八通线无线通信系统场强测试方法及结果分析

　　场强测试是评价与衡量无线通信系统网络覆盖状况的主要手段,场强的强弱是无线通信网建设和使用中重点关注的指标之一。本文从八通线无线信号的覆盖现状出发，通过解决八通线存在弱场的问题，实践了应用MotorolaSCOUT场强记录软件进行场强测试的方法。给出了TETRA系统场强测试的步骤和八通线无线通信系统新产生弱场问题的处理方法，对目前北京地铁各个线路的无线通信系统具有普遍的适用性。

　　1.研究意义和目的

　　轨道交通无线通信系统是高速运行的城市轨道交通列车与车下运营管理人员之间唯一的通信手段，担负着提高运营效率、确保行车安全及城市轨道交通乘客生命安全的重要使命。

　　北京地铁八通线为双线全封闭线路。沿途连接了CBD商务区与东部中心城区通州区。随着经济的发展，沿线建筑物的逐渐增多增高，信号衰减随之增大，产生新的弱场，影响到无线通信的质量，成为安全运营的隐患。因此尽快找到弱场区域，消除隐患，确保无线通信的畅通，迫在眉睫。

　　2.地铁八通线无线通信系统概述

　　2.1覆盖区描述

　　地铁八通线无线通信系统，是对地铁13号线既有无线通信设备进行扩容后建立起来的，采用了摩托罗拉Dimetra数字集群通信解决方案。

　　八通线无线通信系统在双桥、梨园站分别建立双载频(8信道)集群移动通信基站，以空间波的方式覆盖地面站及区间。对于位于建筑平台下或建筑遮挡下的四惠、四惠东和通州北苑站及区间，由于空间波无法有效覆盖，为解决该处弱场问题，在四惠、四惠东和通州北苑站增设光纤远端直放站设备，分别通过光纤与双桥基站直放站近端机相连，远端直放站再连接漏泄同轴电缆，完成车站及区间覆盖。对于土桥站和土桥车辆段的弱场问题，通过增设电直放站的方法解决。

　　2.2频率配置方案

　　频率配置是对通信网络各节点设备进行使用频率的配置，其目的是尽可能降低和减少各种类型的频率干扰和提高频率的利用率。频率配置就是网络规划时频率复用的实现。为提高频率利用率，在链状网(如铁路、公路)中，通常采用二/三频组频率复用方式，以提高频率利用率并尽可能减小同频干扰的影响。

　　本系统的覆盖区域是典型的链状区域，影响频率规划的主要因素是复用和同频干扰。根据TETRA数字集群系统的特点，并考虑到基站的可靠性，地铁八通线无线通信系统采用每个基站配置2对频点(每个基站可提供1个控制信道和7个业务信道)。

　　具体配置为：双桥站(F7:817.5875MHz,862.5875MHz F8:818.5875 MHz,863.5875 MHz )，梨园站(F3:818.0875 MHz,863.0875 MHz F4:819.0875 MHz ,864.0875 MHz) 共占用4对频点。其中梨园站与13号线霍营车辆段共用F3,F4两对频点。

　　3.测试所需要的设备

　　如表一所示：

　　序号设备/仪器名称数量备注

　　1调试车1

　　2MotorolaMTP850手持台1开通手台GPS功能，经过编程手台，加入到八通线

　　无线通信系统

　　3笔记本电脑1已经安装上Motorola

　　SCOUT场强记录软件

　　4手持台与车载台天线接口连线1

　　5电脑与手持台专用连线1

　　表一

　　4.测试所需条件

　　l 全部八通线无线通信系统正常运行(包括城铁主站设备)。

　　l 需要与运营单位进行协调，落实实验列车及运行时间。

　　l 本项测试需要列车在车辆段——四惠区间内往返运行一次。

　　l 列车在正线运行时，匀速经过沿途各站，以便记录测试结果。

　　l 列车从车辆段出发时在列车头部，使用车载台天线进行场强覆盖测试;列车从四惠折返时，在上行列车尾部，进行测试。

　　5.测试步骤

　　5.1硬件连接

　　将笔记本电脑与MTP850手台通过专用串口线连接好，将手台的天线拧下，把手台连接到车载台天线上。示意图如“图一”所示(测试系统可选择外接GPS装置也可使用手台本身的GPS功能)：

