樊　華　中國鐵路上海局集團(tuán)有限公司上海通信段

1 寧安線GSM-R網(wǎng)優(yōu)概述

寧安客專鐵路2015年12月開通，全長257.522km，運(yùn)營速度為200km/h。GSM-R組網(wǎng)方案為普通單網(wǎng)覆蓋。網(wǎng)優(yōu)工作包括線路清頻工作，電磁環(huán)境測試等，發(fā)現(xiàn)干擾、弱覆蓋等問題，保障客專鐵路正常運(yùn)行。

1.1 主要干擾概述

1.1.1 同鄰頻干擾

由于GSM-R頻段僅有4M帶寬可供使用，為了提高頻率利用率，增加系統(tǒng)的容量，常常采用頻率復(fù)用技術(shù)。但在鐵路樞紐或多線并行、交叉區(qū)域，會導(dǎo)致兩個(gè)使用同一或相鄰頻點(diǎn)的小區(qū)之間復(fù)用距離減小，容易引起同鄰頻干擾。

1.1.2 互調(diào)干擾

是指兩個(gè)射頻信號輸入到一個(gè)非線性元件中，或者通過一個(gè)存在不連續(xù)性的傳輸介質(zhì)時(shí)，頻率之間相互作用所產(chǎn)生的新頻率落入接收機(jī)的頻段內(nèi)所產(chǎn)生的干擾。

1.1.3 硬件故障

基站載頻、天饋避雷器、天線等設(shè)備故障或連接不當(dāng)均可能產(chǎn)生干擾。

1.1.4 運(yùn)營商干擾

其中，開放科學(xué)源自“地平線2020”下卓越科學(xué)這一優(yōu)先領(lǐng)域，目標(biāo)在于支持高質(zhì)量前沿科學(xué)和研究成果的創(chuàng)造和擴(kuò)散。該優(yōu)先領(lǐng)域包括3部分內(nèi)容：（1）由歐洲研究理事會（European Research Council）資助的科研人員自下而上的研究想法。（2）由瑪麗·居里人才流動計(jì)劃通過人才流動獎學(xué)金資助的歐洲境內(nèi)外科研人員的交流、互訪。（3）以及由歐洲科研基礎(chǔ)設(shè)施專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)資助的科研基礎(chǔ)設(shè)施的建造和升級換代。

固定頻率干擾，上下行都可能存在，其干擾信號呈現(xiàn)出穩(wěn)定和頻譜干凈的特性，具有固定頻率的干擾源工作于GSM-R移動通信頻段。

除此之外，運(yùn)營商干擾還有強(qiáng)信號阻塞干擾，是指公眾移動運(yùn)營商使用合法的頻率，由于功率過強(qiáng)造成鄰近頻段接收設(shè)備阻塞。由于頻段相近，中國電信 CDMA系統(tǒng)發(fā)射信號可能對GSM-R系統(tǒng)接收產(chǎn)生有害干擾；中國移動的下行頻段信號對GSM-R系統(tǒng)下行接收造成有害干擾。結(jié)合寧安線網(wǎng)優(yōu)情況，此類干擾主要來源于移動對GSM-R下行干擾。1.1.5其他信號干擾

常見的還有GSM射頻直放站轉(zhuǎn)發(fā)信號干擾、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、非法人為干擾等。

1.2 各類干擾解決方法

解決同頻干擾，一是通過優(yōu)化同頻復(fù)用距離和頻率分配方案；二是通過天線高度及傾角的調(diào)整改變覆蓋范圍減小同頻干擾。

解決互調(diào)干擾，主要措施是采用優(yōu)質(zhì)平方律特性器件來提高前端電路選擇性，以及增大耦合損耗及合理配置頻道，設(shè)法破壞構(gòu)成互調(diào)干擾的條件。

對于公眾移動運(yùn)營商干擾，主要通過現(xiàn)場測試確定干擾源后，根據(jù)實(shí)際情況，調(diào)整運(yùn)營商基站配置，加裝濾波器等手段。節(jié)假日期間，由于人口大量聚集車站附近，運(yùn)營商會調(diào)整基站配置，或增加臨時(shí)基站以滿足客流需求，相應(yīng)地增加了外部干擾的可能性。因此節(jié)假日期間要加信息收集，必要時(shí)進(jìn)行場強(qiáng)檢測，發(fā)現(xiàn)影響GSM-R正常使用現(xiàn)象，立即聯(lián)系匯報(bào)處理。

