Technological Perspective技术广角浅论铁路无线通信系统场强测试(北京全路通信信号研究设计院高建平)摘要：本文介绍了铁路运营维护中无线场强测试方法，研究了GSM一R系统无线场强测试系统构建、数据处理方法及测试天线安装中的注意事项。Abstract:This paper introduces RF field measurement in railway operation and maintenance,makesresearch on RF field measurement system construction of GSM-R system,data solutions and matters to beattended to in fixing test antenna.Key words:RF field measurement,GSM-R,and Test scheme1前言采用测试手机选择/重选BCCH方式确定测试频率随着150MHz无线列调系统在铁路无线通信市时，测试数据只有当前最强的几个信号（取决于所场的退出，目前铁路无线通信系统基本分为2大类配置的接收机数量)，部分区域测试数据不能体现临型：GSM-R铁路数字移动通信系统和450MHz无近基站无线场强覆盖情况。线列调通信系统。目前，我国既有铁路无线调度系由于机车无线综合电台CIR设备实际应用与统大部分为450MHz无线列调通信系统，新建铁路测试手机在网络中对服务小区的选择/重选方式均采用GSM-R铁路移动通信系统。GSM-R铁路相同，如在A2-A3基站间服务小区的切换均为数字移动通信系统已在大秦线、青藏线和胶济线投A2(1001)一A4(1009)一A3(1005),因此，建议采人使用。用测试手机对服务小区选择/重选的方式选择测试为保证铁路通信系统正常工作，铁路运营维护频率。单位每年需对主要运营线路的无线场强进行测量。表1基于测试手机选择/重选与系统预置BCCH方式2GSM-R场强测试测试结果差异表根据我国GSM一R建设和运营情况并借鉴欧洲类别图形GSM一R经验，为保障铁路的运行安全，铁路部门A2A3A4确定在铁路沿线的无线通信系统采用GSM一R单网1001下、.100910051009实际覆盖交织覆盖方式。2.1测试频率选择在GSM-R系统场强进行测试时，应选择A2A3A4系统预置1005木1009基站的BCCH信道测试作为本基站的测试频率，BCCH方式GSM-R系统共有19个载频，在工程设计中，根据电磁环境测试和用户需求确定基站BCCH信道，19A2A3A4选择/重选100910051009个频率均可作为BCCH信道。BCCH信道可根据BCCH方式测试手机采用锁频和自动小区选择/重选2种工作测试结果方式进行确定，也可根据GSM一R系统网管信息，将各基站位置及所用BCCH信道预置在测试系统2.2场强覆盖测试距离中。确定基站BCCH的方式不同，测试结果会存在由于铁路线地形复杂，GSM一R基站参数（发一定差异，参见表1。射功率、天线挂高、天线增益、方向角)不同，采用系统预置BCCH方式确定测试频率进行测GSM一R载频覆盖信号的强弱会对机车的小区切换试时，测试数据能显示出在规定范围内的场强覆盖产生影响，机车在其他小区运行时会产生同频、邻电平，但测试不出GSM一R基站越区覆盖的信号，频干扰，因此，需对基站载频的场强覆盖测试一定的距离，以确定本基站对邻站的影响。间的6个区间的电平信号。对于切换的影响：小区在GSM-R系统配置中2.3定位与对标本服务仅与相邻小区为邻区（只考虑线路中，不考在对无线场强覆盖进行测试时，测试电平需与虑编组场和多线交汇情况)，GSM一R切换区域理测试位置同时记录，以便于分析铁路沿线的覆盖电想位置应在两基站之间正中位置。当两基站之间正平。目前，测试系统采用的计距装置为GPS+距离中位置基站信号大小不同，会导致机车在不同位置脉冲传感器，距离脉冲传感器用于确定列车的具体切换频率。位置，GPS根据预置位置信息校正距离脉冲传感器对于越区干扰：当某基站发射信号较强，天线产生的误差。目前使用的GPS数据输出为20Hz,架设较高，天线俯仰角较大，越区信号较强时，会列车运行在350km/h时，GPS误差为5m(不考虑在GSM一R系统内部产生干扰，在应用中具体表现GPS固有误差)。为信号电平高，话音质量差，数据误码率高，数据利用GPS校正距离脉冲传感器产生的误差，需传输速率低及终端掉线。要预置GPS与公里标的对应数据。现有的电务测试GSM-R基站天线高度按40m计，发射功率按车通信信号测试设备同机、同时工作时，信号系统50W计，天线增益按18dBi计，馈线损耗按-10dB可根据预置的信号机、绝缘节、ATP、车站等铁路计，基站间距按3km计，机车天线高度按4.5m计，基础信息的公里标与GPS对应信息，提高机车位置根据Okumura公式：信息的准确度。通信测试系统与信号系统共享位置Lb=69.55+26.161gf-13.821gHb-信息，建议在通信系统单独测试时，同样将测试车aHm+(44.9-6.551gH)1gd挂在机次位置，测试系统与机车信号连通，并在测式中：试系统中预置绝缘节的公里标与GPS信息，以提高L。—市区准平滑地形电波传播损耗中值(dB)通信系统测试准确度。GSM-R在距基站1.5kmT0处，GSM-R电场强测试需进行多次，以减少测试中偶然因素平为-71.6dBm,4.5kmT1处电平为-88dBm,对测试结果的影响。