多徑干擾的產生與解決方案

尹鏑

【摘要】 中國高鐵以其安全可靠、快捷舒適的優(yōu)勢走向世界，作為高鐵的安全保障，以GSM—R為代表的鐵路無線通信技術得到迅猛發(fā)展，它是一個集高科技、高穩(wěn)定、多系統聯動的通信系統，實施著高鐵調度指揮、列車運行控制等關鍵核心任務，具有信息傳輸穩(wěn)定、暢通、安全可靠的性能特點。

【關鍵詞】 GSM-R TA值 載干比C/I 多徑干擾 時間色散 基站 直放站

一、引言

GSM—R系統開通分為：前期的電磁環(huán)境測試、低速網絡優(yōu)化、高速網絡優(yōu)化、拉通試驗等四個階段，每個階段的工作，都是為了消除GSM-R系統內外的各類干擾，維護GSM-R網絡電磁環(huán)境的清潔，確保網絡暢通。

對于網外的干擾，排查后通過當地無線電管理委員會，協調電信、移動等運營商，對鐵路周邊范圍內的公網基站、直放站加裝濾波器，或調整發(fā)射功率、頻率等方案，從源頭上預防干擾的發(fā)生；而對于GSM—R網絡內部的干擾，則要不斷進行網絡優(yōu)化，通過（1）調整天線方位角、俯仰角；（2）降低基站/直放站發(fā)射功率；（3）使用DCS分布式基站；（4）調整基站頻率，等辦法來消除網內干擾。

本文就GSM—R網內的干擾信號的產生條件及網絡優(yōu)化、解決方案的的問題進行論述。

二、干擾的類型

干擾信號主要分為：同頻干擾、鄰頻干擾、交調干擾。

同頻干擾…：是指無用信號與有用信號的載頻相同，并對接收同頻有用信號的接收機造成的干擾。GSM05.05規(guī)范對同頻干擾保護比要求：C/I…≥9…dB，工程中一般加3dB余量，即C/I>12dB。

鄰頻干擾：是指相鄰信道信號對本接收機通道內信號造成的干擾。當鄰頻干擾的載干比C/Ia小于規(guī)定值時，是不會影響到通話質量的。

交調干擾：當兩個以上不同頻率信號作用于一非線性電路時，將互相調制，產生新頻率信號輸出，當該頻率正好落在接收機信道帶寬內時，則構成對該接收機的干擾。

三、多徑干擾產生的原因及條件

多徑干擾是同頻干擾的一種，是GSM系統中常見的一種干擾，無線電波在傳播過程中受建筑物、地形、地貌等影響，會發(fā)生反射、繞射、散射等現象，導致多條不同路徑電磁波到達接收端后，會產生不等的能量衰減、相位偏移、延時等，所產生的多普勒頻移現象引起頻率隨機調制，從而產生碼間干擾，導致系統內的列控信號失真或錯誤。

談到多徑干擾，必然涉及時間色散、TA值和載干比的概念。

時間色散又叫時延，在GSM系統中，比特速率為270kbit/s，則每1比特時間為3.7us。如果反射點在移動臺之后1km，那么反射信號的傳輸路徑將比直射信號長2km。那么就會在有用信號中混入另一個延時2比特的信號，碼間相互干擾，這就是時間色散，時間色散問題雖然棘手，但GSM系統中運用了自適應均衡技術，這一問題得以緩解。

GSM規(guī)范要求均衡器應能夠處理時延高達15us左右的反射信號，15us約對應4比特，因此反射信號的時延不超過15us就可以得到很好的信號質量。

什么是TA值？在GSM-R系統通信過程中，移動臺在呼叫期間向遠離基站的方向移動，則從基站發(fā)出的信號將越來越遲的到達移動臺；與此同時，移動臺的應答信息也會延遲到達基站，而時延過長會導致基站收到的本時隙信號與基站下一個時隙信息相互重疊而引起干擾，因此，引入了時間提前量（TA值）的概念。

TA值是判斷信息時延的一項指標，1個TA代表1個bit時長，知道了不同信號源（基站/直放站）的TA值，則可計算出不同路徑的信號時延差，也就判斷出是否形成時間色散，TA差值≤4。

基站與直放站均采用全向空間波覆蓋，由于發(fā)射功率和天線高度不同，直放站覆蓋范圍比基站小，假定圖中A點處于二者中點，即D1=D2=0.5D。

BTS空間波信號到達A點的時延為：Tb=D1×3.333μS。

BTS射頻信號經光纖直放站、光纖和空間到達A點的時延：

Tr=Dr+Df+D2×3.333μS，其中：Df=D×5μS

兩路信號到達A點的時延差：ΔT=Tr-Tb=Dr+D×5μS≤15μS。

載干比C/I…，是指接收到的有用信號電平與無用信號電平的比值，載干比反映了電波信號在空間傳播的過程中，接收端信號質量的比值，是衡量接收信號質量的重要指標。

四、消除網絡多徑干擾的辦法及網絡優(yōu)化

現場測試中發(fā)現某處話務質量差，判斷方法：（1）開啟該處所有設備，鎖定占用該基站的BCCH頻點，測試此處的信號強度、話務質量及TA值；（2）單獨開啟測試區(qū)域覆蓋站點（基站/直放站），測試此處的信號強度、話務質量及TA值；（3）根據測試結果判斷干擾源；（4）降低干擾源基站、直放站的下行增益/發(fā)射功率；（5）測試降低增益/發(fā)射功率后該干擾源所覆蓋區(qū)域的信號強度和話務質量及TA值，確保達標。

五、多徑干擾問題日常運營維護建議

1.優(yōu)化基站/近端機至遠端機光纜徑路，盡量控制光纜長度在1.8km以內。…

2.增加相應遠端機光纖長度，使得同源相鄰遠端機之間的TA差值控制住4以內；

3.調整直放站主從關系，把多徑干擾區(qū)段改為切換區(qū)；…

4.降低遠離基站信源的主或從直放站下行增益/發(fā)射功率…。

參 考 文 獻

[1]高速鐵路通訊技術—數字移動通信系統（GSM-R）…中國鐵道出版社

[2]鐵路GSM-R數字移動通信技術…中國鐵道出版社