基站遷改后引起GSM-R直放站多徑問題簡析

艾 武

（中國鐵路上海局集團有限公司上海通信段，上海 200434）

1 概況

杭溫鐵路正線引入滬昆高鐵杭長段義烏站，杭溫鐵路DK119+520處新建正線路基邊坡與既有滬昆高鐵區間基站位置沖突，同時義烏站附近既有滬昆高鐵直放站YiWu/R1、YiWu/R2位置位于杭溫下行聯絡線線位上。為確保站前工程推進，上述3處通信基站、直放站需要在站前工程實施前先期進行遷改，新建新址通信直放站并接管既有直放站功能后，拆除既有通信直放站，滿足站前工程施工需要。遷改工程實施后，滬昆高鐵杭長段下行列車多次在K270附近發生無線超時制動。根據分析判斷是直放站遷改后覆蓋發生變化，導致出現多徑干擾問題。

2 多徑干擾問題的基本概念

2.1 多徑干擾的原理

無線電波經過不同的路徑到達某車載臺的傳播時間存在差異，路徑的不同必然導致傳播時間的不同。時延擴展定義為最大傳播時延和最小傳播時延的差值。

為解決多徑延時造成的碼間干擾，GSM-R 設備采用了自適應均衡技術，但接收機均衡器僅能處理時延不大于15 μs（約對應4TA）的多徑信號。

當時延差超過15 μs且主信號與多徑信號的載干比（C/I）小于12 dB時，就會發生強烈的多徑衰落，引發碼間干擾，出現下行電平雖強但質量很差的現象，進而導致下行質差掉話造成 CTCS-3 無線連接超時甚至降級的情況發生。

2.2 多徑干擾的處理

根據多徑干擾產生的條件，相對應的解決思路，如：調整時延差、調整載干比以及調整切換位置，避開多徑干擾區域。

調整時延差往往需要改變網絡結構，應從設計階段避免多徑干擾的產生。同時部分多徑干擾具有一定的偶然性，需要長時間積累樣本后才能發現問題，到運營階段再提出改變網絡結構的解決方案，實施難度較大。

載干比調整則是提升或降低其中一路信號的電平強度，拉大信號強度差值。具體手段如下。

1）調整基站或直放站天線；

2）調整基站或直放站功率，在基站或直放站側增加衰減器；

3）關閉冗余直放站；

4）調整切換位置。針對部分干擾源不明，或者定位困難的隧道群多直放站區段，還可以通過調整切換位置，避開多徑干擾區域。

3 案例分析

3.1 問題描述

滬昆高鐵杭長段G1455次下行列車在K270附近發生無線超時制動。

3.2 原因分析

通過查看Abis接口數據，發現列車運行至杭長高鐵線K270附近占用YiWu（義烏）基站，上行電平值在-70 dBm左右，上行通信質量3～4級，無下行測量報告，TA值為2。

超時車次Abis口監測數據如圖1所示。

圖1 G1455次列車Abis口Fig.1 Screenshot of Abis interface of Train G1455

查看正常車次Abis測量報告，MT在K270附近由YiWu基站切換至YW-TYXLS01（義烏至塘雅線路所01）基站，切換前、后的上、下行電平和質量均良好，切換前占用YiWu基站TA值在2左右。

經查，基站上行干擾帶及話統指標在降級時間段無異常，基站直放站網管均無告警，且該區段前期未出現過切換前上行質差，無下行測量報告的問題。考慮到剛剛因杭溫引入義烏站時對YiWu/R2直放站進行了遷改，對比遷改前、后的Abis測量報告，發現遷改后在YiWu/R2直放站覆蓋區段上行電平值較遷改前弱5～10 dB，懷疑超時與直放站遷改有關。

查看滬昆高鐵GSM-R系統結構圖，超時區域前期為處理YiWu基站至YW-TYXLS01基站區段切換后的多徑問題，將YW-TYXLS01/R1（義烏至塘雅線路所01/R1）直放站天線斷開；為處理YiWu基站內多徑問題，將如圖2所示位置的單立桿天線斷開。