由于目前采用的定位装置存在7.5kmT2处电平为-95.7dBm,参见图1。一定误差，如GPS固有误差、GPS数据传输与处理时延、距离脉冲传感器累计误差等，以及外界参照物数量与分布（如青藏线区间无绝缘节、ATP等对标参照物)，因此，在各次测试时由定位引起的电平.5km5km-4.5km误差，需在后期数据处理中进行校正。数据处理中，建议在各基站100m范围内查找图1场强覆盖距离示意图本基站电平最大值，以电平最大值作为本基站的起根据《铁路GSM一R数字移动通信工程设计暂始位置对应处理各次测试数据。由于基站参数不同，行规定》铁建设[200792号，当GSM-R同频干电平最大值并不一定是基站位置，以电平最大值作扰C/I>12dB时，满足铁路应用要求。在距基站为本基站的起始位置仅适用于不同测试数据之间对N4.5km即N+1与N+2基站中间T1处，基站N标，不能用于测试位置校正。电平信号为-88dBm,N+1与N+2基站电平信号2.4场强测试系统均为-71.6dBm,基站N对N+2的影响为C/I=根据GSM-R系统无线场强覆盖测试功能要求，(-71.6dBm)-(-88dBm)=16.4dB>12dB,T2处基测试系统应由场强测试接收机、测试手机、定位装站N对基站N+3的影响为C/I=24.1dB置及数据处理设备等基本单元组成。在后期数据分注：Okumura公式采用郊区开阔地电波传播损析中发现弱场时，需根据现场地形分析弱场形成原耗公式，地形修正参数不影响推算结果。因，进而提出解决弱场的初步方案，因此，无线场根据以上理论计算，场强测试距离≥4.5km时，强测试系统应增加电子地图、工务数据信息及用于即可满足测试需要，由于GSM一R基站参数、铁路记录测试现场地形信息的摄像机等，参见图2。线走向等外界环境复杂，因此，建议GSM一R场强图2仅表示GSM-R系统无线场强测试系统所测试距离为9k,即与基站单侧相邻的3个区间，需的基本设备，根据测试要求和被测线路频率规划，如测试基站N场强覆盖应测试N-3至N+3基站之在实际测试中应配置多台场强测试接收机。铁路通信信号工程技术(C助229年3月Technological Perspective技术广角GSM-R天线接收电平之间的关系进行了测试，测试资料显示：当GSM-R场强测试天线与其他GSM-R发射天线场强测量接收机距离<6m时，会受到来自发射天线发射频率的干扰：当场强测试天线与其他GSM-R发射天线距离6m时，发射天线到接收天线之间的耦合衰耗为40dB,距离脉冲传器GPS建议GSM-R场强测试天线与其他GSM-R发射天GSM-R天线线的最小保护距离应在6m以上。(DB公司测试采用的GSM-R模块为Sagem公司8W模块)。由于电务测试车车顶空间有限，因此，在安装摄像机测试天线布置时，应首先考虑GSM一R场强测试天测试数据处理设备（含数据处理软件线位置，其次，考虑其余GSM-R天线位置，最后，电子地图、工务数据信息)考虑其余频段天线位置，参见图3和表2。在保证图2GSM-R系统无线场强测试系统构成示意图与其他GSM-R发射天线的最小保护距离满足6m2.5测试天线布置的情况下，使GSM-R场强测试馈线距离场强接收根据ETCS标准，DB公司对天线安装位置与机最短。0.m3m5.020m1080mm 2.5mQ4Q2GPS2Q6L7E23水箱S/空调GPSIGPS3图3铁路电务试验车天线位置示意图表2车顶天线对照表应用项目标识频段应用项目GSM-RGSM-R场强测量接收机天线Q3GSM-RGSM-R系统QoS话音测试天线E2GSM-RGSM-R场强测量接收机天线Q4GSM-RGSM-R系统QoS话音测试天线E3GSM-RGSM-R场强测量接收机天线Q5GSM-RGSM-R系统QoS话音测试天线E4450MHz450MHz无线列调Q6GSM-RGSM-R系统QoS话音刚试天线MGSM-R测试手机GSM-R列车同步操控450MHz-1GHz信号源天线用于校正接收仪表L2GSM-R列车同步操控150MHz其他系统应用天线L3GSM-R列车同步操控E6400kHz其他系统应用天线L4GSM-R列车同步操控1.5GHzGPS定位系统GSM-R列车同步操控GPS21.5GHzGPS定位系统L6GSM-R列车同步操控QIGSM-RGSM-R系统QoS话音测试天线TV950MHz~2.15GHz卫星电视Q2GSM-RGSM-R系统QoS话音测试天线2.6数据处理数据/s,车速160km/h时，每个统计区间内有2《铁路GSM一R数字移动通信系统最小可用接个位置信息，统计区间的位置相对准确。随着车速收电平测量方法(V1.0)》运基通信[2005]130号中，的提高和GSM一R的深入应用，对统计区间的要求介绍了规定场强取样间隔为4cm,样本统计区间为不断提高，定位精度的提高为缩短统计区间提供了100m,每个统计区间按照95%的指标进行统计汇总，技术支持：信号机、绝缘节、ATP、车站等铁路基并以该值作为本区间的场强强度表示值，以下仅就础设备以感应信息的形式均可作为车辆定位信息，统计区间进行讨论。GPS目前数据速率达到20个数据/s。当前国内线运基通信[2005]130号规定的100m统计区间参路最高设计速度为350km/h,10m内即可提供2个考了欧洲标准，该标准制订时GPS数据速率为1个GPS数据。此外，定位系统还可根据信号机、绝缘节、13