GSMR系统中的干扰分析理论.ppt

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GSM-R,干扰概述,移动通信系统的干扰是影响无线网络的运用质量和传输可靠性的重要因素之一,为了保证移动通信网能够有效地运转,使所有用户能够互不干扰地通信,必须进行干扰的评估与协调。,在,GSM-R,系统中,干扰将引起误码增加、话音质量下降、数据传输差错增加。,GSM-R,系统与公众移动通信系统不同的是它要求系统具有更高的可靠性和,QoS,来保障列车的安全运行。,在,GSM-R,移动通信网络建设中应特别注意解决于扰问题,以便,GSM-R,网络更好地发挥作用。,干扰对,GSM-R,网络产生的影响：,手机用户的现象,通话时经常听不到对方的话音，背景噪音大。,固定打移动、移动打移动经常在听到“嘟、嘟、嘟”后就掉线，该声音与手机有关。,通话过程中经常有断续感，经常掉话。,路测的现象,切换困难。,话务统计的现象,拥塞率高。,掉话率远高于其它小区。,切换成功率低。,信令追踪的现象,误码率高于其它小区。,干扰是影响无线通信系统通信质量的重要因素。,干扰的分类：,干扰,本质上是未按频率分配规定的信号占据了合法信号的频率，造成合法信号无法正常工作而形成的。,中国铁路,GSM-R,系统工作在,885-889/930-934MHz,频段范围中,共,4MHz,带宽。,由于,GSM-R,系统使用的频段较特殊,因此,比其他公众移动通信系统的干扰要复杂,按照其干扰源可以粗略地将,GSM-R,系统的干扰进行分类。,按照干扰所处的上下行链路，可分为上行链路干扰和下行链路干扰。,按照干扰源的性质，包括自然干扰和人为干扰。,按照干扰所处的系统，可分为系统内干扰和系统外干扰：,系统网内的干扰，包括同频干扰、邻频干扰、直放站干扰以及互调干扰。,系统网外的干扰，包括固定频率干扰、不可预测信号干扰、强信号对弱信号的干扰等。,4.2,噪声干扰,由于移动通信是靠空中电波传播的，来自于环境的外部噪声和系统设备本身产生的内部噪声，在电路输出端作为正常信号处理，从而影响正常信号传输。,这些干扰电波来源非常复杂，是多方面的，例如工业干扰、电源火花干扰和其它专业的邻近电波干扰等，,这些干扰是很难完全避免的。,噪声主要可分为：,(1),自然噪声,大气噪声,银河噪声,太阳噪声（安静期）,(2),人为噪声,汽车或其它发动机点火系统的干扰,通信电子干扰,电力线干扰,工业、科研、医疗及家用电器设备的干扰,(3),内部噪声,系统设备本身产生的各种噪声,美国,ITT,对上述噪声,/,干扰的研究数据：,从,ITT,的研究数据可以看出：,在,30,1000MHz,范围内，大气噪声和太阳噪声很小，可以忽略不计；,在,100MHz,以上，银河系射电噪声低于典型接收机的热噪声，也可以忽略不计。,因此对于,450MHz,、,800MHz,、,900MHz,、,1800MHz,、,2000MHz,的移动通信系统均无需考虑自然噪声（大气噪声、银河噪声、太阳噪声）。,根据美国国家标准局（,NBS,）的研究，人为噪声是移动通信系统的主要干扰源之一。,在这些人为干扰,/,噪声源中，有些干扰是无法控制的，如汽车发动机点火干扰、电力干扰、工业电气设备干扰，而有的干扰是可以通过对网络的合理规划和系统优化克服的，如通信设备之间和之内的干扰。,汽车马达产生干扰,4.3,同频干扰,在,GSM-R,系统中，频率资源是稀有资源。为提高系统容量，必须对频率进行复用。,频率复用,就是指同一频率被相距足够远的几个小区同时使用。同频复用小区之间的距离就叫复用距离。,对于一定的频率资源，频率复用越紧密，网络容量越大，复用距离越小，干扰就越大。,我们把由若干个使用全部频率的小区组成的集合称为一个簇,。,把不同簇中使用相同频率的小区称为同频小区,。,任意两个同频小区之间的距离称为同频复用距离。,频率组,A1,频率组,A1,其他频率,其他频率,复用距离,D,R,有用信号,干扰信号,R,频率复用距离,干扰信号,有用信号,功率,功率,频率,频率,合成信号,功率,频率,f1,f1,f1,两个信号叠加,同频干扰,无用信号的载频与有用信号的载频相同，并对接收同频有用信号的接收机造成的干扰。,在移动通信中,为了增加系统容量,提高频率利用率,采用地理上较高密度的频率重复方式,这样势必会造成同频干扰。,小区半径,R,越小，同频复用距离,D,就越小，频率利用率就越高。但是,同频小区之间的干扰就会越大,。,同频复用比,Q,的值越小，系统容量越大；但是,Q,值大可以提高传,播质量，因为同频干扰小。,在实际的蜂窝系统设计中，要恰当的选择,Q,值，在容量和干扰之间进行折衷。,用于评价接收信号质量的性能指标称为载干比,它取决于有用信号的载波功率,C,和同道干扰信号功率,I,的电平值,用,C/I,表示。,当,C/I,小于某个特定值时，就会直接影响到手机的通话质量，严重的就会产生掉话或使手机用户无法建立正常的呼叫。,大量的同频干扰将取代人为噪声和其它干扰，成为对小区制的主要约束。,对于,GSM-R,系统：,主控制信道及列控业务信道所在频率的,C/I12dB,；,话音信道和非安全类电路域数据信道所在频率,C/I9dB,；,分组域数据信道频率的,C/I12dB,。