　　5.2测试系统设备设置：

　　(1)设置手台打开空中接口功能

　　方法：在手台上键盘上输入：*#MENU右=>数据服务=>空中跟踪=>打开空中接口

　　(2)设置电脑语言：

　　方法：开始=>设置=>区域和语言=>高级=>英语(美国)

　　5.3启动MotorolaSCOUT软件

　　(1)在笔记本USB口上，插入MotorolaSCOUT软件加密器，启动SCOUT软件。

　　(2)选择菜单=>Configuration=>RadioandGPS Settings

　　如“图二”所示，设置好RADIO和GPS的COM口和速率

　　5.4数据记录

　　试验列车从车辆段开出后，单击图三[Record]按钮，开始记录数据;列车到达四惠站时单击图四[Stop]按钮，结束记录数据。

　　记录过程如“图四”所示：

　　列车从四惠折返时使用上行列车尾部的车载台天线重复进行上述步骤进行下行线路数据记录。

　　5.5测试结果输出

　　通过选择MotorolaSCOUT软件可将测试结果以多种格式进行输出。其中Text[*.txt]文本格式和Google Earch[*.kmz] 地图格式是比较常用的格式。

　　本次测试选择GoogleEarch[*.kmz]进行数据输出。利用手台的GPS功能，在输出的测试结果中，已经轻松并准确的表示出运营线路上各点场强的大小。

　　输出的数据可以在GoogleEarch进行查看，GoogleEarch从网上轻松的下载到。下载GoogleEarch软件，运行后。在菜单栏，选择文件=>打开选中由Motorola SCOUT记录下来的数据文件(*.kmz格式)。

　　测试结果如“图五”所示：图中地图中的彩色线段就是测试的结果(西侧起点为四惠站，东侧终点为土桥车辆段)。地图左侧显示了各个采样点具体的场强大小和坐标。

　　通过调节地图显示的比例，可以对重点部位进行清晰的观察。“图六”为土桥车辆段内一点的场强数值。显示了该点的经纬度(北纬39’52’00’33’ 东经116’41 ’ 08’ 23’ )和场强大小(-81dBm)

　　6.测试结果分析

　　参照《集群通信工程设计暂行规定》YD5034-97，结合北京地铁运营指挥对无线通信的需求，系统应该满足以下指标：

　　(1)系统天线空间波覆盖区的地点概率:≥90%。

　　(2)漏泄同轴电缆辐射电磁波覆盖的地点概率:≥95%。

　　(3)通信质量指标优良

　　对于移动通信系统的话音质量评定，无论是模拟体制还是数字体制，均广泛采用ITU的话音质量五级主观评分标准。

　　因此要求场强数值应为-105dBm，工程上取10dBm余量时，能够满足基本要求。通过查看测试结果，发现高碑店站和九棵树站两站周围新建筑较多，场强信号衰减较大，造成话音质量较差。

　　由于使用直放站是一种在不增加基站数量的前提下保证网络覆盖，并且其造价远远低于有同样效果的全基站系统。

　　其基本原理是，通过光纤传输进行无线通信信号的中转，整个系统包括近端部分和远端部分。近端部分靠近基站，从基站接收来的无线信号转变为光信号 (近端机也可从基站直接耦合无线信号源转换为光信号)，然后通过光纤送到远端部分。远端部分把来自近端部分的光信号转换无线信号，经过放大然后送到天线发射，完成对目标地区的信号覆盖。在反向链路，手台信号则会沿相反的路径被放大传送至基站。

　　因此，直放站是解决通信网络覆盖能力的一种优选方案。它与基站相比有结构简单、投资较少和安装方便等优点，已经广泛用于，难于覆盖的盲区和弱区，提高通信质量，解决掉话等问题。所以建议在梨园处增加直放站近端机，在高碑店站和九棵树站增加直放站远端机。增加这两段区间的场强值，消除弱场，使得通信质量指标达到优良水平，确保运营安全。