基站迁改后引起GSM-R直放站多径问题简析

艾 武

（中国铁路上海局集团有限公司上海通信段，上海 200434）

1 概况

杭温铁路正线引入沪昆高铁杭长段义乌站，杭温铁路DK119+520处新建正线路基边坡与既有沪昆高铁区间基站位置冲突，同时义乌站附近既有沪昆高铁直放站YiWu/R1、YiWu/R2位置位于杭温下行联络线线位上。为确保站前工程推进，上述3处通信基站、直放站需要在站前工程实施前先期进行迁改，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，满足站前工程施工需要。迁改工程实施后，沪昆高铁杭长段下行列车多次在K270附近发生无线超时制动。根据分析判断是直放站迁改后覆盖发生变化，导致出现多径干扰问题。

2 多径干扰问题的基本概念

2.1 多径干扰的原理

无线电波经过不同的路径到达某车载台的传播时间存在差异，路径的不同必然导致传播时间的不同。时延扩展定义为最大传播时延和最小传播时延的差值。

为解决多径延时造成的码间干扰，GSM-R 设备采用了自适应均衡技术，但接收机均衡器仅能处理时延不大于15 μs（约对应4TA）的多径信号。

当时延差超过15 μs且主信号与多径信号的载干比（C/I）小于12 dB时，就会发生强烈的多径衰落，引发码间干扰，出现下行电平虽强但质量很差的现象，进而导致下行质差掉话造成 CTCS-3 无线连接超时甚至降级的情况发生。

2.2 多径干扰的处理

根据多径干扰产生的条件，相对应的解决思路，如：调整时延差、调整载干比以及调整切换位置，避开多径干扰区域。

调整时延差往往需要改变网络结构，应从设计阶段避免多径干扰的产生。同时部分多径干扰具有一定的偶然性，需要长时间积累样本后才能发现问题，到运营阶段再提出改变网络结构的解决方案，实施难度较大。

载干比调整则是提升或降低其中一路信号的电平强度，拉大信号强度差值。具体手段如下。

1）调整基站或直放站天线；

2）调整基站或直放站功率，在基站或直放站侧增加衰减器；

3）关闭冗余直放站；

4）调整切换位置。针对部分干扰源不明，或者定位困难的隧道群多直放站区段，还可以通过调整切换位置，避开多径干扰区域。

3 案例分析

3.1 问题描述

沪昆高铁杭长段G1455次下行列车在K270附近发生无线超时制动。

3.2 原因分析

通过查看Abis接口数据，发现列车运行至杭长高铁线K270附近占用YiWu（义乌）基站，上行电平值在-70 dBm左右，上行通信质量3～4级，无下行测量报告，TA值为2。

超时车次Abis口监测数据如图1所示。

图1 G1455次列车Abis口Fig.1 Screenshot of Abis interface of Train G1455

查看正常车次Abis测量报告，MT在K270附近由YiWu基站切换至YW-TYXLS01（义乌至塘雅线路所01）基站，切换前、后的上、下行电平和质量均良好，切换前占用YiWu基站TA值在2左右。

经查，基站上行干扰带及话统指标在降级时间段无异常，基站直放站网管均无告警，且该区段前期未出现过切换前上行质差，无下行测量报告的问题。考虑到刚刚因杭温引入义乌站时对YiWu/R2直放站进行了迁改，对比迁改前、后的Abis测量报告，发现迁改后在YiWu/R2直放站覆盖区段上行电平值较迁改前弱5～10 dB，怀疑超时与直放站迁改有关。

查看沪昆高铁GSM-R系统结构图，超时区域前期为处理YiWu基站至YW-TYXLS01基站区段切换后的多径问题，将YW-TYXLS01/R1（义乌至塘雅线路所01/R1）直放站天线断开；为处理YiWu基站内多径问题，将如图2所示位置的单立杆天线断开。

图2 系统结构Fig.2 System structure

如图3所示，根据国铁集团综合检测车月度测试数据分析，下行列车出陈宅二号隧道后，在K270+222处存在YW-TYXLS01/R1的主、从信号均快衰，与超时列车的Abis口测量报告中下行电平值相符，因此判断超时位置处于出隧道后。初步怀疑该问题是由于YiWu/R2的主信号与YWTYXLS01/R2（义乌至塘雅线路所01/R2）的从信号形成多径干扰（但超时列车切换前TA值与正常列车无异样）。

图3 国铁集团综合检测车测试数据Fig.3 Test data of comprehensive test vehicle of CR

3.3 问题处理

针对上述现象，维护人员进行了4次处理。

1）在第一个天窗点内调整直放站参数YiWu/R2主信号上行衰减值由10调整至4，备信号上行衰减值由13调整至4；调整YiWu至YW-TYXLS01的PBGT统计时间6→2，PBGT持续时间4→1。增强YiWu/R2的上行电平值，并加快YiWu至YW-TYXLS01的切换，在出现上行质差前进行切换。

2）调整后观察杭长高铁列车运行情况，发现YiWu至YW-TYXLS01切换前仍有上行质差情况。第二个天窗点内继续将YiWu信号强度滤波器7→1，邻近小区滤波器4→1。进一步加快YiWu至YW-TYXLS01的切换，意图在出隧道前进行切换。

3）调整后，连续观察杭长高铁列车运行情况，YiWu至YW-TYXLS01切换位置调整至隧道内，且切换前无上行质差问题。

1周后，杭长高铁G1461次列车无线连接超时，通过分析测量报告发现，车载MT由YiWu切换至YW-TYXLS01后下行电平值正常，下行通信质量至7，TA值为11。对比正常列车的TA值（7以内），TA差值超过4,判断该区段仍存在多径干扰，如图4所示。

图4 G1461次列车Abis口Fig.4 Screenshot of Abis interface of Train G1461

针对此现象，第三个天窗点内恢复YiWu基站的信号强度滤波器1→7，邻近小区滤波器1→4；同时调整YiWu/R2主、备信号上行衰减值4→0。将YiWu至YW-TYXLS01切换位置调整至出隧道后，同时继续增加YiWu/R2的上行电平值。

4）调整后，该区段再次出现YiWu至YWTYXLS01切换前上行质差问题。现象与前期基本一致。

经判断此类多径干扰是由于列车在高速运行过程中TA没有及时升至理想值造成的。如出现此类多径干扰继续调整覆盖已经意义不大，维护人员认为最有效的办法就是调整切换区域，以避开产生高TA的区段。

5）第四个天窗点内将YW-TYXLS01/R1直放站主、从信号强度翻转（主信号输出由27调整至17，从信号输出由7调整至27），并恢复YWTYXLS01/R1的直放站天线。将YiWu至YWTYXLS01基站切换位置调整至YW-TYXLS01/R1至YW-TYXLS01/R2区间。

3.4 处理结果

调整后切换位置符合预期，该区段未再次出现因直放站多径干扰问题引起的C3无线连接超时。

4 总结

随着中国铁路上海局集团有限公司新线引入并线区段逐渐增多，GSM-R网络覆盖的变化对既有线路的影响逐渐增多。本文对基站迁改后造成的直放站多径干扰案例进行分析，通过合理地调整工程参数及网络参数等手段来优化GSM-R网络，确保既有GSM-R网络稳定运行，为后期新线引入提供了一定思路：在新线引入并线区段时，不仅需充分考虑基站位置、覆盖情况、设备类型、使用频点、切换关系等，还需论证各种造成既有网络覆盖变化的可能性，并提出可行的测试验证方案，在条件允许情况下进行充分测试；然后再实施新线接入工作，确保不影响既有线运营。