GSM—R系统铁路无线网络频率规划方法研究及应用

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工作频段、频率分配和规划基本原则，分别就铁路无线网络的单网交织冗余覆盖网络、同站址无线双层网络、交织站址无线双层网络的组网方式的频率规划方法及应用展开研究，以期能够促进我国铁路无线网络的不断完善与优化。
1 GSM-R系统的工作频段
GSM-R系统的工作频段定为900MHz。其中由移动台发送，基站接收，处于885～889MHz之间的频率范围属于上行频率区间，反之，由基站发送，移动台接收，但处于930～934MHz之间的频率范围属于下行频率区间。双工收发频率与相邻频道的间隔分别为45MHz和200kHz。
GSM-R系统的频率带宽只有4MHz。按照等间隔频道的配置方法，可将其划分为21个载频。频道序号依次从999到1019。其中，序号为999和1019的频道作为隔离保护，不在实际可用频道范围内，因此，实际的可用频道数量仅有19个，频道序号依次从1000到1018表示。
2 GSM-R系统频率的分配和规划原则
2.1 GSM-R系统频率的分配原则
由于铁路线路平行交错、站点交叉穿行的地理特点，铁路通信极易发生因信号错乱引起的频道相互干扰问题，致使GSM-R系统发挥失常，铁路通信故障。因此，为确保GSM-R系统正常发挥实效，就需要按照一定的原则进行频道分配，这不仅要考虑频道间的相互干扰问题，同时还要关注频道的载干比情况。
2.2 GSM-R系统频率的基本规划原则
根据铁路网络分片布局的地理特点，在进行频率规划时，应本着相同频率的频点处于不同的基站；同片区内BCCH与TCH之间最好保持400k以上的频率间隔，且在未采取跳频情况下，TCH间的频率间隔最好也保持在400k以上；基站距离近要避免同频相对等原则。
3 基于组网方式的GSM-R系统频率规划方法研究与应用
3.1 单网交织冗余覆盖网络
单网交织冗余覆盖意指利用一层无线网络来覆盖铁路沿线。然而在设计系统时，可以通过增加基站的密度，使得即使线路上的某个基站出现故障或无法正常运转时，该地点可以通过其他相邻的基站来确保场强仍处于正常状态，使得沿线的业务应用不会因该基站无法正常运转而中断。
由于单层交织冗余覆盖网络的小区数在单层网络基础之上增加了一倍，则使得2×2的频率复用模式已无法适用，复用模式需改为4×2的。因此，根据相同频率的频点处于不同的基站和基站距离近避免同频的频率规划原则，可将GSM-R实际可用的19个频点划分为8组，保持每组间载频的最大配置为2。但需注意的是，为应对特殊情况，需预留部分频点以备对网络进行调整。
3.2 同站址无线双层网络
同站址无线双层网络意指同一个站点内并列设置2个基站，因而，形成了铁路沿线的2个无线网络层。如图1所示，基站A、B同属于一个站点内，具有类似的覆盖区域，因此需被安装在同一个机房内。所以值得注意的是，由于双层网络各自的基站同属于一个站址，因此要特别关注每个沿线基站机房的抗灾能力。因为，如果某一地点发生火灾、洪水等灾害，很大可能导致同属于该站点的2个基站都会遭到损坏，无法正常发挥通信保障功能，致使在该路段内会同时失去这2层网络的覆盖，通信中断。我国青藏线、大秦线GSM-R网络均采用此组网方式。
由于同站址无线双层网络是将2个基站并列设置在同一个站点，而单层交织冗余覆盖网络则可能会形成2个基站依次排列在一个站点，因此，同站址无线双层网络与单层交织冗余覆盖网络的频率分配大同小异，可以在层交织冗余覆盖网络频率分配基础之上进行适当重组，只要遵循频率规划基本原则，且保持每组间载频的最大配置为4即可。
3.3 交织站址无线双层网络
交织站址无线双层网络与同站址无线双层网络最大的不同，即是交织站址无线双层网络中的第二层基站恰好位于第一层前2个连续的基站之间。基站B2位于基站A1与基站A2之间。然而并不是每个基站同属于一个机房，而是每个基站都有各自独立的机房和天馈系统。这就不会发生像同站址无线双层网络中的，因其中一个地点发生灾害，很大可能导致在该路段内会同时失去这2层网络的覆盖，致使通信中断的情况。基站之间相互之间不受影响。但不容忽视的是，基站服务独立开来的同时增加了小区规划的复杂程度以及基站站址和安装的成本。
因此，交织站址无线双层网络的频率分配既可以按照单层交织冗余覆盖网络的分配形式，也可以遵循同站址无线双层网络。
4 结语
GSM-R作为我国铁路通信的未来发展方向，如何提高铁路对GSM-R的合理应用水平，且保障GSM-R能够切实发挥实际功效，就要基于GSM-R的工作频段、频率分配和规划的基本原则，针对不同的组网方式，选取合理、恰当的频率规划方法。
参考文献
[1]赵品勇，吴松等.GSM-R无线网络的频率规划[J].移动通信，2009（9）.
[2]李少杰.GSM-R系统无线网络频率规划方法的研究及应用[D].北京：北京交通大学，2008.