GSM-R干擾分析和解決

鮑節(jié)爾

（上海鐵路局上海通信段，上海 200070）

1 GSM-R系統(tǒng)中常見干擾分類

1.1 系統(tǒng)內(nèi)干擾

1）同鄰頻干擾。由于GSM-R頻段僅有4 M帶寬可供使用，因此對于樞紐地區(qū)或多線并行交叉情況下，會導(dǎo)致兩個使用同一或相鄰頻點的小區(qū)之間的復(fù)用距離減小，容易引起同鄰頻干擾，當(dāng)C/I<12 dB或C/Ia<-6 dB時，干擾就不可避免。

2）互調(diào)干擾。指當(dāng)有多個不同頻率的信號加到非線性器件上時，非線性變換將產(chǎn)生一系列新的頻率分量，其中一部分可能落到接收機通帶內(nèi)，成為對有用信號的干擾。新產(chǎn)生信號的頻率分量滿足公式（1）的頻率關(guān)系，設(shè)輸入的兩個信號的頻率為f1，f2（絕對頻率）：

最常見是三階、五階互調(diào)分量，因為在各階互調(diào)分量中，三階、五階互調(diào)產(chǎn)物的幅度較高。

以三階互調(diào)為例，2f1-f2和2f2-f1的兩種頻譜分量距離本身信號最近，它們最有可能對系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，頻譜分布如圖1所示。

3）直放站干擾。由于GSM-R信號在隧道內(nèi)覆蓋時，往往采用級聯(lián)直放站進行覆蓋，由于直放站是同頻放大，而且直放站對信號的處理有一個時間，所以每段信號之間有一個時延，而當(dāng)時延超過GSM-R系統(tǒng)所能分辨的時間窗時，就會導(dǎo)致同頻干擾。

4）硬件故障。載頻、天饋避雷器、天線等設(shè)備故障均可能產(chǎn)生干擾。

1.2 外部干擾

中國鐵路GSM-R系統(tǒng)工作在885～889/930～934 MHz頻段范圍內(nèi)，共4M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。

1）強信號干擾：這種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。通過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。

2）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)出穩(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頻段與中國移動900 MHz增補頻段公用，所以中國移動900 MHz增補頻段的信號源是主要干擾之一。

3）其他信號干擾：常見的有GSM射頻直放站轉(zhuǎn)發(fā)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系統(tǒng)中干擾的判斷

在GSM-R系統(tǒng)中，可通過以下途徑判斷是否存在干擾。

1）通過用戶的實際感受進行判斷

①在干擾區(qū)段經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)主被叫呼叫失敗。

②通話過程中經(jīng)常有斷續(xù)、雜音和單通，甚至掉話等現(xiàn)象。

2）通過OMC的話統(tǒng)進行判斷

①上行干擾將體現(xiàn)在干擾帶話統(tǒng)中。若話統(tǒng)中出現(xiàn)4～5級，就要重點考慮是否有干擾存在。

②SDCCH、TCH指配失敗次數(shù)多。

③掉話次數(shù)多或掉話率高。

④切換成功率低。

3）通過對GSM-R服務(wù)質(zhì)量測試進行判斷

①出現(xiàn)頻繁的切換失敗或救援性切換。

②出現(xiàn)高電平、低質(zhì)量的區(qū)段。

4）使用信令分析儀跟蹤Abis接口進行判斷

Abis接口存在較高的誤碼率。

3 GSM-R系統(tǒng)干擾處理

3.1 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)前

1）進行GSM-R電磁環(huán)境評估測試。依照相關(guān)電信法規(guī)，使用測量接收機及頻譜分析儀進行測試，記錄鐵路GSM-R頻段內(nèi)所有頻點的使用情況，為網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃提供依據(jù)。

2）網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃準(zhǔn)確、細致。根據(jù)電磁環(huán)境測試結(jié)果進行頻點最佳分配，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）使用性能優(yōu)良的設(shè)備，盡可能減少系統(tǒng)內(nèi)部干擾，特別注意直放站的選擇。

3.2 網(wǎng)絡(luò)建成后

1）使用GSM-R無線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量測試工具（例如CTS3000）進行網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)評估。根據(jù)點對點語音呼叫測試中語音質(zhì)量（Rx Quality值）以及列控數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)測試中傳輸干擾率這兩項指標(biāo)來判斷干擾情況。根據(jù)GPS位置信息定位干擾路段，利用測試工具并結(jié)合OMCR數(shù)據(jù)來分析干擾類型。

2）內(nèi)部干擾的解決。對于同鄰頻干擾，調(diào)整天線、基站發(fā)射功率和系統(tǒng)參數(shù)；對于互調(diào)、直放站干擾，檢查硬件故障，更換設(shè)備。

3）外部干擾的解決。關(guān)閉GSM-R基站情況下，對線路進行動態(tài)清頻測試，對部分干擾較強路段進行靜態(tài)測試，找出外部干擾源。確定干擾源后，可在當(dāng)?shù)責(zé)o線電管理機構(gòu)的協(xié)調(diào)下，與中國移動、中國電信等運營商協(xié)商解決干擾問題。若是非法干擾源可上報相關(guān)部門進行查處。

4 干擾查找案例

在對某線的服務(wù)質(zhì)量評估過程中，發(fā)現(xiàn)部分區(qū)段存在高電平、低質(zhì)量的情況，并且出現(xiàn)了掉話等現(xiàn)象（如圖2所示圓圈內(nèi)）。因此基本判斷該區(qū)段存在外部干擾。

因此對該位置進行現(xiàn)場測試，首先根據(jù)服務(wù)質(zhì)量測試過程中出現(xiàn)問題區(qū)段的經(jīng)緯度，找到故障現(xiàn)場。在現(xiàn)場進行手機撥打測試，發(fā)現(xiàn)此處下行質(zhì)量確實較差，如圖3所示。

通過頻譜分析儀連接定向天線測試，找到了疑是干擾源的位置：一幢10層居民樓頂?shù)奶炀€。

在樓頂該天線的正面和背面分別用手持頻譜儀進行測試，發(fā)現(xiàn)該天線正面GSM-R全頻段的強度在-50 dBm左右，如圖4所示。而天線背面則降為-90 dBm左右，如圖5所示（圖中波形突起為GSM-R網(wǎng)絡(luò)所用頻點電平）。證明確實是該天線產(chǎn)生的干擾。

順著該天線的饋線找到了所屬設(shè)備的位置，為一個直放站遠端機及干線放大器，從設(shè)備的銘牌看是移動公司的遠端直放站，并且該設(shè)備是加電運行的。

在得到移動公司相關(guān)人員許可的條件下，關(guān)閉了該直放站的電源，然后用頻譜儀又測試了該天線附近的場強，發(fā)現(xiàn)全頻段干擾的現(xiàn)象已經(jīng)基本消除。重新用GSM-R手機進行呼叫測試，下行質(zhì)量恢復(fù)正常，如圖6所示。從而證明該位置干擾確實是移動直放站引起，關(guān)閉該直放站后，該路段的下行質(zhì)量差導(dǎo)致切換失敗的問題得到解決。

5 結(jié)束語

GSM-R網(wǎng)絡(luò)中不可避免存在各種干擾情況。通過網(wǎng)絡(luò)建設(shè)前的電磁環(huán)境清頻測試、網(wǎng)絡(luò)建成后的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化等措施，并通過使用專用的測試工具（如CTS3000、頻譜分析儀等）確定干擾種類及位置，不失為解決干擾的一種有效方法。