高铁GSM_R系统场强测试及优化.doc

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2 GSM-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3 GSM-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4 GSM-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 3～ 7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2～3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。