馮燕媛

（中國鐵路通信信號上海工程集團有限公司，上海 200436）

1 GSM-R干擾的分類及產(chǎn)生原因

正確分析干擾的類型和產(chǎn)生原因，才能找到解決干擾的方法。我國鐵路GSM-R數(shù)字移動通信所受的干擾可以下列方式進(jìn)行劃分。

1.1 根據(jù)使用頻段，可以分為上行干擾和下行干擾

上行干擾指干擾信號在GSM-R上行頻段即885～889 MHz。外界射頻干擾源會對基站產(chǎn)生干擾，造成基站覆蓋范圍降低。

下行干擾是指干擾源所發(fā)干擾信號在GSM-R下行頻段即930～934 MHz。移動臺收到的干擾信號較大時，將無法區(qū)分正?；拘盘?，造成掉話或無法分配信道。

1.2 根據(jù)使用頻點，可以分為同頻干擾和非同頻干擾

同頻干擾是指所有落到接收機通帶內(nèi)的與有用信號頻率相同的無用信號干擾，亦稱同信道干擾。這些無用信號和有用信號一樣，在接收機中經(jīng)放大，變頻而落到中頻通帶內(nèi)，因此，只要在接收機輸入端存在同頻干擾，接收系統(tǒng)就無法濾除和抑制它。存在同頻干擾的頻率范圍是為有用信號載波頻率，Br為接收機中頻帶寬。

非同頻干擾主要包括鄰頻干擾、互調(diào)干擾、阻塞干擾和雜散干擾。

鄰頻干擾是指所使用信號頻率相鄰頻率的信號干擾。鄰頻干擾是由于接收濾波器不理想，使得相鄰頻率的信號泄漏到傳輸帶寬內(nèi)而引起的。

互調(diào)干擾是指當(dāng)兩個以上不同頻率信號作用于一非線性電路時，將互相調(diào)制產(chǎn)生新頻率的信號輸出。如果該頻率正好落在接收機工作信道帶寬內(nèi)，則構(gòu)成對該接收機的干擾，成為互調(diào)干擾?；フ{(diào)干擾可能是外部信號與發(fā)射信號混合產(chǎn)生；也有可能完全是兩個外部信號產(chǎn)生，它們只是借助接收機的非線性器件來相互混合。

阻塞干擾是指任何接收機都有一定的接收動態(tài)范圍，當(dāng)頻帶外干擾信號強到一定程度，接收功率超過接收動態(tài)允許的最大功率電平時，會導(dǎo)致接收機飽和阻塞，從而影響系統(tǒng)的接收性能，這類干擾稱為阻塞干擾。

雜散干擾是指由于發(fā)射濾波器的滾降特性（任何濾波器都不是理想的階躍方式），導(dǎo)致總存在一定的帶外輻射，這就是通常所稱的發(fā)射雜散。由于發(fā)射雜散產(chǎn)生的干擾稱為雜散干擾。

1.3 根據(jù)干擾來源，可以分為內(nèi)部干擾、外部干擾

內(nèi)部干擾主要包括同頻干擾、鄰頻干擾和直放站干擾。同頻干擾和鄰頻干擾主要是由于GSM-R系統(tǒng)采用頻率復(fù)用方式，由于頻率規(guī)劃不當(dāng)?shù)仍蛟斐傻母蓴_。直放站干擾是指由于直放站的引入導(dǎo)致噪聲系數(shù)的增加，當(dāng)一個基站配置多個直放站時，其引入的噪聲將造成對基站的干擾。

外部干擾主要包括固定頻率干擾、強信號干擾和其他信號干擾。

固定頻率干擾：這種干擾頻率幾乎不變，或小范圍抖動，上下行都可能存在，其干擾信號呈現(xiàn)穩(wěn)定和頻譜干凈的特性，具有固定頻率的干擾源工作于GSM-R移動通信頻段。由于中國鐵路GSM-R系統(tǒng)工作在885～889/930～934 MHz頻段范圍內(nèi)，共4 M帶寬，該頻段為鐵路GSM-R系統(tǒng)與中國移動公網(wǎng)通信系統(tǒng)按地域共用，較易出現(xiàn)外部干擾。這也是實際GSM-R系統(tǒng)工作主要干擾之一。

強信號干擾是指合法的信號占用合法的頻率，由于功率過強造成鄰近頻段接收設(shè)備阻塞。分析GSM-R系統(tǒng)的工作頻段可以看出，由于中國電信800 MHz CDMA系統(tǒng)基站發(fā)射頻段為870～880 MHz，鐵路GSM-R系統(tǒng)基站接收頻段為885～889 MHz，兩系統(tǒng)之間只有5 MHz保護帶。CDMA系統(tǒng)基站和直放站的發(fā)射可能對GSM-R系統(tǒng)基站和直放站的接收產(chǎn)生有害干擾。

