高鐵GSMR系統(tǒng)場強(qiáng)測試及優(yōu)化

1、高鐵gsm-r系統(tǒng)場強(qiáng)測試及優(yōu)吳浠橋中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司【摘要】為滿足鐵路信息化需要、調(diào)度指揮和安全生產(chǎn)需要、高速鐵路和客運專線特殊需要及技術(shù)發(fā)展需要，合數(shù)字移動通信網(wǎng)絡(luò)（gsm-r系統(tǒng)）十分必要。文章根據(jù)對一條在建鐵路進(jìn)行的gsm-r覆蓋模擬無線測試，對 計進(jìn)行優(yōu)化，保證了無線信號的高質(zhì)量覆蓋?！娟P(guān)鍵詞】gsm-r 覆蓋 優(yōu)化1前言中國鐵路移動通信從無到有，從模擬到數(shù)字，從單 一業(yè)務(wù)到多業(yè)務(wù)再到綜合業(yè)務(wù)，既是鐵路運輸發(fā)展的需 要，也是通信技術(shù)進(jìn)步的趨勢。隨著高鐵技術(shù)的發(fā)展，為 實現(xiàn)鐵路各種移動信息資源采集、傳輸（例如車次號， 調(diào)度命令等），發(fā)展gsm-r這種綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)平臺是必 然的

2、。gsm-r網(wǎng)絡(luò)平臺能為現(xiàn)代化的調(diào)度、指揮、控制 提供通信工具和手段，使鐵路各級生產(chǎn)和管理人員通過 gsm-r網(wǎng)絡(luò)共享全路范圍內(nèi)生產(chǎn)和管理領(lǐng)域的信息。為了滿足鐵路的各種需求和保證正常運營，要求無 線信號要始終保持高質(zhì)量和穩(wěn)定，能在鐵路沿線實現(xiàn)很好 的無線場強(qiáng)覆蓋。為實現(xiàn)這一目標(biāo)，gsm-r網(wǎng)絡(luò)無線設(shè) 計及優(yōu)化非常重要。首先根據(jù)高鐵線路、地形等情況，在 鐵路沿線基站布點，然后根據(jù)布點情況選擇典型位置，在 現(xiàn)場進(jìn)行g(shù)sm-r模擬測試，同時根據(jù)測試結(jié)果選擇相應(yīng) 的傳播模型，對gsm-r系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計和調(diào)整，保證 場強(qiáng)達(dá)到鐵道部標(biāo)準(zhǔn)。本文就是按照以上流程，對一條在建的鐵路進(jìn)行的gsm-r覆蓋模擬無線

3、測試，然后根據(jù)測試結(jié)果對原有無2gsm-r覆蓋模擬無線測試gsm-r覆蓋模擬無線測試，不僅為保證量覆蓋提供了依據(jù)，而且為今后低成本高信號設(shè)計提供了測試數(shù)據(jù)依據(jù)和積累設(shè)計經(jīng)驗，絡(luò)無線設(shè)計技術(shù)不斷進(jìn)步和建設(shè)成本不斷降低2.1 gsm-r覆蓋模擬無線測試的的主要設(shè)（1）發(fā)射設(shè)備：功率放大器（圖1）、發(fā)生器、全向天線、通過式功率計（圖2）等（2）接收設(shè)備：場強(qiáng)測量儀、gps+車輪記本電腦、接收天線等。弱，經(jīng)常小于-85dbm，但之后信號接受電平增強(qiáng)，逐漸升高，但都低于-80dbm。圖2 通過式功率計圖3gsm-r下行頻段的干擾測試現(xiàn)場測試步驟（1）根據(jù)既有設(shè)計文件，選擇有代表性的地點，確 射天線的安裝

