GSM-R系統(tǒng)外干擾的形成和分析

祝鵬飛

【摘 要】文章首先針對GSM-R系統(tǒng)的工作環(huán)境特征以及其在工作環(huán)境中可能面對的系統(tǒng)外部干擾源做出了必要的總結(jié)說明，而后進一步指出在GSM-R系統(tǒng)中上行和下行的干擾主要危害，并且對常用的干擾排查方法和重要衡量要素做出了總結(jié)。

【關(guān)鍵詞】G S M - R；干擾；形成；排除

【中圖分類號】TN91【文獻標識碼】A【文章編號】1672-5158（2013）02-0160-01

鐵路移動通訊系統(tǒng)（GSM-R ，Global System of Mobile communication for Railways）是目前我國鐵路運輸系統(tǒng)所統(tǒng)一采用的通信網(wǎng)絡(luò)載體，從根本上說，這種技術(shù)是全球移動通訊系統(tǒng)GSM在鐵路運輸系統(tǒng)中的應(yīng)用。從技術(shù)本源的角度看GSM-R和GSM都采用了大致相同的工作機制，但其特殊的應(yīng)用環(huán)境和需求又決定了GSM-R系統(tǒng)很多只屬于其自身的特征。

一、GSM-R系統(tǒng)的工作環(huán)境以及其干擾特征

GSM-R系統(tǒng)所面臨的工作環(huán)境特殊，相對于GSM系統(tǒng)的分片覆蓋區(qū)域而言，GSM-R系統(tǒng)面臨的是鐵路工作系統(tǒng)中以鐵軌作為軸心的帶狀覆蓋區(qū)域，并且其橫跨地域較大，這樣的覆蓋區(qū)域特征導致其與其他網(wǎng)絡(luò)有著更多的相鄰邊界，更容易引發(fā)干擾現(xiàn)象。此外，GSM-R系統(tǒng)承載著鐵路工作環(huán)境中的調(diào)度職能，負責著列車與調(diào)度中心的信息傳輸，因此直接影響到鐵路系統(tǒng)的運行安全，因此GSM-R系統(tǒng)在安全性和可靠性方面都更為注重，相應(yīng)對于干擾的形成和排除工作也比其他通信系統(tǒng)更為重視。

GSM-R系統(tǒng)的干擾來自于多個方面，就其干擾來源而言，可以大致分為系統(tǒng)內(nèi)部和系統(tǒng)外部兩個方面。前者通常由于鐵路系統(tǒng)自身所面臨的特殊地理和自然環(huán)境，導致在GSM-R系統(tǒng)內(nèi)部形成覆蓋區(qū)域的相互重疊不合理，或者通信覆蓋強度與自然環(huán)境契合程度較弱從而造成多路徑傳輸干擾。此類干擾可以通過對多發(fā)故障或干擾告警進行長期總結(jié)和數(shù)據(jù)分析，找出可能存在的潛伏問題，從系統(tǒng)優(yōu)化的角度出發(fā)進行排除。而對于GSM-R系統(tǒng)而言，更為頻繁出現(xiàn)的干擾源則來自系統(tǒng)外部，這一方面是由于橫跨較大的地理范圍，另一方面也是GSM-R系統(tǒng)技術(shù)中難以規(guī)避的弱點所在。

從技術(shù)角度看，GSM-R系統(tǒng)與GSM系統(tǒng)使用同一類技術(shù)核心，因此直接為二者之間的相互干擾埋下隱患；而CDMA雖然與GSM-R系統(tǒng)采用了不同的技術(shù)核心，但是其擴頻技術(shù)會使得其傳輸?shù)臄?shù)據(jù)在傳輸過程中被擴展到一個更寬的頻帶中，而在信號接收端，CDMA系統(tǒng)支持在擴頻過程中納入到系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)雜音過濾，但是GSM-R系統(tǒng)卻不能支持數(shù)據(jù)過濾，因此CDMA也會為GSM-R系統(tǒng)帶來不能忽視的干擾。從占用頻帶角度看，GSM- R通信系統(tǒng)在我國使用上行885～889MH z以及下行930～934MHz頻段，而GSM系統(tǒng)在社會中采用的是上行890～915MHz，下行935-960MHz以及上行1710-1785MHz，下行1805-1880MHz兩個頻段，由此可見GSM-R系統(tǒng)的上行885～889MHz頻段和GSM系統(tǒng)的上行890～915MHz頻段，以及下行930～934MHz頻段和GSM系統(tǒng)的下行935-960MHz頻段之間緊鄰，控制不足十分容易形成干擾。此外，我國CDMA系統(tǒng)使用上行825-840MHz，下行870-885MHz頻段，與GSM-R系統(tǒng)頻段同樣緊鄰，在擴頻過濾的過程中也會以無序干擾的形式存在于GSM-R系統(tǒng)中，對其通信產(chǎn)生影響。

