邱 兵

（中國電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所 河北 0500810）

0 引言

在當(dāng)前信息時代之下，鐵路運(yùn)輸為了進(jìn)一步推動整個運(yùn)輸體系的安全運(yùn)行，在通信方面不斷加強(qiáng)建設(shè)。當(dāng)前鐵路通信網(wǎng)已經(jīng)成為了當(dāng)前確保鐵路運(yùn)輸環(huán)境正常開展工作的重要支持力量。但是考慮到鐵路通信網(wǎng)絡(luò)服務(wù)覆蓋區(qū)域的帶狀特征，必然相對其他社會通信網(wǎng)絡(luò)會面對更多的干擾，因此，如何切實(shí)對干擾實(shí)現(xiàn)測定和排除，就成為了當(dāng)前鐵路通信環(huán)境中的重要職責(zé)。

1 鐵路通信網(wǎng)干擾狀況分析

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(yùn)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(yùn)輸系統(tǒng)中的應(yīng)用。這種狀況直接決定了GSM-R和常規(guī)的GMS在技術(shù)核心層面表現(xiàn)出極強(qiáng)的一致性，對應(yīng)地必然導(dǎo)致GSM-R要面對來源于GSM的更多干擾問題。與此同時另一個方面，鐵路通信系統(tǒng)服務(wù)區(qū)域是以鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)作為核心的非直線帶狀區(qū)域，并且橫跨極大的地理范圍，同時需要面對諸多復(fù)雜的自然環(huán)境，因此信號在這樣的環(huán)境傳輸過程中，無法避免的會遭到來源于GSM-R系統(tǒng)外界的干擾影響。

想要實(shí)現(xiàn)對于 GSM-R系統(tǒng)干擾狀況的準(zhǔn)確測定，首先需要對其所面臨的干擾狀況進(jìn)行了解。對于 GSM-R系統(tǒng)而言，常見的干擾可以分為系統(tǒng)內(nèi)干擾和系統(tǒng)外干擾兩類。對于系統(tǒng)內(nèi)干擾而言，進(jìn)一步分為同臨頻干擾、互調(diào)干擾以及直放站干擾三種。其中同臨頻干擾，同時是考慮到 GSM-R系統(tǒng)本身在資源方面僅占有較窄帶寬，從而導(dǎo)致在 GSM-R系統(tǒng)中不同的區(qū)段之間可能會造成的使用同一或相鄰頻點(diǎn)的復(fù)用距離減小，從而造成干擾的問題。并且這種情況會由于鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)本身的曲線特征而加劇。當(dāng)C/I<12dB或C/Ia<-6dB的時候，即構(gòu)成干擾。而互調(diào)干擾則是指多個不同頻率的信號加到非線性器件上時所形成的干擾。直放站干擾則是考慮到 GSM-R系統(tǒng)在隧道內(nèi)環(huán)境展開工作的時候通常會采用級聯(lián)直放站方式進(jìn)行服務(wù)覆蓋，并因?yàn)橹狈耪就l放大且對于信號的處理需要時間，因此每段信號之間均會設(shè)置時延，而當(dāng)時延超過 GSM-R系統(tǒng)能夠分辨的時間窗時，就會產(chǎn)生同頻干擾。除此以外，硬件故障，諸如載頻、天饋避雷器、天線等設(shè)備故障原因也可能會造成GSM-R系統(tǒng)內(nèi)部干擾的產(chǎn)生。

而從 GSM-R系統(tǒng)外部的角度看，主要需要考慮的干擾因素是頻帶問題。從占用頻帶角度看，GSM-R通信系統(tǒng)在我國使用上行885～889MHz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，并且CDMA系統(tǒng)使用上行825-840MHz，下行870-885MHz頻段。由此可見 GSM-R系統(tǒng)的夾縫地位，極易招致干擾的形成。其上行臨界889MHz與GSM系統(tǒng)上行的890 MHz之間的區(qū)隔僅為1 MHz，并且同樣的隱患也存在于下行頻段以及GSM-R與CDMA系統(tǒng)之間，過小的區(qū)隔導(dǎo)致其干擾本身的易于發(fā)生。

