阻塞干擾在GSM-R干擾測試中的實(shí)例

孫 亮

（北京全路通信信號研究設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100073）

阻塞干擾在GSM-R干擾測試中的實(shí)例

孫 亮

（北京全路通信信號研究設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100073）

簡單介紹阻塞干擾在鐵路GSM-R干擾測試中的具體現(xiàn)象，簡要分析阻塞干擾的原理，初步提出解決的辦法。

GSM-R；阻塞干擾；高鐵

1 概述

GSM-R是專門為鐵路通信設(shè)計(jì)的綜合數(shù)字移動通信系統(tǒng)，作為保障鐵路安全運(yùn)輸?shù)膶Ｓ猛ㄐ畔到y(tǒng)，特別是作為承載CTCS-3級列控?cái)?shù)據(jù)的車地傳輸通道，GSM-R所要求的高可靠性對無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化相對于公網(wǎng)有著更高的要求。目前，我國已經(jīng)建設(shè)完成了武廣、滬寧、滬杭、京滬、哈大等部署CTCS-3級列控系統(tǒng)的重點(diǎn)高速鐵路的建設(shè)，還在進(jìn)行滬昆、南廣等客運(yùn)專線的建設(shè)。在以上線路的建設(shè)過程中，GSM-R網(wǎng)絡(luò)分別出現(xiàn)不同程度的覆蓋和干擾問題，嚴(yán)重者造成GSM-R通信中斷，直接影響鐵路的正常運(yùn)輸組織秩序，而且，隨著越來越多采用GSM-R系統(tǒng)線路的建設(shè)完成，GSM-R網(wǎng)絡(luò)的電磁環(huán)境也越來越復(fù)雜，越來越多的干擾問題層出不窮。

2 GSM-R頻段和干擾類型介紹

根據(jù)信部無函[2007]136號《關(guān)于鐵道部和中國移動共用900 MHz移動通信網(wǎng)頻率資源問題的函》和信部無函[2009]618號《關(guān)于中國移動通信集團(tuán)公司使用蜂窩移動通信系統(tǒng)頻率的批復(fù)》中的要求，頻段885 MHz～889 MHz/930 MHz～934 MHz為鐵路GSM-R系統(tǒng)的專用頻段。

通過在高速鐵路建設(shè)中測試的干擾，目前鐵路GSM-R系統(tǒng)經(jīng)常遇到的干擾主要有：同頻干擾、臨頻干擾、互調(diào)干擾以及雜散干擾和阻塞干擾。

同頻干擾一般有兩種，外部網(wǎng)絡(luò)的干擾和內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的干擾。外網(wǎng)的干擾有兩種，一種是由于其他網(wǎng)絡(luò)的頻率配置不合理，擅自使用GSM-R系統(tǒng)專用頻率作為網(wǎng)絡(luò)的BCCH信道或者TCH信道的頻點(diǎn)，持續(xù)給GSM-R網(wǎng)絡(luò)的正常使用帶來干擾；另外一種是由于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備老化或者損壞，造成設(shè)備在GSM-R頻段上持續(xù)發(fā)射干擾信號。內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)干擾主要是由于網(wǎng)絡(luò)配置不合理造成的GSM-R網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部頻點(diǎn)配置錯(cuò)誤，不同線路在臨近的地方使用相同的頻點(diǎn)互相干擾。臨頻干擾分為兩大類：一類是來自GSM-R網(wǎng)內(nèi)的，主要是由于頻率規(guī)劃不合理，相鄰的兩個(gè)頻率距離太近，這個(gè)可以從GSM-R網(wǎng)絡(luò)頻率規(guī)劃表中直接得出。一般情況下，在GSM-R網(wǎng)絡(luò)中如果當(dāng)前小區(qū)的BCCH載波頻率或業(yè)務(wù)信道頻率和當(dāng)前小區(qū)的兩層相鄰小區(qū)所規(guī)劃的BCCH載波頻率或業(yè)務(wù)信道頻率出現(xiàn)相鄰的情況，則認(rèn)為會產(chǎn)生鄰頻干擾。另一類是來自網(wǎng)外的，主要發(fā)生在邊帶網(wǎng)絡(luò)，主要是GSM-R和中國移動、中國聯(lián)通、中國電信在鐵路沿線附近小區(qū)的BCCH載波頻率后者TCH載頻設(shè)置臨近GSM-R網(wǎng)絡(luò)的邊帶，兩者可能會產(chǎn)生鄰頻干擾?；フ{(diào)干擾和雜散干擾經(jīng)常產(chǎn)生于臨近鐵路的移動基站，由于基站的頻點(diǎn)設(shè)置不合理或者物理器件損壞，則可能產(chǎn)生對GSM-R網(wǎng)絡(luò)造成干擾的信號。阻塞干擾一般常發(fā)生在高速鐵路旁的強(qiáng)信號的基站旁。本次主要對阻塞干擾進(jìn)行介紹。

