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(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,無線電波在傳播過程中受建筑物、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)。…
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