其他信號干擾：常見有GSM寬頻直放站強信號干擾、有線電視倍增器漏泄雜波干擾、微波及對講機系統(tǒng)雜波干擾、非法人為干擾等。

2 GSM-R干擾問題的發(fā)現(xiàn)及處理

由于GSM-R網(wǎng)絡(luò)的特點，其干擾的發(fā)現(xiàn)、處理方式，與公用移動網(wǎng)絡(luò)的干擾處理存在很大區(qū)別。

對于干擾的發(fā)現(xiàn)，由于公用移動通信覆蓋范圍廣，網(wǎng)絡(luò)使用密集，因此，其主要途徑是通過用戶對網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的投訴，來發(fā)現(xiàn)干擾等問題，其干擾的發(fā)現(xiàn)相對比較被動。而GSM-R網(wǎng)絡(luò)作為鐵路專用移動網(wǎng)絡(luò)，目前正處于建設(shè)發(fā)展階段，由于其網(wǎng)絡(luò)覆蓋呈鏈狀覆蓋，覆蓋范圍和用戶均相對較小，因此其干擾的發(fā)現(xiàn)需采用主動發(fā)現(xiàn)的方式。即對新建的GSM-R網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行清頻工作，在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)前期發(fā)現(xiàn)干擾。而對于已建成運營的網(wǎng)絡(luò)，需通過定期的網(wǎng)絡(luò)維護測試來發(fā)現(xiàn)。

對于干擾發(fā)現(xiàn)后的處理，公用移動網(wǎng)絡(luò)和GSM-R網(wǎng)絡(luò)也存在較大區(qū)別。由于公用移動通信主要用于民用通信，不涉及安全等方面，因此，干擾的處理往往是通過不斷的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化來減少干擾的影響，處理周期相對較長。而GSM-R網(wǎng)絡(luò)作為鐵路調(diào)度通信的平臺，尤其是使用CTCS-3級列控的區(qū)域，干擾將涉及行車安全等方面，因此需快速準(zhǔn)確的定位干擾，并進(jìn)行處理。

因此，對于GSM-R網(wǎng)絡(luò)干擾的發(fā)現(xiàn)和處理，一般根據(jù)干擾來源，通過兩個階段來實施。

一是在GSM-R網(wǎng)絡(luò)建設(shè)階段，可以采取定點和動態(tài)電磁環(huán)境測試等方法查找并處理外部干擾源，并通過頻率規(guī)劃、GSM-R設(shè)備的選用，減少系統(tǒng)內(nèi)部干擾的產(chǎn)生。

二是在網(wǎng)絡(luò)建成后的運營階段，采取OMC-R干擾帶測量、動態(tài)電磁環(huán)境測試、在線干擾測試等方法發(fā)現(xiàn)、處理由外部或系統(tǒng)內(nèi)部造成的干擾。

下面介紹鐵路GSM-R網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的不同階段，其干擾查找、定位及處理方法。

2.1 GSM-R網(wǎng)絡(luò)建設(shè)階段

1）GSM-R電磁環(huán)境測試，主要發(fā)現(xiàn)、定位由系統(tǒng)外部引起的干擾問題。

測試使用測量接收機及頻譜分析儀進(jìn)行測試，記錄鐵路GSM-R頻段內(nèi)所有頻點使用情況，為網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃提供依據(jù)。測試一般分為定點測試和動態(tài)測試。

定點測試主要用于GSM-R網(wǎng)絡(luò)建設(shè)前期及干擾排查階段，測試頻段包括GSM-R上、下行頻段。測試框圖如圖1所示。

動態(tài)測試主要用于GSM-R網(wǎng)絡(luò)建設(shè)后期。測試時將測試儀表放置于列車內(nèi)，并使用機車車頂天線。測試時需注意將GSM-R的基站和直放站的發(fā)射置于關(guān)閉狀態(tài)，測試頻段包括GSM-R上、下行頻段。測試框圖如圖2所示。

2）GSM-R系統(tǒng)頻率規(guī)劃，主要解決由頻率復(fù)用引起的同、鄰頻干擾問題。

GSM-R網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃應(yīng)準(zhǔn)確、細(xì)致，根據(jù)前面電磁環(huán)境測試的結(jié)果進(jìn)行頻點最佳分配，避開干擾頻點，使干擾程度降到最低。避免出現(xiàn)內(nèi)部同鄰頻現(xiàn)象。