4、高度及方式，測試并記錄該地點的gps；（2）進(jìn)行g(shù)sm-r頻段頻率的掃描，確認(rèn)周邊地區(qū)是對gsm-r頻段存在干擾，并采用一個無干擾的頻點作試頻點；（3）將接收系統(tǒng)連接到測試天線上，檢查更大的范 是否存在同頻段的干擾；（4）連接發(fā)射系統(tǒng)，設(shè)置發(fā)射頻率，用通過式功率 試發(fā)射功率和反射功率；（5）利用接收系統(tǒng)在發(fā)射點處的測 果，確認(rèn)發(fā)射系統(tǒng)正常工作；（6）開始測試并將測試記錄文件存圖4gsm-r上行頻段的干擾測試測試結(jié)果圖3 、圖4 和圖5 為現(xiàn)場某點的測試（1）其中ms天線修正因子為：（2）丘陵地因子：kh=-(-5.7+0.024*h+6.96*lg(h)+7.2 h為 丘陵平均高度。圖6，圖7

5、為模擬的路徑損耗隨ms離基站距離變化而 變化的情況，模擬的條件：gsm-r的頻率為930mhz，基 站天線高度為25m，移動臺高度為4m。從圖6，圖7可以得到：當(dāng)路徑損耗為130dbm時，覆 蓋距離大約為2公里，與測試結(jié)果的比較接近，同時丘陵高度越高，路徑損耗越大，這樣在以后的設(shè)計中，可以參 考hata模型進(jìn)行初步設(shè)計。為了更好保證設(shè)計質(zhì)量，使無線場強(qiáng)覆蓋達(dá)到95以上的標(biāo)準(zhǔn)，就需要對模型進(jìn)行校準(zhǔn)。圖6丘陵平均高3m的路徑損耗4 方案調(diào)整在測試中，某些地段的無線信號覆蓋質(zhì)量不好，所以根據(jù)gsm-r無線測試結(jié)果可以對原有無線設(shè)計進(jìn)行調(diào) 整和優(yōu)化，這樣才能保證得到高質(zhì)量無線信號。圖8就是 其中一點的

6、場強(qiáng)測試結(jié)果。從圖7可以看出在37公里的地方，場強(qiáng)變化幅度大， 不利于用無線電波來進(jìn)行通信，分析其主要原因如下：（1）發(fā)射點位于一個深路塹附近，并且此處處于一圖7 丘陵平均高5m的路徑損耗道中央，周圍有小山坡阻擋，導(dǎo)致無線電波在此地形以知道由于目前的gsm-r頻段與中國移動共用，所以在開始調(diào)測和全線開通之前，有必要進(jìn)行頻率測試，檢查是 否有頻率干擾，保證gsm-r頻段為鐵路通信專用。（2）在當(dāng)測試手機(jī)上下坡時信號會產(chǎn)生明顯的遮擋 效應(yīng)，設(shè)計時應(yīng)注意提高低處的定向天線掛高和傾角，宜 在上下坡拐角處設(shè)置基站；當(dāng)在彎曲線路上出現(xiàn)連續(xù)的溝 塹線路時，無線電波傳播距離大概23公里。（3）無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計需要

7、對現(xiàn)場進(jìn)行勘查，同時對現(xiàn) 場特殊地段進(jìn)行模擬發(fā)射和接收測試，然后根據(jù)所得數(shù)據(jù) 結(jié)合電子地圖，對模型進(jìn)行校準(zhǔn)，這樣才能保障鐵路無線通信的暢通。反射、繞射、衍射現(xiàn)象嚴(yán)重，影響gsm-r系統(tǒng)的場強(qiáng)質(zhì)量。（2）發(fā)射天線高度不夠，部分電波信號被阻擋，導(dǎo) 處某些地段的無線電波信號較弱。（3）發(fā)射中采用了全向天線，電波信號各個方向的強(qiáng)一致，部分電波信號未受山體阻擋，直接傳播到遠(yuǎn)導(dǎo)致遠(yuǎn)處無線電波信號較強(qiáng)。解決措施如下：（1）增高天線的發(fā)射高度，讓大部分無線電波信號 擋的直接傳送到發(fā)射點。（2）采用定向天線，更好控制無線電波的方向及覆 圍，控制無線電波在有效范圍內(nèi)的傳播。（3）基站的選址盡量不要放在地形復(fù)雜點（例如有 的深路塹），可放在山坡上或者地形開闊區(qū)。參考文獻(xiàn)：1 張威. gsm網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化原理與工程m. 北京: 人民郵 電出版社, 2003.2