二、GSM-R系統(tǒng)中干擾的危害以及排除

干擾對于GSM-R系統(tǒng)的危害相對明確，但還是需要有針對性地做出深一步的理解。

在GSM-R系統(tǒng)中，光網(wǎng)絡(luò)的傳輸質(zhì)量可以信任，因此通信干擾出現(xiàn)在無線接入部分，可以具體分為上行干擾和下行干擾兩個部分。其中上行干擾出現(xiàn)在移動臺向基站傳輸數(shù)據(jù)的過程中，因此上行干擾會影響到基站的工作狀態(tài)，進而對整個數(shù)據(jù)傳輸過程有所影響。較為嚴重的上行干擾會提高GSM基站接收機基底噪電平，從而產(chǎn)生通信背景噪音，導致誤碼率的提高，甚至相關(guān)設(shè)備靈敏度的下降，最終形成通信終端問題的發(fā)生。相應(yīng)的，下行干擾發(fā)生在信號的下行段中，即發(fā)生在信號由基站向移動臺傳輸?shù)倪^程中，下行干擾通常不會產(chǎn)生很大范圍的影響，只是對于干擾環(huán)境附近的移動臺接收信號質(zhì)量有所影響。對于GSM-R系統(tǒng)而言，下行干擾的表現(xiàn)主要集中在BCCH（廣播控制信道，Broadcast Control Channel）以及TCH（業(yè)務(wù)信道，Traffic Channel）兩個方面。在BCCH方面，會影響到接通率降低、切換失敗機會增加等；而在TCH方面，干擾的狀況會隨著話務(wù)的增加呈現(xiàn)出正相關(guān)特征，主要表現(xiàn)為通信過程中噪聲的增加，通信質(zhì)量下降以及掉話率的提高。

針對于干擾對GSM-R系統(tǒng)所產(chǎn)生的惡劣影響，有必要進行深入分析，對干擾進行清查和排除，確保GSM-R系統(tǒng)工作正常。對于來源于GSM-R系統(tǒng)外部的干擾源查找，可以從如下幾個方面進行處理。首先應(yīng)當注重于共用頻段的干擾排查。信產(chǎn)部有明文規(guī)定，在鐵路線路上采用4.5m高測量天線，50%時間、幅度概率進行測量，同頻干擾信號不應(yīng)大于-105 dBm，在直轄市、省會城市和計劃單列市的城區(qū)鐵路軌道兩側(cè)各2km，其他地區(qū)兩側(cè)6km處采用1.5m天線，50%時間、幅度概率進行測量，雙方系統(tǒng)的基站下行控制和業(yè)務(wù)信道的信號電平應(yīng)低于-85dBm。具體操作的時候，應(yīng)當以此規(guī)則作為基準，綜合使用GPS等工具沿鐵路線展開路測，重點掌握干擾信號的電平以及MNC、LAC以及BSIC等相關(guān)特征信息，確定干擾源基站位置，為進一步網(wǎng)間協(xié)調(diào)奠定基礎(chǔ)。對于共用頻段干擾的核查是排查干擾的重要工作組成，因此還應(yīng)當注意其他細節(jié)問題，尤其是目前由于鐵路交通逐步成熟發(fā)達，難以逐一進行實地排查，因此更多的時候采取在列車上實時路測。這種做法雖然相對便捷，并且在GPS等工具的支持下精準程度不斷提升，但是仍然會出現(xiàn)對于干擾信號的丟失現(xiàn)象，因此對于列車速度因素必須考慮到排查工作中來。此外，無線環(huán)境測試一般在夜間鐵路施工“天窗”點內(nèi)進行，而夜間GSM以及CDMA系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流都相對較小，如果單純使用掃頻儀測試在用公網(wǎng)TCH 對GSM-R干擾難以獲取到良好效果，具體可以先進行C/.I等相關(guān)指標測試，進一步將電信運營SM卡加裝在干擾分析測試裝置上針對鐵路沿線運營商主頻點以及語音信道頻點進行測試，實現(xiàn)對于干擾源的排查目的。

三、結(jié)論

對于GSM-R干擾源的排查，除了社會上存在的運營商干擾以外，其他非法干擾也必須加以重視，一旦發(fā)現(xiàn)干擾源，必須追查到底。對于需要多個單位進行協(xié)調(diào)的干擾問題，應(yīng)當提前準備出預(yù)備方案，確保能夠在雙方進行接觸的第一時間實現(xiàn)兩側(cè)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化協(xié)調(diào)處理，而對于非法干擾，必須予以追查取締，確保GSM-R系統(tǒng)的正常運行。

參考文獻

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