3）GSM-R設(shè)備的選用，主要解決由設(shè)備的非線性、雜散等引起的干擾問題。

應(yīng)選用性能優(yōu)良的設(shè)備，以減少系統(tǒng)互調(diào)等內(nèi)部干擾，特別注意直放站的選擇。

2.2 GSM-R網(wǎng)絡(luò)運營階段

1）通過OMC-R干擾帶測量，主要發(fā)現(xiàn)存在上行干擾的問題。

按GSM規(guī)范05.08規(guī)定， BTS必須測量所有空閑信道上行鏈路的干擾電平，其目的是為無線資源的管理和分配提供依據(jù)。另外，BTS必須對所測得的結(jié)果進(jìn)行分析，將干擾電平分成5個級別報告給BSC（當(dāng)MSC詢問時，BSC將這些信息報告給MSC）。干擾帶劃分如表1所示。

表1 干擾帶劃分表

干擾帶統(tǒng)計指標(biāo)相對其他統(tǒng)計指標(biāo)可以更直接地反映小區(qū)受干擾的程度，但它只能反映上行頻率是否存在干擾。如果某小區(qū)干擾帶四、五的值較大，則該小區(qū)極有可能存在同頻干擾；如果統(tǒng)計值主要分布于干擾帶一、二內(nèi)，則存在干擾的可能性不大；如果干擾帶三中有較大值，則要提高警惕。因此，可通過干擾帶指標(biāo)判斷存在上行干擾的小區(qū)。

2）動態(tài)電磁環(huán)境測試，主要發(fā)現(xiàn)、定位由外部引起的干擾問題。

其測試配置及方法同網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期的動態(tài)電磁環(huán)境測試方法。

3）GSM-R在線干擾測試，主要發(fā)現(xiàn)、定位由外部及系統(tǒng)內(nèi)部引起的各種干擾。

GSM-R在線干擾測試可使用GSM-R干擾測試儀或測試手機，對GSM-R系統(tǒng)運用狀態(tài)下的C/I進(jìn)行測試。測試頻段主要為下行頻段，但也可對上行頻段進(jìn)行測量。測試時通過使用具有解析MNC、LAC、CI功能的無線干擾測試儀，可方便定位由中國移動使用相同頻點所造成的干擾。測試框圖如圖3所示。

2.3 GSM-R無線干擾測試方法比較

如表2所示，通過對不同的干擾測試方法進(jìn)行對比，各種方法互有利弊，因此實際測試時，要根據(jù)不同階段的需求，采用不同的方法，才能得到最佳效果。

表2 不同的干擾測試方法比較

3 測試案例

通過分析和實際測試，在不同的階段采取不同的測試方法，可以較為有效地發(fā)現(xiàn)、處理干擾。以鐵路某線GSM-R干擾排查為例。

首先進(jìn)行動態(tài)電磁環(huán)境測試，對全線的干擾情況進(jìn)行排查。通過測試發(fā)現(xiàn)XX站—XY站之間存在較大的干擾，同時根據(jù)干擾點的經(jīng)緯度，利用Google Earth等地圖工具，可以快速的對干擾點進(jìn)行定位（如圖4所示）。

通過動態(tài)電磁環(huán)境測試發(fā)現(xiàn)干擾后，再到現(xiàn)場對干擾源進(jìn)行定位。利用GPS到達(dá)干擾位置后，用頻譜分析儀連接定向天線進(jìn)行測試，通過多次測試基本確定干擾源位于一幢10層居民樓頂?shù)奶炀€（如圖5所示）。在樓頂該天線的正面和背面分別用手持頻譜儀進(jìn)行測試，發(fā)現(xiàn)該天線正面GSM-R全頻段的強度都在-50 dBm左右，而天線背面則降為-90 dBm左右，確認(rèn)是該天線產(chǎn)生的干擾（如圖6所示）。

確認(rèn)干擾源后，通過天饋線找到所屬設(shè)備位置，為一個直放站遠(yuǎn)端機及干線放大器，是移動公司的一個“XXX基站”所帶的遠(yuǎn)端直放站，并且該設(shè)備加電運行。在得到移動公司相關(guān)人員的許可下，關(guān)閉了該直放站的電源，然后用頻譜儀測試了該天線附近的場強，發(fā)現(xiàn)干擾現(xiàn)象已經(jīng)基本消除。

通過上述案例發(fā)現(xiàn)，在GSM-R的不同階段采用針對性的測試方法，使整個干擾的發(fā)現(xiàn)、處理過程變得非常高效。

4 結(jié)束語

無線網(wǎng)絡(luò)是一個開放的網(wǎng)絡(luò)，GSM-R網(wǎng)絡(luò)中不可避免的存在各種干擾。針對GSM-R網(wǎng)絡(luò)建設(shè)前和建成后的不同特點，采取定點電磁環(huán)境測試、動態(tài)電磁環(huán)境測試、OMC-R干擾帶測量、GSM-R在線干擾測試等多種測試方法相結(jié)合，發(fā)現(xiàn)干擾并確定干擾源的種類及位置，是解決干擾的一種較快速、有效的方法。

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