多徑干擾的產(chǎn)生與解決方案

尹鏑

【摘要】 中國(guó)高鐵以其安全可靠、快捷舒適的優(yōu)勢(shì)走向世界，作為高鐵的安全保障，以GSM—R為代表的鐵路無(wú)線通信技術(shù)得到迅猛發(fā)展，它是一個(gè)集高科技、高穩(wěn)定、多系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)的通信系統(tǒng)，實(shí)施著高鐵調(diào)度指揮、列車運(yùn)行控制等關(guān)鍵核心任務(wù)，具有信息傳輸穩(wěn)定、暢通、安全可靠的性能特點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】 GSM-R TA值 載干比C/I 多徑干擾 時(shí)間色散 基站 直放站

一、引言

GSM—R系統(tǒng)開通分為：前期的電磁環(huán)境測(cè)試、低速網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化、高速網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化、拉通試驗(yàn)等四個(gè)階段，每個(gè)階段的工作，都是為了消除GSM-R系統(tǒng)內(nèi)外的各類干擾，維護(hù)GSM-R網(wǎng)絡(luò)電磁環(huán)境的清潔，確保網(wǎng)絡(luò)暢通。

對(duì)于網(wǎng)外的干擾，排查后通過(guò)當(dāng)?shù)責(zé)o線電管理委員會(huì)，協(xié)調(diào)電信、移動(dòng)等運(yùn)營(yíng)商，對(duì)鐵路周邊范圍內(nèi)的公網(wǎng)基站、直放站加裝濾波器，或調(diào)整發(fā)射功率、頻率等方案，從源頭上預(yù)防干擾的發(fā)生；而對(duì)于GSM—R網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的干擾，則要不斷進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，通過(guò)（1）調(diào)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(diào)整基站頻率，等辦法來(lái)消除網(wǎng)內(nèi)干擾。

本文就GSM—R網(wǎng)內(nèi)的干擾信號(hào)的產(chǎn)生條件及網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化、解決方案的的問(wèn)題進(jìn)行論述。

二、干擾的類型

干擾信號(hào)主要分為：同頻干擾、鄰頻干擾、交調(diào)干擾。

同頻干擾…：是指無(wú)用信號(hào)與有用信號(hào)的載頻相同，并對(duì)接收同頻有用信號(hào)的接收機(jī)造成的干擾。GSM05.05規(guī)范對(duì)同頻干擾保護(hù)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(hào)對(duì)本接收機(jī)通道內(nèi)信號(hào)造成的干擾。當(dāng)鄰頻干擾的載干比C/Ia小于規(guī)定值時(shí)，是不會(huì)影響到通話質(zhì)量的。

交調(diào)干擾：當(dāng)兩個(gè)以上不同頻率信號(hào)作用于一非線性電路時(shí)，將互相調(diào)制，產(chǎn)生新頻率信號(hào)輸出，當(dāng)該頻率正好落在接收機(jī)信道帶寬內(nèi)時(shí)，則構(gòu)成對(duì)該接收機(jī)的干擾。

三、多徑干擾產(chǎn)生的原因及條件

多徑干擾是同頻干擾的一種，是GSM系統(tǒng)中常見的一種干擾，無(wú)線電波在傳播過(guò)程中受建筑物、地形、地貌等影響，會(huì)發(fā)生反射、繞射、散射等現(xiàn)象，導(dǎo)致多條不同路徑電磁波到達(dá)接收端后，會(huì)產(chǎn)生不等的能量衰減、相位偏移、延時(shí)等，所產(chǎn)生的多普勒頻移現(xiàn)象引起頻率隨機(jī)調(diào)制，從而產(chǎn)生碼間干擾，導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)的列控信號(hào)失真或錯(cuò)誤。

談到多徑干擾，必然涉及時(shí)間色散、TA值和載干比的概念。

時(shí)間色散又叫時(shí)延，在GSM系統(tǒng)中，比特速率為270kbit/s，則每1比特時(shí)間為3.7us。如果反射點(diǎn)在移動(dòng)臺(tái)之后1km，那么反射信號(hào)的傳輸路徑將比直射信號(hào)長(zhǎng)2km。那么就會(huì)在有用信號(hào)中混入另一個(gè)延時(shí)2比特的信號(hào)，碼間相互干擾，這就是時(shí)間色散，時(shí)間色散問(wèn)題雖然棘手，但GSM系統(tǒng)中運(yùn)用了自適應(yīng)均衡技術(shù)，這一問(wèn)題得以緩解。

