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[摘 要]GSM-R系统是一种深刻将现代通信科技融合，具有一系列优势的系统，比如，差错可控、容易加密保护且具有很强的抗干扰特性，同时其还可以提供大量的数据通信业务的无线通信系统。其在列车信号系统中也得到了广泛的应用，但是鉴于铁路沿线复杂的地形条件，存在着很多通信弱场区，如何对GSM-R系统在这些通信弱场区进行有效处理，值得我们进行深入探讨，因此，本文对相关的内容进行了详细分析，希望可以给相关的研究提供一定的参考价值。
[关键词]无线通信弱场；GSM-R；处理方式；研究
中图分类号：U285.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）03-0163-01
一、引言
随着信息技术的飞速发展，无线通信系统也得到了非常广泛的应用，其中的GSM-R系统更是一种深刻将现代通信科技融合，具有一系列优势的系统，比如，差错可控、容易加密保护且具有很强的抗干扰特性，同时其还可以提供大量的数据通信业务的无线通信系统，对国民生产、生活起到了不可估量的作用。据笔者统计，截至到2013年底，其已经在世界上大多数国家得到了应用。在GSM-R众多的应用中，有一个和人民息息相关的应用就是铁路调度系统的应用，一般情况下，铁路线都是比较长的，且沿线的地理位置情况复杂多变，隧道、高山、密林以及丘陵参差不齐，从而导致了大量的弱电场，对铁路信号系统的铺设带来了极大的困难。因此，本文结合笔者实践工作经验以及在铁路无线通信信号系统的实际应用，首先对GSM-R无线通信场覆盖方式进行了分析，之后再针对不同地形的弱电场区信号覆盖的处理方式进行了仔细探讨，以期为相关的理论和实践研究提供一定的参考意义。
二、GSM-R系统无线通信场强覆盖方式理论
以铁路信号系统为例，GSM-R系统在铁路沿线进行强覆盖方式，主要是在结合实际地理位置情况的基础上，通过采用提高天线的挂高、增加基站发射功能以及调整天线水平角或垂直角和安裝直放站等方法，来对下行链路的信号覆盖情况进行改善。当前，针对铁路信号覆盖的实际情况，一般都是采用带状覆盖的方式，这种方式主要通过在沿线安装定向天线来形成椭圆形的覆盖区域。笔者经过实践工作经验，认为在覆盖方式上，可以对以下的两个原则进行参考：（1）在话务量较大但速度要求低的编组站内采用扇形小区覆盖，每个区180°，以单极化3dB 波瓣宽度为90°的高增益为定向天线，两天线背向放置，要求最大辐射方向与铁路方向一致；（2）在通常人口密度小的低速路段与轨道交织处的区域采用全向小区覆盖，采用全向天变形的双向天线，其双向3dB 波瓣宽度为70°，最大增益14dB。
在GSM-R 无线网络覆盖区，隧道、丘陵及山区相对来说为弱场区，利用光纤直放站加天线或漏泄电缆的方式，以实现弱场区的信号覆盖。通常设置在通信基站的信号覆盖范围内原有1个基站的基础上加设1个备用基站，且每一基站配置不同载频，其中主用基站的输出功率高于备用基站约6dB，基站区域内GSM-R信号呈现交织覆盖，使该区域内移动台可同时接收到两个基站信号，经自动判决后选取其中接收电平高的信号，然后与主用基站建立上行联系通道；如果主用基站出现宕机，移动太会直接切换至备用基站，而不至于出现区域内信号中断现象。
三、针对不同复杂地形的无线通信弱场处理方式
1、丘陵和路堑的处理方式
