量要求不是很高的隧道覆蓋，可采用微峰窩基站。使用微蜂窩基站的優(yōu)點(diǎn)是所需設(shè)備空間小、所需配套設(shè)備少、總的投資費(fèi)用低。
如果附近有信號(hào)源可以利用，則可采用無線直放站來作為隧道覆蓋的信號(hào)源。采用直放站往往是網(wǎng)絡(luò)拓展的第一步，在網(wǎng)絡(luò)容量上升后再用GSM基站來替換。采用直放站作為信號(hào)源的優(yōu)點(diǎn)包括：無需傳輸、綜合成本低、可將遠(yuǎn)處的話務(wù)帶給施主小區(qū)，使小區(qū)的信道利用率更高、安裝速度快等。無線直放站有寬帶直放站和選頻直放站兩種，采用無線直放站會(huì)使得網(wǎng)絡(luò)管理復(fù)雜度增加，不便維護(hù)，另外在采用選頻直放站時(shí)，施主小區(qū)的頻率發(fā)生變更后，直放站的頻率也要進(jìn)行調(diào)整，不利于整網(wǎng)規(guī)劃和優(yōu)化，施主天線和重發(fā)天線需要有足夠的隔離度，造成安裝空間上有些困難等缺點(diǎn)。除采用無線直放站以之外，也可采用光纖直放站作為信號(hào)源對(duì)隧道進(jìn)行覆蓋。
在實(shí)際工程之中，必須根據(jù)隧道長度、隧道附近的覆蓋狀況、基站分布、話務(wù)分布、建站條件等因素選擇信號(hào)源，微蜂窩基站和直放站是隧道覆蓋建設(shè)常用的信號(hào)源。
三、隧道覆蓋的天饋系統(tǒng)選擇
在選擇好了GSM信號(hào)源之后，則必須根據(jù)實(shí)際情況配置天饋系統(tǒng)，對(duì)隧道進(jìn)行覆蓋。通常有三種不同配置的天饋系統(tǒng)：同軸饋電無源分布式天線、光纖饋電有源分布式天線、泄漏電纜。
1、同軸饋電無源分布式天線
這種覆蓋方案的設(shè)計(jì)比較靈活、價(jià)格相對(duì)低、安裝較方便。同軸電纜的饋管衰減較小，天線增益的選擇主要取決于安裝條件，在條件許可的情況下，可選用增益相對(duì)較高的天線，來提高覆蓋范圍。該方案的簡化版就是采用單根天線對(duì)隧道進(jìn)行覆蓋，對(duì)于較短的隧道來說，這種方案確實(shí)是一種低成本解決方案。
2、光纖饋電有源分布式天線系統(tǒng)
在某些復(fù)雜的隧道覆蓋環(huán)境中，可采用光纖饋電有源分布式天線系統(tǒng)來替代同軸饋電無源分布式天線系統(tǒng)。它更適用于覆蓋地下隧道（地鐵隧道）和站臺(tái)。采用光纖饋電有源分布式天線系統(tǒng)的主要好處包括在室內(nèi)安裝的電纜數(shù)減少、可適用更細(xì)的電纜、采用光纜可降低電磁干擾、在復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)中設(shè)計(jì)更靈活等，缺點(diǎn)是成本高。
3、泄露電纜
采用泄漏電纜進(jìn)行隧道覆蓋，是一種最為常用的方法，這種方法的好處在于：
可減小信號(hào)陰影和遮擋，在復(fù)雜的隧道中采用分布式天線，手機(jī)與某特定天線之間可能會(huì)受到遮擋，導(dǎo)致覆蓋不好；
信號(hào)波動(dòng)范圍減少，與其它天線系統(tǒng)相比，隧道內(nèi)信號(hào)覆蓋均勻；
可對(duì)多種服務(wù)同時(shí)提供覆蓋，泄漏電纜本質(zhì)上是寬帶系統(tǒng)，多種不同的無線系統(tǒng)可以共享同一泄漏電纜，考慮到在隧道中經(jīng)常使用某些無線系統(tǒng)（尋呼系統(tǒng)、告警系統(tǒng)、廣播等），采用共享一條泄漏電纜的方法，可省去架設(shè)多條天線的工程。
泄漏電纜覆蓋設(shè)計(jì)是一項(xiàng)非常成熟的技術(shù)，其設(shè)計(jì)方案相對(duì)簡單，本文不作重點(diǎn)分析。下面重點(diǎn)分析采用普通同軸饋電無源分布式天線進(jìn)行隧道覆蓋的設(shè)計(jì)方案。
四、隧道的無線傳播
無線電波在隧道中傳播時(shí)具有隧道效應(yīng)，信號(hào)傳播是墻壁反射與直射的結(jié)果，其中直射為主要分量。華為公司基于ITU－R建議，根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)傳播模型進(jìn)行了修正，得出一簡單實(shí)用的隧道傳播模型，用于進(jìn)行隧道覆蓋設(shè)計(jì)，該傳播模型為：
Lpath=20lgf 30lgd-8dB
其中：
f：頻率（MHz）
d：距離（米）
