郑徐客运专线GSM-R网络干扰排查案例分析

2016-03-28牧云程上海铁路局安全监察室

上海铁道增刊 2016年4期

牧云程上海铁路局安全监察室

牧云程上海铁路局安全监察室

铁路数字移动通信系统GSM-R是基于GSM技术的专用通信系统，由于具有铁路运输特点的功能优势，以及更符合铁路通信信号一体化技术发展的要求，因此铁道部于2000年底正式确定将GSM-R用于我国铁路专用通信。在GSM-R数字移动通信系统中，为保证系统的运用质量和传输可靠性，必须对系统的电磁干扰及电磁兼容问题给予足够的重视。主要介绍郑徐客运专线在联调联试过程中现场干扰排查情况且对干扰情况进行分析，提出合理化建议。

GSM-R；无线网络；干扰；测试系统

1 引言

2 工程概况

新建郑徐客运专线（简称郑徐高铁）西起郑州东站，东至徐州东站，线路全长361.937 km，其中河南省252.826 km、安徽省73.436 km、江苏省35.675 km。线路共设郑州东站、开封北站、兰考南站、民权北站、商丘站、砀山南站、永城北站、萧县北站、徐州东站9个车站，其中郑州东站和徐州东站为既有车站，商丘站为原站扩建高速场、新建商丘高铁站，其余6站为新建车站。

本次测试在郑徐高速铁路（上海局管内）沿线选取了5个前期测试中发现存在干扰的地点进行。测试频段为GSM-R上行频段885 MHz～889 MHz、下行频段930 MHz～934 MHz。通过干扰监测及时发现并解决问题，为郑徐高速铁路（上海局管内）GSM-R系统的可靠运营提供技术支持。

3 测试引用标准

根据信部无函【2007】136号《关于铁道部和中国移动共用900 MHz移动通信网频率资源的函》规定，判别准则如下：

EGSM在铁路轨道上方4.5m处的电平统计值

4 测试

4.1 测试原理及系统示意图（见图1）

图1 铁路GSM-R干扰监测系统示意图

系统灵敏度分析：

All the data were represented as means ± SEM of three independent experiments. Comparisons were made by one- way analysis of variance (ANOVA). P values < 0.05 were considered statistically significant.

GSM-R智能预警系统中使用IDA2干扰定向分析仪作为主要接收机；计算RBW＝20 kHz、前置放大器关闭时的系统灵敏度：

其中SIDA2为IDA2干扰分析仪当RBW=1 Hz时的灵敏度，据IDA2手册按-147 dBm/1 Hz取值；

M为带宽折算，M=10×log(20 kHz/1 Hz)=43.0 dB；

G为天线增益，值为10 dBi；

Lc为馈线及转接头损耗，值为1.0 dB。

通过计算可以看出，GSM-R智能预警系统RBW设为20 kHz、前置放大器关闭时，系统灵敏度可以达到-113 dBm/20 kHz，完全满足判决门限-105 dBm的要求。

4.2 测试方法

在测试前对准备使用的仪器仪表进行校核。根据选定测试区域，到达预定的测试点，记录测试点的纬度、经度及当时的温度和湿度，对GSM-R占用频段进行全频段扫描，并把频谱图记录下来。按照下列步骤进行测试：

（1）按照图1搭建测试系统，并记录测试天线距离铁路轨面及地面高度。

（2）首先采用定向天线对930 MHz～934 MHz/885 MHz～889 MHz频段进行全方位扫描，检波方式选用峰值检波，采用最大保持的方式，首先选择最大保持方式测试20 min，如果没有发现问题即可结束测试，如果发现有频点超过门限值，则应进行详细测试，并统计这些频点信号特征、信号源方位，进行以下测试。

（3）分析测试频谱图各频点信号是否为本线路GSM-R基站信号，如为本线路GSM-R信号利用测试手机测试各频点的C/I，判断各信道的干扰程度。

（4）根据GSM-R基站参数分析仪扫频测试详细解码数据判断该地点的频点占用情况，查看GSM-R网络解码参数及GSM网络解码参数，通过解码数据查看周边GSM小区BCCH频点及TCH频点配置信息，判断是否存在非法占用GSM-R频点的情况；使用测试系统互调测试功能，自动测试周边各小区信道的3阶互调信号是否落在GSM-R频段内，如落在GSM-R频段内可利用干扰分析仪跟踪该小区BCCH信道，从而逼近该基站，在逼近过程中可判断该基站是否存在对GSM-R的干扰。

（5）根据干扰信号特征初步判断干扰是否为GSM-R信号，进一步测试是否为GSM-R系统内的同频干扰。

（6）非GSM的干扰源查找可利用测试系统进行外场定向测试，快速锁定干扰源位置。

（7）定向天线的方向角越小越好。由于无线信号的不稳定性，定向天的旋转角度应尽量放慢，确定方位的测试点需开阔无遮挡，测试方向的测试数据应采取不小于15 min的统计值。

4.3 测试范围及内容

根据上海铁路局提供的资料，此次测试选择了郑徐客运专线（上海局管内）共5处测试点进行GSM-R干扰排查，具体参见表1。

表1 检测地点参数表

4.4 检测主要仪器设备

本次测试主要采用北京二十一公司的GSM-R智能预警系统及GSM-R基站参数分析仪。

4.5 实测情况

本次测试一共为5个点，这里选择了测试点2的案例进行分析（见图2、图3）。

（1）测试情况：测试点2位于“市区杨屯北”-GSM逻辑小区“HW-GSM市区杨屯北GTZW_1”，测试高度：轨面上方4 m。

（2）测试手机数据:测试手机测得GSM网络数据见表2。

（3）测试结论：根据频谱图2可以看出，在复测点2仍发现有全频干扰现象,GSM-R频段底噪存在明显抬升，峰值达到-80 dBm左右，存在较为明显的干扰。经临时锁站处理，对比频谱图3可发现锁闭移动高铁专网基站后，GSM-R下行频段底噪基本恢复正常值，峰值保持在-109 dBm左右；基本可以确认为移动高铁专网造成的干扰，移动高铁专网负责人对此次的测试结果给予肯定，并表示会尽快采取加装滤波器等相关措施进行整改。