由于900MHz频段电磁波绕射能力较差， 在丘陵和路堑等非视距空间波传播地段， 无线电信号的传输随移动台和基站之间地形变化出现变化不定的衰耗， 此时形成的信号随线路延伸经常呈现出间歇式的独立短段弱场区。在这情况下， 提高基站天线高度或缩小两基站间距， 虽然可以提升部分地段的场强覆盖， 但往往伴随着在后续的覆盖区出现越区同频干扰、C / I下降等多种不利因素， 并且个别弱场区段电平仍然无法提高。因此， 在丘陵和路堑地段弱场区宜采用光纤直放站与天线结合的空间波传播方式， 解决原基站设置范围内弱场区信号提升的问题。对于地形复杂地段也可采用光纤直放站与漏泄同轴电缆结合的方式， 提升场强覆盖范围。
2、短隧道的处理方式
短隧道一般为长度低于1公里的隧道，在针对短隧道的处理中，可以采用在隧道的口端设置直放站和漏泄电缆的覆盖方式，其中后者要在短隧道的全线进行铺设，安装在靠近基站侧的隧道口外的直放站配置天线，使天线对应下一个基站方向，所发射出的无线信号恰好可以覆盖两个基站信号的重叠区，移动台即可在隧道外的信号重叠区实现频率切换。
3、长隧道的处理方式
所谓长隧道，是指长度在1公里之上，而又低于5公里的隧道，这种隧道比较适合在隧道口的两端分别设置基站，而在隧道内侧按照实际情况安装多个直放站或者漏泄电缆的方式。其中把多个直放站分为两组，每组均引隧道两侧基站的信号源，且每个直放站都连接漏泄电缆，形成与列车车载移动台交换信号的媒介；同时，两组直放站和漏泄电缆的组合在隧道的中央处形成两个基站信号重叠区，车载移动台可在隧道的重叠区内完成频率切换。
4、特长隧道的处理方式
显而易见，特长隧道主要是指长度在5公里以上的隧道，针对该种隧道的处理，相比较短隧道和长隧道的处理方式，更要结合实际情况进行处理。所不同的是，因隧道过长，远超出一般两基站设置的间距，应在隧道内再增加基站设置，才能保证无线电场强覆盖信号在车载移动台天线入口处形成的接收电平满足CTCS-3级系统对QoS 指标的要求；而且隧道内基站不直接连接漏泄电缆，则由直放站引入基站信号源、直放站再通过漏泄电缆输送无线电信号的方式，来实现较长隧道内弱场区的覆盖，隧道内虽增设了基站，但两基站之间的信号重叠区仍设在隧道内。
5、隧道群的处理方式
除了以上所分析的短隧道、长隧道和特长隧道三种隧道的处理方式，我们还要针对这么一种情况进行考虑，那就是：隧道群。所谓隧道群，是指由多个短、长隧道组成的隧道群体，而针对隧道群体的处理，最好采用光纤直放站加漏泄电缆和天线的覆盖方式。
在进行覆盖设计时，一定要针对该隧道群的实际情况，包括隧道的长度等物理因素，参照上文已经探讨过的长隧道的处理方式进行。比如如果隧道群的隧道间长度在两公里以下时，可以参照长隧道的覆盖方式进行处理；而对于两公里以上的隧道群，可以采用将其视为多个长隧道的方式加以处理。若隧道群各隧道之间小于500m，可使用漏泄电缆覆盖隧道与隧道空间，减少直放站使用数量；若隧道群隧道间距大于500m，可采用直放站加天线方式，使空间波覆盖隧道间的开放空间实现弱场区覆盖。
四、结语
综上所述，GSM-R系统是一种深刻将现代通信科技融合，具有一系列优势的无线通信系统，在铁路信号系统中得到了广泛的应用，具有一系列明显的优势。本文在对相关基础理论研究的基础上，结合铁路无线通信信号覆盖这一实际应用，针对不同的复杂地形设计了不同的处理方式。笔者相信，通过因地制宜的方案设计、科学的计算过程，未来我国的铁路信号系统一定更加通畅，行车也将更加安全。
参考文献
[1] 王彬.大准铁路点岱沟至二道河段无线通信弱场补强方案研究[J].硅谷，2013，18：47-48.