圖2 系統結構Fig.2 System structure

如圖3所示，根據國鐵集團綜合檢測車月度測試數據分析，下行列車出陳宅二號隧道后，在K270+222處存在YW-TYXLS01/R1的主、從信號均快衰，與超時列車的Abis口測量報告中下行電平值相符，因此判斷超時位置處于出隧道后。初步懷疑該問題是由于YiWu/R2的主信號與YWTYXLS01/R2（義烏至塘雅線路所01/R2）的從信號形成多徑干擾（但超時列車切換前TA值與正常列車無異樣）。

圖3 國鐵集團綜合檢測車測試數據Fig.3 Test data of comprehensive test vehicle of CR

3.3 問題處理

針對上述現象，維護人員進行了4次處理。

1）在第一個天窗點內調整直放站參數YiWu/R2主信號上行衰減值由10調整至4，備信號上行衰減值由13調整至4；調整YiWu至YW-TYXLS01的PBGT統計時間6→2，PBGT持續時間4→1。增強YiWu/R2的上行電平值，并加快YiWu至YW-TYXLS01的切換，在出現上行質差前進行切換。

2）調整后觀察杭長高鐵列車運行情況，發現YiWu至YW-TYXLS01切換前仍有上行質差情況。第二個天窗點內繼續將YiWu信號強度濾波器7→1，鄰近小區濾波器4→1。進一步加快YiWu至YW-TYXLS01的切換，意圖在出隧道前進行切換。

3）調整后，連續觀察杭長高鐵列車運行情況，YiWu至YW-TYXLS01切換位置調整至隧道內，且切換前無上行質差問題。

1周后，杭長高鐵G1461次列車無線連接超時，通過分析測量報告發現，車載MT由YiWu切換至YW-TYXLS01后下行電平值正常，下行通信質量至7，TA值為11。對比正常列車的TA值（7以內），TA差值超過4,判斷該區段仍存在多徑干擾，如圖4所示。

圖4 G1461次列車Abis口Fig.4 Screenshot of Abis interface of Train G1461

針對此現象，第三個天窗點內恢復YiWu基站的信號強度濾波器1→7，鄰近小區濾波器1→4；同時調整YiWu/R2主、備信號上行衰減值4→0。將YiWu至YW-TYXLS01切換位置調整至出隧道后，同時繼續增加YiWu/R2的上行電平值。

4）調整后，該區段再次出現YiWu至YWTYXLS01切換前上行質差問題。現象與前期基本一致。

經判斷此類多徑干擾是由于列車在高速運行過程中TA沒有及時升至理想值造成的。如出現此類多徑干擾繼續調整覆蓋已經意義不大，維護人員認為最有效的辦法就是調整切換區域，以避開產生高TA的區段。

5）第四個天窗點內將YW-TYXLS01/R1直放站主、從信號強度翻轉（主信號輸出由27調整至17，從信號輸出由7調整至27），并恢復YWTYXLS01/R1的直放站天線。將YiWu至YWTYXLS01基站切換位置調整至YW-TYXLS01/R1至YW-TYXLS01/R2區間。

3.4 處理結果

調整后切換位置符合預期，該區段未再次出現因直放站多徑干擾問題引起的C3無線連接超時。

4 總結

隨著中國鐵路上海局集團有限公司新線引入并線區段逐漸增多，GSM-R網絡覆蓋的變化對既有線路的影響逐漸增多。本文對基站遷改后造成的直放站多徑干擾案例進行分析，通過合理地調整工程參數及網絡參數等手段來優化GSM-R網絡，確保既有GSM-R網絡穩定運行，為后期新線引入提供了一定思路：在新線引入并線區段時，不僅需充分考慮基站位置、覆蓋情況、設備類型、使用頻點、切換關系等，還需論證各種造成既有網絡覆蓋變化的可能性，并提出可行的測試驗證方案，在條件允許情況下進行充分測試；然后再實施新線接入工作，確保不影響既有線運營。