GSM-R網(wǎng)絡(luò)干擾類問題分析

莫遠(yuǎn)俊 中國鐵路上海局集團(tuán)有限公司電務(wù)處

目前，網(wǎng)絡(luò)干擾已成為影響GSM-R網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的主要因素，它對話音質(zhì)量、掉話、切換、接通等指標(biāo)均有顯著影響。它不僅影響網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行，嚴(yán)重影響客戶感知，而且是 C3（CTCS-3）降級的主要原因之一，如何處理解決干擾類問題是無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的首要任務(wù)。

1 干擾類型

干擾類型可以分為同鄰頻干擾、互調(diào)干擾、阻塞干擾、雜散干擾、多徑干擾。在GSM-R網(wǎng)絡(luò)中最常見的干擾有同鄰頻干擾、互調(diào)干擾。本文主要研究了干擾在GSM-R網(wǎng)絡(luò)中的類型及處置措施。

2 典型案例分析

2.1 滬杭高鐵GSM-R鄰頻問題處理

車載CTCS-3列控信息的線路要求采用單網(wǎng)交織覆蓋組網(wǎng)方式，基站間距一般在3 km左右，目前頻率復(fù)用方式主要有6頻組、7頻組、8頻組3種，同頻基站距離18 km左右。在某些特殊區(qū)段，例如樞紐地區(qū)頻率復(fù)用距離縮短，就需要通過優(yōu)化避免產(chǎn)生同鄰頻干擾，主要控制干擾基站或受干擾基站覆蓋避免重疊覆蓋或參數(shù)優(yōu)化解決。下面主要講一種干擾基站非直接作用受干擾基站實(shí)例。

滬杭高鐵某區(qū)段頻率配置見表1，HNX-YH02基站BCCH頻點(diǎn)1008和YH-HZD01基站TCH頻點(diǎn)1007有鄰頻關(guān)系。

表1 滬杭線頻率配置列表

從覆蓋區(qū)域看HNX-YH02和YHHZD01沒有覆蓋重疊區(qū)，無法直接相互干擾，見圖1。

圖1 基站系統(tǒng)圖

由于YuHang是車站基站，有雨棚遮擋，為了避免在車站停車時發(fā)生不必要的乒乓切換，YuHang向相鄰的小區(qū)切換門限都設(shè)置的較大，這會導(dǎo)致YuHang向YH-HZD01切換位置延后。當(dāng)列車占用YuHang向YH-HZD01運(yùn)行時沒有切YH-HZD01而是錯切至HNX-YH02，分析C3接口監(jiān)測數(shù)據(jù)切換前鄰區(qū)YHHZD01和HNX-YH02電平都達(dá)到了-47 dBm，錯切至HNX-YH02后服務(wù)小區(qū)電平陡降至-68 dBm，下行通信質(zhì)量達(dá)到7，說明車載受到了HNX-YH02的假信號干擾，而這個假信號就是YH-HZD01基站TCH頻點(diǎn)1 007被占用時信號泄露到頻點(diǎn)1 008帶內(nèi)造成的。

此類鄰頻小區(qū)雖然沒有覆蓋重疊區(qū)，卻依然造成了鄰頻干擾。

上述錯切現(xiàn)象需要同時滿足以下條件才會出現(xiàn)：①服務(wù)小區(qū)到目標(biāo)小區(qū)的切換門限大于等于服務(wù)小區(qū)到錯切小區(qū)切換門限；②服務(wù)小區(qū)到目標(biāo)小區(qū)的切換位置足夠接近目標(biāo)小區(qū)使1 007頻點(diǎn)信號泄露到1 008的電平接近-47 dBm；③服務(wù)小區(qū)向目標(biāo)小區(qū)切換前1 007頻點(diǎn)有被占用。因此當(dāng)存在此類鄰頻關(guān)系時，我們需要注意避免上述條件的出現(xiàn)。

2.2 寧杭高鐵下行干擾（互調(diào)）問題處理

寧杭線某區(qū)段總公司測試存在下行干擾，見圖2。

圖2 寧杭線總公司測試截圖

現(xiàn)場排查發(fā)現(xiàn)一處移動GSM基站存在干擾，見圖3。

圖3 掃頻截圖（930-934MHz）

該處移動基站使用頻點(diǎn)有6（936.2 MHz）、20 （939 MHz）、25 （940 MHz）、31（941.2 MHz），根據(jù)三階互調(diào)算法，其互調(diào)頻率落在930 MHz～934 MHz頻段內(nèi)。

將頻點(diǎn)均調(diào)整至50號以上后問題解決，調(diào)整后掃頻見圖4：

圖4 掃頻復(fù)測截圖（930-934MHz）

2.3 寧西線上行干擾（互調(diào)）問題處理

上海局管內(nèi)寧西線使用華為基站設(shè)備。在話統(tǒng)指標(biāo)日常監(jiān)控分析過程中，發(fā)現(xiàn)寧西線ZiShudian基站干擾帶分布存在異常，干擾帶4～5級占比明顯較高，見表2。

表2 寧西線ZiShudian基站干擾指標(biāo)

指標(biāo)“信道處于干擾帶n的平均數(shù)目”可以通過華為M2000網(wǎng)管平臺提取。該指標(biāo)測量點(diǎn)如下：系統(tǒng)每隔5 s獲取一次處于各干擾帶的空閑信道（TCHF、TCHH 或 SDCCH）的數(shù)目，在測量周期末，用本周期各采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)的累加值除以采樣次數(shù)，得到測量周期內(nèi)的空閑信道（TCHF、TCHH或 SDCCH）處于干擾帶各等級的平均數(shù)目。