3 阻塞干擾的具體實(shí)例

以下是阻塞干擾在鐵路干擾測試中的具體實(shí)例。

干擾源基站位于高速鐵路旁，距離鐵路50 m左右，當(dāng)列車行駛到疑似干擾基站的覆蓋范圍后，正常的通信會中斷，在中斷通信后的一段時(shí)間內(nèi)不能重新注冊，嚴(yán)重影響行車安全。在產(chǎn)生該現(xiàn)象的行車范圍進(jìn)行干擾測試，測試頻譜圖如圖1、2所示。

圖1 GSM-R頻段930 MHz～934 MHz的測試結(jié)果

在測試點(diǎn)周圍的手機(jī)數(shù)據(jù)如表1所示。

圖2 擴(kuò)展頻段后的測試結(jié)果

在圖1中的兩個(gè)標(biāo)記為M1、M2信號信道號分別為M1：1001，M2：1006。通過查詢手機(jī)數(shù)據(jù)為鐵路GSM-R系統(tǒng)正在使用的BCCH信號。在鐵路專用頻段930 MHz～934 MHz范圍內(nèi)，沒有其他的信號存在。將測試頻段擴(kuò)展為930 MHz～938 MHz后，測試頻譜圖如圖2所示。圖中有一個(gè)明顯的大信號，標(biāo)記為M3。M3的信號強(qiáng)度為-21.2 dBm，信道號為13，通過手機(jī)數(shù)據(jù)得知，是中國移動正在使用的TCH跳頻信號。在現(xiàn)場進(jìn)行手機(jī)撥打鐵路號碼測試時(shí)，手機(jī)無法正常注冊到GSM-R網(wǎng)絡(luò)。采用手機(jī)的強(qiáng)制鎖定功能將信號注冊到GSM-R網(wǎng)絡(luò)，通過鎖定測試點(diǎn)附近的兩個(gè)鐵路專用頻段的BCCH信道，進(jìn)行撥打測試，發(fā)現(xiàn)手機(jī)的通話質(zhì)量均為0級，這說明不存在同頻干擾影響鐵路信號的正常使用，排除了同頻干擾的可能。此時(shí)，懷疑是阻塞干擾造成這種現(xiàn)象。

4 原因分析

什么是阻塞干擾呢？阻塞干擾是指當(dāng)強(qiáng)的干擾信號與有用信號同時(shí)加入接收機(jī)時(shí)，強(qiáng)干擾會使接收機(jī)鏈路的非線性器件飽和，產(chǎn)生非線性失真。只有有用信號，在信號過強(qiáng)時(shí)，也會產(chǎn)生振幅壓縮現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)會阻塞。產(chǎn)生阻塞的主要原因是器件的非線性，特別是引起互調(diào)、交調(diào)的多階產(chǎn)物，同時(shí)接收機(jī)的動態(tài)范圍受限也會引起阻塞干擾。

下面以兩個(gè)電壓矢量相加來看強(qiáng)干擾阻塞的情況。

設(shè)有用信號為：

干擾信號為：

當(dāng)兩個(gè)信號疊加在一起時(shí)，合成信號為：

經(jīng)過三角變換并考慮到干擾信號比有用信號強(qiáng)的因素后，得到合成信號：

The paper introduces the concrete phenomena of block interference in GSM-R interference testing, analyzes the principles of the block interference, and puts forward solutions accordingly.

GSM-R network; block interference; high-speed railway

10.3969/j.issn.1673-4440.2015.03.010