對于不可預(yù)測、非法信號的干擾，可以先通過電磁環(huán)境測試來發(fā)現(xiàn)干擾區(qū)域，再通過定向測試等手段尋找干擾源的具體方位來解決。

2 干擾實(shí)例

2.1 問題描述

2016年5月29 日，總公司動檢車對寧安線進(jìn)行GSM-R無線指標(biāo)測試過程中，發(fā)現(xiàn)1處重點(diǎn)問題：列車由安慶至南京方向行駛至K149.28處，如圖1，圖中顯示“連接丟失”，在K149～K150區(qū)間范圍內(nèi)載干比差（C/I：0～10dB間），質(zhì)差大（5～7級），導(dǎo)致掉話發(fā)生。

2.2 問題分析

將本次添乘測試數(shù)據(jù)（圖1）與前期（圖2）比對發(fā)現(xiàn)，在K152～K149區(qū)間確實(shí)長期存在測試數(shù)值不合格（載干比差，質(zhì)差大）現(xiàn)象，并非偶發(fā)事件。

圖1 2016年5月29日K149～K152區(qū)間掉話截圖

圖2 2016年3月29日K149～K152區(qū)間添乘截圖

如圖2中黑圈所示，在測試車由安慶至南京方向行駛，接收信號源由FCX-TL06基站切換至FCX-TL05基站后，以上不良測試數(shù)值均改善，處正常情況，由此可判斷問題出在K149～K152區(qū)間內(nèi)FCX-TL06基站頻點(diǎn)運(yùn)用上，基本排除了運(yùn)營商強(qiáng)信號阻塞干擾可能性；此區(qū)間內(nèi)并無直放站分布，可排除網(wǎng)內(nèi)直放站干擾；通過寧安BSC網(wǎng)管檢查FCX-TL06基站BTS無告警，測試BTS正常，基本排除基站BTS設(shè)備故障。分析判斷有以下幾種可能：

（1）該區(qū)間內(nèi)存在運(yùn)營商使用與FCX-TL06基站相同頻點(diǎn)基站；

（2）FCX-TL06基站南京方向天饋系統(tǒng)存在問題；（3）該區(qū)間內(nèi)存在GSM-R系統(tǒng)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)干擾；（4）該區(qū)間內(nèi)存在其他干擾。

2.3 現(xiàn)場測試

基于以上分析，接下來對外部電磁環(huán)境進(jìn)行測試。

第一步，2016年6月7日，在K149～K152范圍進(jìn)行現(xiàn)場檢查及測試，地形地貌如圖3所示。可看出此范圍內(nèi)為農(nóng)田、水系，地域平闊，臨近區(qū)域無在建大型工程，不存在地域、建筑遮擋信號問題。

在此區(qū)域內(nèi)共發(fā)現(xiàn)四處運(yùn)營商基站鐵塔。選擇2處合理位置進(jìn)行測試，現(xiàn)場測試情況：使用OT890測試手機(jī)測試顯示GSM-R頻段內(nèi)無其他運(yùn)營商信號，GSM-R網(wǎng)內(nèi)僅能收到1014，1012，1000三處頻點(diǎn)，附近移動GSM基站使用頻點(diǎn)均≥40。使用FSH4頻譜儀測試，測試見圖4。參照寧安線基站數(shù)據(jù)配置表，從圖中可看出皆為鐵路信號。

圖3 K149～K152區(qū)間測試具體方位圖

圖4 頻譜儀測試截圖

對測試結(jié)果分析可得，該區(qū)域電磁環(huán)境非常清晰，區(qū)間內(nèi)無運(yùn)營商占用頻點(diǎn)，無其他干擾。

第二步，組織人員天窗時(shí)期對FCX-TL06基站天饋系統(tǒng)進(jìn)行檢查測試，檢查結(jié)果：室內(nèi)饋線接頭牢固，連接線正確無松動。使用駐波比測試儀和通過式功率計(jì)測試，結(jié)果見表1。各項(xiàng)指標(biāo)均正常，排除基站天饋系統(tǒng)問題。