除此以外，來源于社會環(huán)境的其他干擾，諸如非法電臺以及有線電視倍增器漏泄雜波干擾、微波及對講機(jī)系統(tǒng)雜波干擾等多個方面，也都是GSM-R系統(tǒng)干擾形成的主要原因。

2 GSM-R系統(tǒng)干擾的測定

干擾對于GSM-R系統(tǒng)的正常工作而言，其影響不容忽視，因此有必要針對其展開切實(shí)有效的測定，并且在此技術(shù)上實(shí)現(xiàn)對于干擾的判斷并且加以排除。通常而言，需要在存在干擾的區(qū)域內(nèi)進(jìn)行電測環(huán)境測試，來實(shí)現(xiàn)對于干擾源的定位。這種做法本身是在關(guān)閉 GSM-R基站的前提下展開對于鐵路沿線電磁信號的測試，所采用的相關(guān)設(shè)備包括場強(qiáng)測試儀、距離傳感器、GSM-R天線、GPS、測試手機(jī)以及必要的軟件支持，并且能夠適應(yīng)列車行駛環(huán)境工作需求。

展開測試的第一步，是獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)，即在測試列車行駛的過程中用場強(qiáng)測試儀展開連續(xù)性的掃頻。在獲取數(shù)據(jù)的過程中，應(yīng)當(dāng)注意對列車的位置進(jìn)行定位，并且需要依照地面鐵路沿線的公里標(biāo)或其他位置信息對自動測試系統(tǒng)的距離信息展開校準(zhǔn)。在距離傳感器發(fā)生故障，或者無法有效展開工作的情況下，應(yīng)當(dāng)用GPS作為測距的補(bǔ)充工具實(shí)現(xiàn)對于列車的定位，對于隧道等環(huán)境，應(yīng)當(dāng)盡量勻速行駛，以實(shí)現(xiàn)對于位置的有效估計。在數(shù)據(jù)采集的整個過程中，應(yīng)當(dāng)以 GSM-R基站區(qū)間作為基準(zhǔn)展開測試手機(jī)掃頻，進(jìn)一步求出干擾信號來源基站的識別 BSIC碼，通常而言會存在多個頻點(diǎn)干擾，可能會對應(yīng)有多個BSIC碼，此外還應(yīng)當(dāng)對干擾信號場強(qiáng)展開完善記錄。

完成數(shù)據(jù)獲取工作之后，應(yīng)當(dāng)對測試數(shù)據(jù)展開進(jìn)一步的分析。具體包括確定場強(qiáng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計方法、場強(qiáng)測試儀采集數(shù)據(jù)處理、統(tǒng)計測試區(qū)間整體電磁環(huán)境圖以及深入分析獲取相關(guān)報告等幾個階段。在確定場強(qiáng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計方法階段，應(yīng)當(dāng)明確多種數(shù)據(jù)處理方法的應(yīng)用環(huán)境和技術(shù)特征，常見的處理方法包括算術(shù)平均法以及計算95%累積概率電平。其中前者是展開面向于整個數(shù)據(jù)序列的滾動平均來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的平滑處理，剔除其中偶發(fā)性的數(shù)據(jù)干擾來進(jìn)行工作的。進(jìn)一步依據(jù)李氏定律，當(dāng)信號衰落并且滿足瑞利分布的時候，在40個波長的取樣區(qū)間長度內(nèi)抽取36-50個樣本并且求取局部均值，即可獲取到90%置信度條件下的樣本均值估計量，并且其偏差控制在1dB范圍內(nèi)。同時偏差的的值會隨著樣本數(shù)的增加而減小，這就是李氏平均。