GSM規(guī)范要求均衡器應(yīng)能夠處理時(shí)延高達(dá)15us左右的反射信號(hào)，15us約對(duì)應(yīng)4比特，因此反射信號(hào)的時(shí)延不超過(guò)15us就可以得到很好的信號(hào)質(zhì)量。

什么是TA值？在GSM-R系統(tǒng)通信過(guò)程中，移動(dòng)臺(tái)在呼叫期間向遠(yuǎn)離基站的方向移動(dòng)，則從基站發(fā)出的信號(hào)將越來(lái)越遲的到達(dá)移動(dòng)臺(tái)；與此同時(shí)，移動(dòng)臺(tái)的應(yīng)答信息也會(huì)延遲到達(dá)基站，而時(shí)延過(guò)長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致基站收到的本時(shí)隙信號(hào)與基站下一個(gè)時(shí)隙信息相互重疊而引起干擾，因此，引入了時(shí)間提前量（TA值）的概念。

TA值是判斷信息時(shí)延的一項(xiàng)指標(biāo)，1個(gè)TA代表1個(gè)bit時(shí)長(zhǎng)，知道了不同信號(hào)源（基站/直放站）的TA值，則可計(jì)算出不同路徑的信號(hào)時(shí)延差，也就判斷出是否形成時(shí)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(diǎn)處于二者中點(diǎn)，即D1=D2=0.5D。

BTS空間波信號(hào)到達(dá)A點(diǎn)的時(shí)延為：Tb=D1×3.333μS。

BTS射頻信號(hào)經(jīng)光纖直放站、光纖和空間到達(dá)A點(diǎn)的時(shí)延：

Tr=Dr+Df+D2×3.333μS，其中：Df=D×5μS

兩路信號(hào)到達(dá)A點(diǎn)的時(shí)延差：ΔT=Tr-Tb=Dr+D×5μS≤15μS。

載干比C/I…，是指接收到的有用信號(hào)電平與無(wú)用信號(hào)電平的比值，載干比反映了電波信號(hào)在空間傳播的過(guò)程中，接收端信號(hào)質(zhì)量的比值，是衡量接收信號(hào)質(zhì)量的重要指標(biāo)。

四、消除網(wǎng)絡(luò)多徑干擾的辦法及網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試中發(fā)現(xiàn)某處話務(wù)質(zhì)量差，判斷方法：（1）開啟該處所有設(shè)備，鎖定占用該基站的BCCH頻點(diǎn)，測(cè)試此處的信號(hào)強(qiáng)度、話務(wù)質(zhì)量及TA值；（2）單獨(dú)開啟測(cè)試區(qū)域覆蓋站點(diǎn)（基站/直放站），測(cè)試此處的信號(hào)強(qiáng)度、話務(wù)質(zhì)量及TA值；（3）根據(jù)測(cè)試結(jié)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(cè)試降低增益/發(fā)射功率后該干擾源所覆蓋區(qū)域的信號(hào)強(qiáng)度和話務(wù)質(zhì)量及TA值，確保達(dá)標(biāo)。

五、多徑干擾問(wèn)題日常運(yùn)營(yíng)維護(hù)建議

1.優(yōu)化基站/近端機(jī)至遠(yuǎn)端機(jī)光纜徑路，盡量控制光纜長(zhǎng)度在1.8km以內(nèi)?！?/p>

2.增加相應(yīng)遠(yuǎn)端機(jī)光纖長(zhǎng)度，使得同源相鄰遠(yuǎn)端機(jī)之間的TA差值控制住4以內(nèi)；

3.調(diào)整直放站主從關(guān)系，把多徑干擾區(qū)段改為切換區(qū)；…

4.降低遠(yuǎn)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(xiàn)

[1]高速鐵路通訊技術(shù)—數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（GSM-R）…中國(guó)鐵道出版社

[2]鐵路GSM-R數(shù)字移動(dòng)通信技術(shù)…中國(guó)鐵道出版社