表1 FCX-TL06基站測試結(jié)果

第三步，對基站配置數(shù)據(jù)進(jìn)行核對，發(fā)現(xiàn)：寧安線FCXTL06基站的TCH頻點(diǎn)與交叉的合福線TLB-NL01_RU2的BCCH頻點(diǎn)同為1012，雖然該基站距離掉話區(qū)間6km，結(jié)合圖1、圖2可看出TLB-NL01_RU2的BCCH信號強(qiáng)度在掉話區(qū)間依然很大（-70dBm）。因此我們此次掉話分析重點(diǎn)轉(zhuǎn)向GSM-R系統(tǒng)內(nèi)。

2.4 解決問題

寧安GSM工程設(shè)計(jì)中的基站頻點(diǎn)數(shù)據(jù)配置依據(jù)本線內(nèi)同頻不同址、同頻不鄰址，未考慮到寧安與合福交叉路段既有頻點(diǎn)分配情況。同時(shí)為避免C2線路基站頻率干擾引發(fā)C3線路行車降級或故障，在聯(lián)絡(luò)線區(qū)域采取合福線頻率覆蓋寧安線方式，如圖5所示。

圖5 寧安、合福線路交叉處地理位置圖

由于FCX-TL06基站的TCH與相隔一個(gè)基站的TLBNL01_RU2的BCCH一樣，頻點(diǎn)均為1012。當(dāng)列車由FCXTL06基站向FCX-TL05基站行駛至K151～K149區(qū)間時(shí)，車載占用FCX-TL06基站TCH 頻點(diǎn)1012，TLB-NL01_RU2的BCCH信號逐漸變強(qiáng)，穩(wěn)定在-60dBm，在信號切換至FCXTL05基站前，對車載接收信號準(zhǔn)確性影響很大，造成載干比很差，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致掉話障礙。至此我們分析此次掉話原因?yàn)殍F路信號頻點(diǎn)分配不當(dāng)，造成同頻干擾。

圖6 調(diào)整后添乘測試截圖

接下來對寧安線參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整：FCX-TL06基站TCH頻點(diǎn)修改為1007，且啟用BCCH載頻優(yōu)選。

7月17日，組織人員添乘動檢車測試，此區(qū)段測試指標(biāo)均正常，無掉話發(fā)生，問題解決，見圖6。

3 結(jié)束語

由于多數(shù)干擾多是由外部因素引起的,所以鐵路網(wǎng)優(yōu)優(yōu)先進(jìn)行外部干擾排查，往往忽略網(wǎng)內(nèi)干擾。此案例的處置，體現(xiàn)出網(wǎng)優(yōu)效率低，解決時(shí)限較長等問題。所以，鐵路網(wǎng)優(yōu)必須優(yōu)化干擾處理流程，提高網(wǎng)優(yōu)效率，針對不同場景，應(yīng)采取不同步驟排查。對于單一鐵路區(qū)段，優(yōu)先外部干擾排查；對于鐵路樞紐區(qū)段，尤其新增線路地區(qū)，優(yōu)先網(wǎng)內(nèi)干擾排查。

隨著中國高鐵建設(shè)地快速發(fā)展，GSM-R覆蓋區(qū)段愈來愈多，因此無線干擾也相應(yīng)增多，干擾的頻發(fā)和程度勢必會對鐵路行車安全帶來極大的隱患，由于無線干擾信號的隨機(jī)性、時(shí)間上和空間上的不確定性給無線網(wǎng)優(yōu)工作帶來了非常大的難度，因此必須緊密結(jié)合實(shí)際，針對性地開展無線網(wǎng)優(yōu)工作，才能更好地滿足高鐵運(yùn)輸安全運(yùn)行。

[1]《鐵路數(shù)字移動通信系統(tǒng)（GSM-R）無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化》（清華大學(xué)出版社）鐘章隊(duì)編著.

[2]《鐵路數(shù)字移動通信系統(tǒng)（GSM-R）應(yīng)用基礎(chǔ)理論》（清華大學(xué)出版社）鐘章隊(duì)編著.

[3]《GSM-R網(wǎng)優(yōu)定制培訓(xùn)》（華為技術(shù)有限公司）.