青藏铁路gsm-r试验工程隧道覆盖技术方案的探讨

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1、青藏铁路GSM-R试验工程隧道覆盖技术方案的探讨摘要：解决GSM-R弱场强区以及盲区的覆盖问题是GSM-R整个无线覆盖系统的一个重要环节，是提高GSM-R系统可靠性的重要保障。基于GSM-R铁路专用综合数字移动通信系统对隧道覆盖的技术解决方法进行探讨，针对青藏铁路试验段工程中的隧道覆盖系统中一系列技术问题给出详细的分析。关键词：青藏铁路；GSM-R；隧道覆盖；光纤直放站1GSM-R无线系统概述铁路综合数字移动通信系统(GSM-R)是专用在铁路环境下的移动通信系统,是我国铁路移动通信的发展方向，它在GSM蜂窝系统上增加了调度通信功能，

2、能够适应铁路的高速环境，可以安全、高效地完成铁路中一系列通信任务。GSM-R系统诸多技术借鉴了公网的GSM技术，保留了GSM的大体网络结构，其绝大多数软硬件都已在现网中得到检验，而且900MHz的工作频段，使该系统在无线网络规划方面也基本上与公网GSM相同。因此，网络的弱场强区的覆盖设计也可借助于已成熟的GSM系统工具，方便灵活地对一系列技术问题进行分析和解决。2GSM-R试验段隧道覆盖系统概况青藏铁路GSM-R试验段从格尔木至不冻泉，全长约186km,移动通信采用GSM-R系统，海拔高度将近4000m,最低温度可至零下35°C。整

3、个青藏铁路试验段包含3个隧道，其中最长隧道昆仑山隧道长1680m,电波传播环境较差，属于GSM-R系统的覆盖盲区，需要通过相应的覆盖手段以达成GSM-R系统近似无缝覆盖目标。由于GSM-R无线系统存在其本身的特殊性一网络性能要求严格，所以解决隧道覆盖需要考虑多方面的技术因素，具有一定的特殊性。3系统主要技术指标的要求根据GSM-R系统的总体要求，隧道覆盖需满足以下技术要求。(1)根据GSM-R系统需求规范，要求覆盖区内任何类型的移动台可接入系统的时间、地点概率三95%O(2)干扰保护比。根据GSM规范，同频道干扰保护比：C/T29d

4、B；邻频道干扰保护比：200kHz；邻频道干扰保护比：C/A2-9dBo实际工程中要加入3dB的余量。(3)根据GSM-R系统需求规范对覆盖场强的要求，覆盖区内95%覆盖率的场强应该大于-92dBm。(4)因为隧道内的电波传播环境较为复杂，尤其是当机车进入隧道以后，形成阻塞，造成天线的辐射空间变小，此时隧道内的场强会随着机车的移动产牛一个快衰落，所以考虑这种隧道内车体穿入损耗为18dB,隧道内95%覆盖率的场强应该大于-74dBm；(5)根据GSM规范,要求时间色散W15us，时间提前量TA在0〜233口s。4信号源和天馈系统选择的

5、分析4.1信号源的选择根据GSM-R网络结构的特点，参照昆仑山隧道的地理状况，选择采用光纤直放站作为隧道覆盖的信号源较为合适。光纤直放站具有工作稳定，覆盖可靠性高,设计和施工更为灵活，并能避免同频干扰等诸多优点，配合使用耦合器、合路器等不易损坏的无源器件将隧道附近基站的信号引入隧道屮，并将光纤直放站冗余备份,使整个覆盖系统的可靠性能够得到更好的保障。4.2天馈系统的选择由于GSM-R对系统的可靠性要求严格，所以可选择泄漏电缆对隧道内部进行覆盖。泄漏电缆是一种可以集信号传输、发射与接收等功能于一体，同时具有同轴电缆和天线的双重作用的设

6、备，特别适用于覆盖公路、铁路隧道、城市地铁等无线信号传播受限的狭长区域。使用泄漏电缆进行覆盖，可以减小覆盖区内信号阴影和遮挡，覆盖区内信号覆盖均匀，覆盖系统可以具有更高的可靠性。由于泄漏电缆具有上述优点，更适合GSM-R这种对可靠性要求高的系统，所以本次试验工程屮的隧道覆盖建议采用泄漏电缆作为隧道内的辐射天线。5技术解决方案中儿个主要问题的探讨以此次试验段中最长隧道昆仑山隧道为例，对以下几个问题进行分析和讨论：(1)时间色散的分析；(2)光纤直放站上行噪声的分析；(3)上、下行链路的场强预算。5.1组图方式根据对昆仑山隧道两侧场强的

7、预测，场强在-85dBm左右，属于小区覆盖边缘,隧道内属于覆盖盲区，所以需要增添光纤直放站以及漏缆等设备将基站1-A的GSM-R信号引入隧道内部，并将光纤直放站近、远端机兀余备份，以使GSM-R系统的可靠性达到更高。图1中给出了适用于解决此次昆仑山隧道覆盖的一种系统组成方式，在此种组图方式中，使用两台光纤直放站远端机引入基站I-A的信号向隧道中部进行覆盖。同吋隧道岀口的远端机还耦合一路定向天线，对基站H的边缘区域进行覆盖，形成一定的小区信号重叠区域，便于切换。6H0in数倨汇接图1系统连接示意图5.2吋间色散的分析时间色散会对GSM

8、-R系统造成误码，从而降低整个系统的服务质量。造成时间色散的主要原因是无线信号的多径传播。由于时间色散，接收信号中一个码元的波形会时延扩展到后续码元周期中，这样携带同一信息、先后到达的两路信号在接收端就会产生码间干扰。时间色散是研究信