干擾帶異常站點(diǎn)位置示意見圖5。

圖5 ZiShudian基站位置示意圖

干擾帶是基站在信道空閑狀態(tài)通過RF RESOURCE INDICATION消息（無線資源指示消息）向BSC上報的各信道上行干擾的電平等級，它實(shí)際上是基站無線信道在空閑狀態(tài)下接收到的噪聲電平值，反應(yīng)了無線系統(tǒng)的上行干擾水平，共分為五個等級。寧西線ZiShuDian設(shè)置為：干擾帶1為-110 dBm～-105 dBm;干擾帶2為-105 dBm～-98 dBm;干擾帶3為-98 dBm～-92 dBm;干擾帶4為-92 dBm～-87 dBm;干擾帶 5 為-87 dBm～-47 dBm。等級越高，表示干擾電平越高，一般來說，若出現(xiàn)空閑信道落入干擾帶4、干擾帶5的情況，就認(rèn)為存在干擾。

ZiShuDian的“AS4207E:信道處于干擾帶5的平均數(shù)目（TCHF）”較多，說明上行底噪長期高于-87 dBm。該站點(diǎn)為兩載頻配置，每一塊載頻對應(yīng)不同的天饋系統(tǒng)支路。由于兩塊載頻的干擾帶均存在異常，問題應(yīng)該存在共性的部分。初步判斷無線環(huán)境干擾的幾率較高。

現(xiàn)場進(jìn)行掃頻，發(fā)現(xiàn)上行頻段885 MHz～889 MHz的低頻部分全頻段抬升至-90 dBm左右，見圖6。

圖 6 頻譜（885MHz～889MHz）

調(diào)整掃頻頻率范圍至870 MHz～889 MHz，發(fā)現(xiàn) 870 MHz～880 MHz頻段存在-55 dBm左右的高強(qiáng)度信號F1和F2，見圖7。

圖 7 頻譜（870MHz～889MHz）

圖 7F1頻率寬度大概為 2×1.25 MHz、中心頻率大約在 871.9 MHz；F2 頻率寬度大概為1.25 MHz、中心頻率大約在878.6 MHz。根據(jù)三階互調(diào)公式2×F2-F1計(jì)算，互調(diào)信號中心頻率大約在885.3 MHz附近，正好處于底噪抬升區(qū)域。另外根據(jù)頻率帶寬判斷，F(xiàn)1、F2應(yīng)該為電信CDMA信號。

聯(lián)系電信降低附近可疑基站發(fā)射功率后，現(xiàn)場測試上行頻段底噪恢復(fù)正常，見圖 8、圖 9。

圖8 （870MHz～889MHz）（臨時降低可疑電信基站功率后）

圖9 （885MHz～889MHz）（臨時降低可疑電信基站功率后）

至此，可以確認(rèn)ZhiShudian上行頻段干擾為電信頻段產(chǎn)生的互調(diào)信號導(dǎo)致。

確認(rèn)該處干擾為電信的基站引入，聯(lián)系電信進(jìn)行處理。后電信在其基站側(cè)加裝濾波器后，話統(tǒng)指標(biāo)監(jiān)控干擾帶恢復(fù)正常。

2.4 合福高鐵下行干擾（阻塞）問題處理

合福高鐵某區(qū)段總公司測試存在下行干擾，見圖10。

從總公司測試截圖發(fā)現(xiàn)在K995至K996區(qū)間HFN-CAJ02_BUA的電平值-65dBm左右，考慮增強(qiáng)該區(qū)段GSM-R覆蓋提升C/I，進(jìn)而改善下行通信質(zhì)量，若抬升HFN-CAJ02_BUA往合肥方向的天線俯仰角，在 K998至 K999區(qū)段，HFNCAJ02_BUA的信號強(qiáng)度將強(qiáng)于HFNCAJ01，有風(fēng)險造成異常切換，因此考慮抬升HFN-CAJ01往蚌埠方向的天線俯仰角。

圖10 合福高鐵總公司測試截圖

調(diào)整HFN-CAJ01往蚌埠方向的天線俯仰角8°→4°后，總公司測試在K995至K996區(qū)段占用HFN-CAJ01，電平值為-47 dBm，下行通信質(zhì)量改善明顯，見圖11。

圖11 合福高鐵動檢測試截圖

3 總結(jié)

3.1 干擾源的排查方法

在目前GSM-R系統(tǒng)中主要通過OMC話統(tǒng)、基站告警、添乘測試、C3降級數(shù)據(jù)等。在發(fā)現(xiàn)問題后應(yīng)首先檢查網(wǎng)絡(luò)頻率分布并排除基站和終端硬件故障，對GSM-R網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的設(shè)備進(jìn)行檢查（重點(diǎn)關(guān)注直放站、基站、終端），以排除自身網(wǎng)絡(luò)設(shè)備造成的干擾。根據(jù)干擾現(xiàn)象，定位干擾源（內(nèi)部或者外部）。

3.2 干擾優(yōu)化措施

內(nèi)部干擾，通過調(diào)整參數(shù)、天線傾角、方位角減小網(wǎng)絡(luò)干擾是主要優(yōu)化手段，調(diào)整的目的是使得各小區(qū)的實(shí)際服務(wù)區(qū)域與設(shè)計(jì)服務(wù)區(qū)域接近，減少越區(qū)覆蓋現(xiàn)象。

外部干擾，如果受干擾的是GSM-R上行頻段，則一般是CDMA系統(tǒng)干擾引起，如果受干擾的是GSM-R下行頻段，則一般是移動GSM900系統(tǒng)干擾引起，可通過天線調(diào)整（避免天線正對）、安裝濾波器、降低功率、更換頻點(diǎn)解決。