[2] 赵新红.货物列车尾部安全防护装置无线弱场通信解决方案[J].中国铁路，2014，01：59-61.
[3] 王昕军，曹俊英.浅谈异频中继在铁路无线通信弱场区、盲区的应用[J]. 西铁科技，2011，02：55-56.
[关键词]无线通信弱场；GSM-R；处理方式；研究
中图分类号：U285.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）03-0163-01
一、引言
随着信息技术的飞速发展，无线通信系统也得到了非常广泛的应用，其中的GSM-R系统更是一种深刻将现代通信科技融合，具有一系列优势的系统，比如，差错可控、容易加密保护且具有很强的抗干扰特性，同时其还可以提供大量的数据通信业务的无线通信系统，对国民生产、生活起到了不可估量的作用。据笔者统计，截至到2013年底，其已经在世界上大多数国家得到了应用。在GSM-R众多的应用中，有一个和人民息息相关的应用就是铁路调度系统的应用，一般情况下，铁路线都是比较长的，且沿线的地理位置情况复杂多变，隧道、高山、密林以及丘陵参差不齐，从而导致了大量的弱电场，对铁路信号系统的铺设带来了极大的困难。因此，本文结合笔者实践工作经验以及在铁路无线通信信号系统的实际应用，首先对GSM-R无线通信场覆盖方式进行了分析，之后再针对不同地形的弱电场区信号覆盖的处理方式进行了仔细探讨，以期为相关的理论和实践研究提供一定的参考意义。
二、GSM-R系统无线通信场强覆盖方式理论
以铁路信号系统为例，GSM-R系统在铁路沿线进行强覆盖方式，主要是在结合实际地理位置情况的基础上，通过采用提高天线的挂高、增加基站发射功能以及调整天线水平角或垂直角和安裝直放站等方法，来对下行链路的信号覆盖情况进行改善。当前，针对铁路信号覆盖的实际情况，一般都是采用带状覆盖的方式，这种方式主要通过在沿线安装定向天线来形成椭圆形的覆盖区域。笔者经过实践工作经验，认为在覆盖方式上，可以对以下的两个原则进行参考：（1）在话务量较大但速度要求低的编组站内采用扇形小区覆盖，每个区180°，以单极化3dB 波瓣宽度为90°的高增益为定向天线，两天线背向放置，要求最大辐射方向与铁路方向一致；（2）在通常人口密度小的低速路段与轨道交织处的区域采用全向小区覆盖，采用全向天变形的双向天线，其双向3dB 波瓣宽度为70°，最大增益14dB。
在GSM-R 无线网络覆盖区，隧道、丘陵及山区相对来说为弱场区，利用光纤直放站加天线或漏泄电缆的方式，以实现弱场区的信号覆盖。通常设置在通信基站的信号覆盖范围内原有1个基站的基础上加设1个备用基站，且每一基站配置不同载频，其中主用基站的输出功率高于备用基站约6dB，基站区域内GSM-R信号呈现交织覆盖，使该区域内移动台可同时接收到两个基站信号，经自动判决后选取其中接收电平高的信号，然后与主用基站建立上行联系通道；如果主用基站出现宕机，移动太会直接切换至备用基站，而不至于出现区域内信号中断现象。
三、针对不同复杂地形的无线通信弱场处理方式
1、丘陵和路堑的处理方式
由于900MHz频段电磁波绕射能力较差， 在丘陵和路堑等非视距空间波传播地段， 无线电信号的传输随移动台和基站之间地形变化出现变化不定的衰耗， 此时形成的信号随线路延伸经常呈现出间歇式的独立短段弱场区。在这情况下， 提高基站天线高度或缩小两基站间距， 虽然可以提升部分地段的场强覆盖， 但往往伴随着在后续的覆盖区出现越区同频干扰、C / I下降等多种不利因素， 并且个别弱场区段电平仍然无法提高。因此， 在丘陵和路堑地段弱场区宜采用光纤直放站与天线结合的空间波传播方式， 解决原基站设置范围内弱场区信号提升的问题。对于地形复杂地段也可采用光纤直放站与漏泄同轴电缆结合的方式， 提升场强覆盖范围。
