GSM-R无线干扰监测的研究

杨 胜　冯遂涛　何 兵　张 鹏

（深圳市桑达无线通讯技术有限公司，广东深圳 518057）



GSM-R无线干扰监测的研究

杨 胜冯遂涛何 兵张 鹏

（深圳市桑达无线通讯技术有限公司，广东深圳 518057）

在当前铁路运营中，GSM-R系统极易受到非法电台、GSM和CDMA基站等干扰，这些不易定位的干扰会危及铁路交通安全。提出在GSM-R基站附近加装无线干扰监测站的思路来完成对干扰信号类型、干扰原因及干扰源定位的判别，较好地实现GSM-R网络的净空，并具有实时的特点。

GSM-R；无线监测站；干扰；数据中心

我国原铁道部于2000年底将GSM-R作为铁路专用通信系统正式引入，截至当前，GSM-R系统已经在铁路列调、列车控制、客车运行安全监控和货列尾等系统中得到广泛应用，因此，GSM-R系统的正常运行与铁路运输安全息息相关。在政策上，为支持铁路GSM-R系统的发展，原信息产业部将885-889/930-934 MHz频段收回并专门分配给GSM-R系统，从根本上排除了GSM-R系统受GSM系统同频干扰的可能［1-3］。但是，国家无线电监测中心通过对武广、合武、广深四线、广珠线、广深港、北京动车段、沪宁线、沪杭、京沪等重要铁路沿线的无线信号进行监测，发现仍然有部分干扰存在，并且经过进一步分析，发现这些干扰主要是由于设备老化、站台参数设置变化、非法使用等原因造成的，而且这些干扰存在不易定位的特点，给正常的铁路运营带来很多潜在的安全隐患［4，5］。当GSM-R网络因为受到干扰影响到列车运行时，可能会造成列车停止运行来确保安全，只能事后去现场使用频谱仪来排除干扰。为解决这一问题，本文提出一种实时处理干扰的设计方案：首先利用安装在GSM-R基站附近的无线干扰监测设备，对基站附近的无线信号进行实时捕获，其次，通过对无线信号的分析找出干扰GSM-R的信号，并将干扰信号相关信息通过千兆网上报给数据中心，最后数据中心根据这些信息定位出干扰源。所以数据中心能够实时了解各铁路沿线的干扰情况，后续对这些干扰源进行处理就可以保证GSM-R网络正常，最终铁路运营的安全就可以得到有效的保障。

1　GSM-R干扰类型分析

1）公网GSM干扰：公网GSM基站和GSM-R基站除了使用的频段不同以外，其他没有任何区别。公网GSM信号的带外频谱、三阶交调和五阶交调信号等会落入GSM-R频段内，造成对GSM-R系统的干扰。不仅如此，公网GSM基站的硬件或软件参数发生变化，也会导致对GSM-R系统的干扰。

2）CDMA系统的干扰： CDMA系统的工作频段为825-835/870-880 MHz，其下行信号与GSM-R系统间只有5 MHz的保护带。根据CDMA技术规范可知，CDMA的有效频段覆盖为824-849/869-894 MHz，其杂散信号会对GSM-R的上行造成干扰。

3）数字集群和对讲系统的干扰：该系统工作频段为351-358/361-368 MHz，372-379/382-389 MHz，450-470 MHz，806-821/851-866 MHz，其中450-470 MHz频段的2倍频为900-940 MHz，覆盖了GSM-R系统的下行频段，造成对GSM-R系统的干扰。

4）非法信号的干扰：当前在铁路两侧存在很多不可知的非法基站或大功率电台，它们的工作频率可能会与GSM-R频段相同或邻近，造成同频或邻频干扰；它们的发射信号强度很大，也未作任何的带外抑制处理，会对GSM-R网络造成阻塞干扰。

2　GSM-R无线干扰监测原理

2.1系统构架

GSM-R无线干扰监测系统由无线电监测站和数据中心组成。如图1所示，其中无线电监测站功能为接收GSM-R、GSM和CDMA工作频段内所有的无线信号，并对接收到的信号进行解码。一旦发现干扰信号，立即将结果上报数据中心，同时存储实时频谱并分析结果；数据中心将各无线监测站的信息汇总，并对这些干扰信息进行综合分析，找出干扰源。