而后者則相對復(fù)雜，設(shè)第n個頻點(diǎn)在第i區(qū)間內(nèi)累積概率p處的電平值為 Rxlevni，P，則有如下定義如式（1）：

進(jìn)一步對各個區(qū)間的 Rxlevni，P進(jìn)行統(tǒng)計，取 P=95%水平，依據(jù)EIRENE規(guī)范算法展開計算。在實(shí)際工作中通常選取統(tǒng)計窗口100m，滑動步長同樣為100m展開統(tǒng)計。

兩個方法在實(shí)際測試過程中都有應(yīng)用，其中前者是對場強(qiáng)均值的反映，剔除了一些衰落信息，而后者則用來與要求的門限值做比較來統(tǒng)計合格率，可對場強(qiáng)覆蓋進(jìn)行評估，通常用于無線網(wǎng)絡(luò)的驗(yàn)收測試。

數(shù)據(jù)經(jīng)過初步的處理之后，需要進(jìn)一步對場強(qiáng)測試儀采集數(shù)據(jù)展開處理。在采用李氏平均算法的情況下，采用相對具有代表性的900MHz頻率作為參考，其波長為0.33m，因此樣本區(qū)間d應(yīng)當(dāng)為40λ，約為13m。即相應(yīng)的處理數(shù)據(jù)步驟，應(yīng)當(dāng)首先以13m作為統(tǒng)計樣本樣本區(qū)間，統(tǒng)計樣本區(qū)間連續(xù)。在一個統(tǒng)計樣本區(qū)間內(nèi)對采集到的數(shù)據(jù)展開算術(shù)平均統(tǒng)計，最后測試系統(tǒng)偏差和天饋系統(tǒng)損耗狀況，對應(yīng)的進(jìn)入檢測結(jié)果。

在完成這些計算工作之后，即可以針對計算結(jié)果進(jìn)行總結(jié)，并且進(jìn)一步統(tǒng)計出測試區(qū)間的整體電磁環(huán)境圖，形成更為直觀的電磁環(huán)境體現(xiàn)。根據(jù)測試區(qū)間內(nèi)的電磁環(huán)境圖對于干擾嚴(yán)重的區(qū)域展開更為深入的分析，尤其是需要注意將干擾嚴(yán)重的區(qū)域內(nèi)，所有的干擾信號覆蓋狀況進(jìn)行一一羅列。最后生成面向于干擾信號的具體狀況實(shí)現(xiàn)具體的表格分析，應(yīng)當(dāng)考慮在內(nèi)的分析特征應(yīng)當(dāng)包括干擾頻點(diǎn)、最大干擾強(qiáng)度、LAC /CI、干擾基站區(qū)間、公里標(biāo)區(qū)間、經(jīng)度區(qū)間、緯度區(qū)間等內(nèi)容，最終結(jié)合相應(yīng)的計算結(jié)果，形成相對完整的GSM-R系統(tǒng)干擾測定報告。

3 結(jié)束語

在對 GSM-R系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)有效干擾測定的基礎(chǔ)上，可以展開進(jìn)一步的干擾排除工作。需要注意的是，在 GSM-R系統(tǒng)的實(shí)際工作環(huán)境中，干擾并非穩(wěn)定存在狀態(tài)，除了系統(tǒng)的測定，還應(yīng)當(dāng)依據(jù)實(shí)際工作中的數(shù)據(jù)包傳輸狀況，展開更具有針對性且規(guī)模更小、更為便捷的測定。并且依據(jù)相應(yīng)的干擾檢測報告，切實(shí)實(shí)現(xiàn)面向于 GSM-R系統(tǒng)的有效的干擾排除，才是干擾測定工作的切實(shí)價值。

[1]鐘章隊(duì)，李旭，蔣文怡，等.鐵路綜合數(shù)字移動通信系統(tǒng)（GSM-R）[M].北京：中國鐵道出版社，2003.

[2]陳樂.GSM-R 中場強(qiáng)測試的研究[D].北京.北京交通大學(xué)，2006.