高鐵GSM-R無線網優干擾排查簡述

陳鵬

摘 要：鐵路目前使用的GSM-R無線通信系統，技術成熟，安全性高，尤其應用在高速鐵路的運輸上的優勢更加明顯。但是由于無線通信系統電磁環境的復雜性，GSM-R無線通信系統的通信質量經常受到各種原因的影響，要保證網絡的正常運行，就需要不斷發現問題，并積極地進行解決。同時，制定相應的處置方式，以優化鐵路沿線的電磁環境，確保鐵路安全運輸。

關鍵詞：GSM-R系統;干擾排查;安全運輸

中圖分類號：TN91 文獻標識碼：A

0 引言

本文重點對目前高鐵客運專線GSM-R運行環境進行簡單介紹，對各種干擾源干擾造成的影響進行說明。指出干擾對高鐵運行帶來的不利影響。同時對各類干擾排查所使用的方法、儀表及綜合分析，經過判斷比對，找出干擾源，進行綜合處置，降低或排除，確保高鐵電磁環境的純凈，保證運行安全。

1 問題簡介

1.1 高鐵無線干擾來源及處置的必要性

近兩年，為滿足鐵路旅客需求，4G網絡開始覆蓋鐵路沿線，且保持較大的發射功率。因頻點有限，移動運營商在頻點的規劃方面，和GSM-R網絡的頻點規劃存在一定的沖突，為了解決這一問題，保障鐵路運輸的高效性和安全性，需要能夠及時排查并定位干擾，以減少因外網干擾產生的鐵路運輸安全隱患。

1.2 采取的有效方案

為了能夠及時準確的發現干擾，使用配備高速實時頻譜掃描儀的專用檢測列車，對GSM-R線路進行全面的電磁環境監測，通過這種方式能夠快速的發現并定位干擾位置，同時配合線下作業人員的其它形式的測試和協調，能夠迅速的將干擾問題解決，對于解決電磁干擾的排查困難現象具有有效的可操作性，對于保障鐵路運輸的安全性具有重要的安全意義。

2 干擾測試分析

2.1 系統間干擾分析

系統間干擾類型主要有：雜散干擾、阻塞干擾和互調干擾，產生上述干擾的主要因素包括頻率因素、設備因素和工程因素。

（1）雜散干擾：雜散干擾是指由于發射濾波器的非理想性，使得發射機在帶外發射了例如諧波、熱噪聲、頻率變換產物等功率，落入到其它系統帶內而引起的底噪抬升，從而影響了靈敏度的一種干擾。如：鄭徐客專線K223.5處，設備區間TSXLS-XXB01至TSXLS-XXB02，發現CSD指標不合格情況，現場使用頻譜儀測試發現明顯的底噪抬升現象。如圖2-1所示是定向天線正對現場移動運營商基站時包絡圖：

圖2-1采取的處置措施是，經協商在移動運營商基站上加裝濾波器后，頻譜儀底噪恢復正常，如圖2-2所示。

（2）阻塞干擾：阻塞干擾產生的原因在于接收濾波器的非理想特性，由于接收濾波器在帶外并不會完全抑制掉帶外信號，所以會接收到一定強度的帶外信號，若帶外信號足夠強，則接收濾波器將會接收到足夠強的帶外信號，從而引起干擾。

圖2-3實時頻譜的測試結果看，移動運營商基站的電平強度超過了-10 dBm，由于強度較大的干擾信號在接收機的相鄰頻段注入，使受害接收機鏈路的非線性期間產生失真，甚至飽和，造成受害接收機靈敏度損失，影響了GSM-R網絡通信質量。圖2-4是同時進行的服務質量檢測圖，在大信號位置GSM-R網絡通信質量下降到7級。

（3）互調干擾。當兩個或多個不同頻率的發射信號通過非線性電路時，將在多個頻率的線性組合頻率上形成互調產物。當這些互調產物與受害接收機的有用信號頻率相同或相近時，將導致受害接收機靈敏度損失，形成互調干擾。

圖2-5是某條C3線路的實時頻譜測試圖，可以看到其中兩個移動運營商的頻點F1=937.4 MHz和F2=944.4 MHz互調后產生了 2*F1-F2 = 930.4 MHz，正好是該條線路GSM-R網絡一個基站BCCH=1001的頻點，造成7級質量，影響數據傳輸。

圖2-6是與實時頻譜圖2-5同時檢測的線路質量圖。

三階互調干擾在鐵路沿線的存在也是較多的，采取的處置方案是通過協調移動運營商改動頻率或降低發射功率，可有效解決該類問題。

2.2 頻帶內干擾分析

除了外網的干擾，GSM-R網絡本身也有一些問題需要通過電磁環境的檢查來發現。

由于鐵路建設都是以線路進行，因此可能新建設的線路網絡在頻率設置考慮不周對已有的網絡造成影響。另一方面，GSM-R網絡不斷發展，既有普速線的網絡越來越多，在并線區間、樞紐區間都可能發生電磁環境的干擾如圖2-7。

在C3線路也有這樣的情況。圖2-8是合福高鐵與寧安客專交匯處的測試曲線，看到在隧道口出現6級質量，導致數據傳輸誤碼。

對合福及寧安進行了掃頻測試，可以看到寧安客專的基站TLB-ML02小區所用頻點BCCH=1 014，與合福高鐵FCX-TL04基站的TCH為同頻。雖然，寧安客專基站距合福高鐵較遠，信號不會很強，可是我們看到由于合福高鐵FCX-TL04基站的TCH載頻板工作不良，輻射電平低于BCCH信道電平20 dB，因此收到了寧安客專基站的同頻干擾導致通信質量惡化。

上面的案例看到，通過有效的檢測一是發現頻率設置不合理，二是基站TCH載頻板故障。通過調整了頻點和載頻板，質量問題得到解決。采用合適的方法可以及時發現鐵路交叉線等網絡復雜區間的干擾問題，盡早解決保證GSM-R網絡正常運行。

通過在現場對GSM-R系統應用場所中無線網側干擾常見種類的案例分析，進一步提高對故障的處理來強化自己對理論知識的理解，在GSM-R無線側的網絡優化過程中，我們經常會遇到各種干擾現象并伴隨著不同難度的協調工作，有時即便找到干擾源，也需要協調當地運營商或者私人調整干擾源設備。這就需要我們了解網絡優化的基本原則、積累故障無線干擾的經驗，多學習理論知識，明確干擾處理的思路，掌握常見的干擾處理方法，從而縮短干擾處理的時間實現干擾源的準確定位、迅速排除，保障鐵路運輸的安全。

3 結論

在日常維護中，由于外界干擾的復雜性和多樣性，需要我們不僅要學習和掌握相對應的相關業務知識，而且還需要具備豐富的處置經驗。實踐出真知，要將一系列的理論知識深入到現場進行核實比對，經過表像分析干擾源的實質，比如運營商運用LTE-FDD（頻分雙工）技術與鐵路頻段較近，會造成鐵路無線信號底噪抬升，造成干擾;還有的運用LTE800技術，也會造成高鐵的上行干擾等。只有知己知彼，才能對相關干擾對象提出有針對性的方案。

對高鐵GSM-R無線干擾排查工作，一直會延續下去，老問題解決了，新的問題就會出現。我們維護高鐵運行穩定的信念會更加堅定。

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