2.2无线电监测小站功能

1）测量：无线干扰监测站具有2通道，其中通道1和通道2以25 kHz/12.5 kHz的分辨率分别对GSM-R上行4 MHz带宽（885-889 MHz）和GSM-R下行4 MHz（930-934 MHz）内的无线信号进行实时捕获；测量并记录GSM-R频道内的底噪、信号频点、信号强度及占用带宽，并根据多次测量值形成标准的模板。通道1也能以5 GHz/s（扫描带宽为5 MHz）的扫描速度对30 MHz-3 GHz的频率范围内的无线信号进行扫描，获取并保存可能对GSM-R造成干扰的无线信号频点、信号强度及占用带宽。

2）识别及解码：对GSM-R基站信号进行解码，获取GSM-R基站的配置信息，如基站ID、运营商编号、基站载波配置、用户接入等级、载干比（C/I）及GSM-R基站的邻区频点信息；对GSM下行信号进行解码，获取GSM基站ID，运营商编号、载波配置信息、用户接入等级及邻区频点信息；对CDMA下行信号进行解码，获取CDMA基站ID，载波配置及运营商编号。

3）分析判决：根据实时的测量和解码结果，可对GSM-R频段上的干扰信号进行分析，分析判决流程如图2所示。如发现可疑干扰，迅速向数据中心上报告警信息，其中告警信息内容必须包含:提交告警信息的无线干扰监测站ID，干扰信号IQ数据、干扰信号频点、干扰信号调制类型、干扰信号强度及干扰信号类型。

2.3数据中心功能

1）干扰源分析：根据各无线监测站上报的告警信息，找出干扰源。若为GSM、CDMA基站干扰，则根据基站ID快速定位干扰来源的基站地址；若为其他类型干扰，根据邻近无线监测站上报干扰信号的强度，定位出干扰源区域，最后锁定干扰源。数据中心也可根据需要，获取到无线监测站发生干扰时的实时频谱IQ数据，并在后台对这些数据进一步处理分析。

2）地图显示：将铁路线路、无线干扰监测站、数据中心等位置在地图上显示出来，根据无线干扰监测站的告警信息，分别用不同颜色标示出各区域的干扰严重程度，同时也把对干扰来源的分析结果显示出来。数据中心的地图显示功能如图3所示。

3　结论

本文提出的GSM-R无线干扰监测系统能实时发现干扰，并且直观的将干扰源位置、干扰类型及干扰原因标识出来，为消除GSM-R干扰提供了一种高效的方法，从而净化了整个GSM-R网络，实时保证了铁路运输的安全。

［1］信部无函［2003］394号 关于铁路专用GSM-R移动通信系统使用频率及相关问题的函［S］.

［2］信部无函［2007］136号 关于铁道部和中国移动公用900MHz移动通信网频率资源问题的函［S］.

［3］信部无函［2009］618号 关于中国移动通信集团公司使用蜂窝移动通信系统频率的批复［S］.

［4］赵武元.GSM-R移动通信系统干扰分析及查找［J］.铁道通信信号，2009，45（12）：55-57.

［5］龙腾.GSM-R网络中同频干扰检测与分析［J］.铁道通信信号，2008，44（2）：48-50.

［6］鲍节尔.GSM-R干扰分析和解决［J］.铁路通信信号工程技术，2011，8（6）：7-8.

In present operation of high-speed railways， GSM-R systems often suffer interferences from illegal radio stations and base stations of GSM and CDMA. These interferences are very diffi cult to be located， which greatly endanger the railway transportation safety. The paper puts forward an idea of setting wireless interference monitoring station nearby GSM-R base station to distinguish types， causes and origin of the interferences and achieve the clean of GSM-R network with characteristics of real-time processing. Keywords: GSM-R； wireless interference monitoring station； interference； data center

10.3969/j.issn.1673-4440.2016.02.012

2015-10-08）