2、短隧道的处理方式
短隧道一般为长度低于1公里的隧道，在针对短隧道的处理中，可以采用在隧道的口端设置直放站和漏泄电缆的覆盖方式，其中后者要在短隧道的全线进行铺设，安装在靠近基站侧的隧道口外的直放站配置天线，使天线对应下一个基站方向，所发射出的无线信号恰好可以覆盖两个基站信号的重叠区，移动台即可在隧道外的信号重叠区实现频率切换。
3、长隧道的处理方式
所谓长隧道，是指长度在1公里之上，而又低于5公里的隧道，这种隧道比较适合在隧道口的两端分别设置基站，而在隧道内侧按照实际情况安装多个直放站或者漏泄电缆的方式。其中把多个直放站分为两组，每组均引隧道两侧基站的信号源，且每个直放站都连接漏泄电缆，形成与列车车载移动台交换信号的媒介；同时，两组直放站和漏泄电缆的组合在隧道的中央处形成两个基站信号重叠区，车载移动台可在隧道的重叠区内完成频率切换。
4、特长隧道的处理方式
显而易见，特长隧道主要是指长度在5公里以上的隧道，针对该种隧道的处理，相比较短隧道和长隧道的处理方式，更要结合实际情况进行处理。所不同的是，因隧道过长，远超出一般两基站设置的间距，应在隧道内再增加基站设置，才能保证无线电场强覆盖信号在车载移动台天线入口处形成的接收电平满足CTCS-3级系统对QoS 指标的要求；而且隧道内基站不直接连接漏泄电缆，则由直放站引入基站信号源、直放站再通过漏泄电缆输送无线电信号的方式，来实现较长隧道内弱场区的覆盖，隧道内虽增设了基站，但两基站之间的信号重叠区仍设在隧道内。
5、隧道群的处理方式
除了以上所分析的短隧道、长隧道和特长隧道三种隧道的处理方式，我们还要针对这么一种情况进行考虑，那就是：隧道群。所谓隧道群，是指由多个短、长隧道组成的隧道群体，而针对隧道群体的处理，最好采用光纤直放站加漏泄电缆和天线的覆盖方式。
在进行覆盖设计时，一定要针对该隧道群的实际情况，包括隧道的长度等物理因素，参照上文已经探讨过的长隧道的处理方式进行。比如如果隧道群的隧道间长度在两公里以下时，可以参照长隧道的覆盖方式进行处理；而对于两公里以上的隧道群，可以采用将其视为多个长隧道的方式加以处理。若隧道群各隧道之间小于500m，可使用漏泄电缆覆盖隧道与隧道空间，减少直放站使用数量；若隧道群隧道间距大于500m，可采用直放站加天线方式，使空间波覆盖隧道间的开放空间实现弱场区覆盖。
四、结语
综上所述，GSM-R系统是一种深刻将现代通信科技融合，具有一系列优势的无线通信系统，在铁路信号系统中得到了广泛的应用，具有一系列明显的优势。本文在对相关基础理论研究的基础上，结合铁路无线通信信号覆盖这一实际应用，针对不同的复杂地形设计了不同的处理方式。笔者相信，通过因地制宜的方案设计、科学的计算过程，未来我国的铁路信号系统一定更加通畅，行车也将更加安全。
参考文献
[1] 王彬.大准铁路点岱沟至二道河段无线通信弱场补强方案研究[J].硅谷，2013，18：47-48.
[2] 赵新红.货物列车尾部安全防护装置无线弱场通信解决方案[J].中国铁路，2014，01：59-61.
[3] 王昕军，曹俊英.浅谈异频中继在铁路无线通信弱场区、盲区的应用[J]. 西铁科技，2011，02：55-56.