多径干扰的产生与解决方案

尹镝

【摘要】 中国高铁以其安全可靠、快捷舒适的优势走向世界，作为高铁的安全保障，以GSM—R为代表的铁路无线通信技术得到迅猛发展，它是一个集高科技、高稳定、多系统联动的通信系统，实施着高铁调度指挥、列车运行控制等关键核心任务，具有信息传输稳定、畅通、安全可靠的性能特点。

【关键词】 GSM-R TA值 载干比C/I 多径干扰 时间色散 基站 直放站

一、引言

GSM—R系统开通分为：前期的电磁环境测试、低速网络优化、高速网络优化、拉通试验等四个阶段，每个阶段的工作，都是为了消除GSM-R系统内外的各类干扰，维护GSM-R网络电磁环境的清洁，确保网络畅通。

对于网外的干扰，排查后通过当地无线电管理委员会，协调电信、移动等运营商，对铁路周边范围内的公网基站、直放站加装滤波器，或调整发射功率、频率等方案，从源头上预防干扰的发生；而对于GSM—R网络内部的干扰，则要不断进行网络优化，通过（1）调整天线方位角、俯仰角；（2）降低基站/直放站发射功率；（3）使用DCS分布式基站；（4）调整基站频率，等办法来消除网内干扰。

本文就GSM—R网内的干扰信号的产生条件及网络优化、解决方案的的问题进行论述。

二、干扰的类型

干扰信号主要分为：同频干扰、邻频干扰、交调干扰。

同频干扰…：是指无用信号与有用信号的载频相同，并对接收同频有用信号的接收机造成的干扰。GSM05.05规范对同频干扰保护比要求：C/I…≥9…dB，工程中一般加3dB余量，即C/I>12dB。

邻频干扰：是指相邻信道信號对本接收机通道内信号造成的干扰。当邻频干扰的载干比C/Ia小于规定值时，是不会影响到通话质量的。

交调干扰：当两个以上不同频率信号作用于一非线性电路时，将互相调制，产生新频率信号输出，当该频率正好落在接收机信道带宽内时，则构成对该接收机的干扰。

三、多径干扰产生的原因及条件

多径干扰是同频干扰的一种，是GSM系统中常见的一种干扰，无线电波在传播过程中受建筑物、地形、地貌等影响，会发生反射、绕射、散射等现象，导致多条不同路径电磁波到达接收端后，会产生不等的能量衰减、相位偏移、延时等，所产生的多普勒频移现象引起频率随机调制，从而产生码间干扰，导致系统内的列控信号失真或错误。

谈到多径干扰，必然涉及时间色散、TA值和载干比的概念。

时间色散又叫时延，在GSM系统中，比特速率为270kbit/s，则每1比特时间为3.7us。如果反射点在移动台之后1km，那么反射信号的传输路径将比直射信号长2km。那么就会在有用信号中混入另一个延时2比特的信号，码间相互干扰，这就是时间色散，时间色散问题虽然棘手，但GSM系统中运用了自适应均衡技术，这一问题得以缓解。

GSM规范要求均衡器应能够处理时延高达15us左右的反射信号，15us约对应4比特，因此反射信号的时延不超过15us就可以得到很好的信号质量。

什么是TA值？在GSM-R系统通信过程中，移动台在呼叫期间向远离基站的方向移动，则从基站发出的信号将越来越迟的到达移动台；与此同时，移动台的应答信息也会延迟到达基站，而时延过长会导致基站收到的本时隙信号与基站下一个时隙信息相互重叠而引起干扰，因此，引入了时间提前量（TA值）的概念。

TA值是判断信息时延的一项指标，1个TA代表1个bit时长，知道了不同信号源（基站/直放站）的TA值，则可计算出不同路径的信号时延差，也就判断出是否形成时间色散，TA差值≤4。

基站与直放站均采用全向空间波覆盖，由于发射功率和天线高度不同，直放站覆盖范围比基站小，假定图中A点处于二者中点，即D1=D2=0.5D。

BTS空间波信号到达A点的时延为：Tb=D1×3.333μS。

BTS射频信号经光纤直放站、光纤和空间到达A点的时延：

Tr=Dr+Df+D2×3.333μS，其中：Df=D×5μS

两路信号到达A点的时延差：ΔT=Tr-Tb=Dr+D×5μS≤15μS。

载干比C/I…，是指接收到的有用信号电平与无用信号电平的比值，载干比反映了电波信号在空间传播的过程中，接收端信号质量的比值，是衡量接收信号质量的重要指标。

四、消除网络多径干扰的办法及网络优化

现场测试中发现某处话务质量差，判断方法：（1）开启该处所有设备，锁定占用该基站的BCCH频点，测试此处的信号强度、话务质量及TA值；（2）单独开启测试区域覆盖站点（基站/直放站），测试此处的信号强度、话务质量及TA值；（3）根据测试结果判断干扰源；（4）降低干扰源基站、直放站的下行增益/发射功率；（5）测试降低增益/发射功率后该干扰源所覆盖区域的信号强度和话务质量及TA值，确保达标。

五、多径干扰问题日常运营维护建议

1.优化基站/近端机至远端机光缆径路，尽量控制光缆长度在1.8km以内。…

2.增加相应远端机光纤长度，使得同源相邻远端机之间的TA差值控制住4以内；

3.调整直放站主从关系，把多径干扰区段改为切换区；…

4.降低远离基站信源的主或从直放站下行增益/发射功率…。

参 考 文 献

[1]高速铁路通讯技术—数字移动通信系统（GSM-R）…中国铁道出版社

[2]铁路GSM-R数字移动通信技术…中国铁道出版社