高铁GSMR系统场强测试及优化

高铁GSM-R系统场强测试及优吴浠桥中铁二院工程集团有限责任公司【摘要】为满足铁路信息化需要、调度指挥和安全生产需要、高速铁路和客运专线特殊需要及技术发展需要，合数字移动通信网络（GSM-R系统）十分必要。文章根据对一条在建铁路进行的GSM-R覆盖模拟无线测试，对 计进行优化，保证了无线信号的高质量覆盖。【关键词】GSM-R 覆盖 优化1前言中国铁路移动通信从无到有，从模拟到数字，从单 一业务到多业务再到综合业务，既是铁路运输发展的需 要，也是通信技术进步的趋势。随着高铁技术的发展，为 实现铁路各种移动信息资源采集、传输（例如车次号， 调度命令等），发展GSM-R这种综合业务网络平台是必 然的。GSM-R网络平台能为现代化的调度、指挥、控制 提供通信工具和手段，使铁路各级生产和管理人员通过 GSM-R网络共享全路范围内生产和管理领域的信息。为了满足铁路的各种需求和保证正常运营，要求无 线信号要始终保持高质量和稳定，能在铁路沿线实现很好 的无线场强覆盖。为实现这一目标，GSM-R网络无线设 计及优化非常重要。首先根据高铁线路、地形等情况，在 铁路沿线基站布点，然后根据布点情况选择典型位置，在 现场进行GSM-R模拟测试，同时根据测试结果选择相应 的传播模型，对GSM-R系统进行优化设计和调整，保证 场强达到铁道部标准。本文就是按照以上流程，对一条在建的铁路进行的GSM-R覆盖模拟无线测试，然后根据测试结果对原有无2GSM-R覆盖模拟无线测试GSM-R覆盖模拟无线测试，不仅为保证量覆盖提供了依据，而且为今后低成本高信号设计提供了测试数据依据和积累设计经验，络无线设计技术不断进步和建设成本不断降低2.1 GSM-R覆盖模拟无线测试的的主要设（1）发射设备：功率放大器（图1）、发生器、全向天线、通过式功率计（图2）等（2）接收设备：场强测量仪、GPS+车轮记本电脑、接收天线等。弱，经常小于-85dBm，但之后信号接受电平增强，逐渐升高，但都低于-80dBm。图2 通过式功率计图3GSM-R下行频段的干扰测试现场测试步骤（1）根据既有设计文件，选择有代表性的地点，确 射天线的安装高度及方式，测试并记录该地点的GPS；（2）进行GSM-R频段频率的扫描，确认周边地区是对GSM-R频段存在干扰，并采用一个无干扰的频点作试频点；（3）将接收系统连接到测试天线上，检查更大的范 是否存在同频段的干扰；（4）连接发射系统，设置发射频率，用通过式功率 试发射功率和反射功率；（5）利用接收系统在发射点处的测 果，确认发射系统正常工作；（6）开始测试并将测试记录文件存图4GSM-R上行频段的干扰测试测试结果图3 、图4 和图5 为现场某点的测试（1）其中MS天线修正因子为：（2）丘陵地因子：Kh=-(-5.7+0.024*h+6.96*lg(h)+7.2 h为 丘陵平均高度。图6，图7为模拟的路径损耗随MS离基站距离变化而 变化的情况，模拟的条件：GSM-R的频率为930MHz，基 站天线高度为25m，移动台高度为4m。从图6，图7可以得到：当路径损耗为130dBm时，覆 盖距离大约为2公里，与测试结果的比较接近，同时丘陵高度越高，路径损耗越大，这样在以后的设计中，可以参 考Hata模型进行初步设计。为了更好保证设计质量，使无线场强覆盖达到95以上的标准，就需要对模型进行校准。图6丘陵平均高3m的路径损耗4 方案调整在测试中，某些地段的无线信号覆盖质量不好，所以根据GSM-R无线测试结果可以对原有无线设计进行调 整和优化，这样才能保证得到高质量无线信号。图8就是 其中一点的场强测试结果。从图7可以看出在37公里的地方，场强变化幅度大， 不利于用无线电波来进行通信，分析其主要原因如下：（1）发射点位于一个深路堑附近，并且此处处于一图7 丘陵平均高5m的路径损耗道中央，周围有小山坡阻挡，导致无线电波在此地形以知道由于目前的GSM-R频段与中国移动共用，所以在开始调测和全线开通之前，有必要进行频率测试，检查是 否有频率干扰，保证GSM-R频段为铁路通信专用。（2）在当测试手机上下坡时信号会产生明显的遮挡 效应，设计时应注意提高低处的定向天线挂高和倾角，宜 在上下坡拐角处设置基站；当在弯曲线路上出现连续的沟 堑线路时，无线电波传播距离大概23公里。（3）无线网络设计需要对现场进行勘查，同时对现 场特殊地段进行模拟发射和接收测试，然后根据所得数据 结合电子地图，对模型进行校准，这样才能保障铁路无线通信的畅通。反射、绕射、衍射现象严重，影响GSM-R系统的场强质量。（2）发射天线高度不够，部分电波信号被阻挡，导 处某些地段的无线电波信号较弱。（3）发射中采用了全向天线，电波信号各个方向的强一致，部分电波信号未受山体阻挡，直接传播到远导致远处无线电波信号较强。解决措施如下：（1）增高天线的发射高度，让大部分无线电波信号 挡的直接传送到发射点。（2）采用定向天线，更好控制无线电波的方向及覆 围，控制无线电波在有效范围内的传播。（3）基站的选址尽量不要放在地形复杂点（例如有 的深路堑），可放在山坡上或者地形开阔区。参考文献：1 张威. GSM网络优化原理与工程M. 北京: 人民邮 电出版社, 2003.2 吴浠桥,等. GSM-R系统的无线覆盖理论分析J. 铁道工 程学报, 2007(12).3 孙儒石,等. GSM数字移动通信工程M. 北京: 人民邮电 出版社, 1998.结论（1）通过对现场的GSM-R模拟发射和接收测试，可