,对于,GSM-R,系统：,主控制信道及列控业务信道所在频率的,C/I12dB,；,话音信道和非安全类电路域数据信道所在频率,C/I9dB,；,分组域数据信道频率的,C/I12dB,。,为了减小和抑制同频干扰,可以从频率配置和工程技术方面采取措施。,调整优化频率配置和同频复用距离,频率分配方案和同频复用距离对系统,C/I,有直接的影响。在实际组网应用中,根据传播环境和业务量的变化情况，调整同频复用距离和频率分配方案，以适应不同的,C/I,。,2),降低天线高度和基站发射功率,在特定环境下,比如平坦地面或山谷,降低天线高度对减少同频干扰特别有效。有效控制基站天线高度可以减小该站对其他同频站的干扰,从而提高,C/I,。,3,）定向天线覆盖。,使用定向天线可以减少同频干扰的小区数，从而提高接收信噪比，减小同频干扰。,4),天线主轴机械式下倾,天线主轴机械式下倾的目的就是把基站天线的主要能量照射到服务区内,使落到远处的同频小区的能量尽可能小,从而,提高服务区内,C/I,。在实现天线下倾的时候需要注意天线高度与覆盖区直径的比例必须合适，天线下倾角应保证本覆盖区增益最大。,全向基站天线,24,两个与三个扇区基站天线,25,小区扇区化,三扇区,单扇区,双扇区,26,4.4,邻频干扰,邻频干扰是一种来自相邻的或相近的频道的干扰。,移动通信系统属于多信道工作系统,为了有效利用频谱,常把信道间的频率间隔设计很小,(GSM-R,频道间隔,200kHz),这是造成邻频干扰的主要原因。,由于频率规划原因造成的邻近小区中存在与本小区工作信道相邻的信道或由于某种原因致使基站小区的覆盖范围比设计要求范围大，均会引起邻频道干扰。,C(0 dB),I,c,(-9 dB),I,a1,(+9 dB),I,a2,(+41dB),F1,+200,kHz,+400,kHz,邻信道干扰,对于,GSM-R,系统：,主控制信道及列控业务信道、分组域数据信道：,200kHz,邻频干扰保护比要求,C/I-6dB,；,400kHz,邻频干扰保护比要求,C/I-39dB,。,话音信道和非安全类电路域数据信道：,200kHz,邻频干扰保护比要求,C/I-9dB,；,400kHz,邻频干扰保护比要求,C/I-41dB,。,当邻频道的载波干扰比,C/,小于某个特定值时，就会直接影响到手机的通话质量，严重的就会产生掉话或使手机用户无法建立正常的呼叫。,邻频干扰作为移动通信网的一种干扰方式,比同频干扰更容易控制。抑制邻频道干扰的方法有,:,l),频率规划优化调整,如果存在邻频道干扰的相邻小区间的载干比,C/I-6dB,时,则需要对系统的频率规划重新优化调整。,GSM-R,系统要求同小区、覆盖区重叠的多个小区、相邻小区的控制信道及业务信道的载波间隔至少,400kHz,高速区段控制信道载波间隔至少,600kHz,。,2),提高接收机的邻频道选择性。,另外,对同频干扰的解决措施也同样适用于邻频干扰。,4.5,互调干扰,互调干扰是指当两个以上不同频率信号作用于一非线性电路时，将互相调制产生新频率的信号输出。如果该频率正好落在接收机工作信道带宽内，则构成对该接收机的干扰，成为互调干扰。,互调干扰可能是外部信号与发射信号混合产生；也有可能完全是两个外部信号产生，它们只是借助接收机的非线性器件来相互混合。,在,GSM-R,系统中，可能产生互调干扰的原因是：,发射机互调：在发射机的末端，由于功率放大器的工作非线性，把侵入的其它干扰信号与有用的发射信号产生相互调制，产生不需要的频率组合,随有用信号发射出去,造成对接收机干扰。,接收机互调：处于互调关系的两个或两个以上的无线电信号同时被一个接收机接收，由于接收机高频放大器或混频器的非线性而发生相互调制形成一种干扰。,电路的非线性特性是造成互调干扰的根本原因。,要想从根本上消除互调干扰是十分困难的,但通过采取一定措施可减轻其影响。,1),当多个发射机共用一副天线时,要提高天线共用器的隔离度；当发射机分用天线时,宜采用垂直分离架设,并尽可能适当加大天线间距,以减小发射机之间的耦合。,2),改进基站的输出级、高放、混频等电路,扩大线性动态范围。,3),保持天线、馈线、双工器与基站的匹配和接触良好。,4.6,系统间干扰分析,系统间的干扰，主要包括固定频率干扰、不可预测信号干扰、强信号对弱信号的干扰等。,GSM-R,系统与,GSM,系统共存干扰,GSM-R,系统与,CDMA,系统共存干扰,(1),固定频率的干扰,这种干扰频率几乎不变,或小范围抖动,上下行都可能存在。其干扰信号呈现出稳定和频谱干净的特性,具有固定频率的干扰源工作于,GSM-R,移动通信频段。,由于中国铁路,GSM-R,频段与中国移动,900MHz,频段公用,所以中国移动,9OOMHz,频段的信号源是主要干扰之一。,固定频率干扰的处理：,由于铁路,GSM-R,系统与中国移动,GSM,系统按地域共用,4MHz,频带,因此,干扰情况将比较复杂,需要铁道部与中国移动就覆盖区边沿的最大边界场强问题达成一致,并建立设站协调程序、干扰协调办法,从而,有效地避免或减少干扰,发现干扰时,能及时处理。,铁路,GSM-R,系统使用该频段的地域范围是：在直辖市、省会城市和计划单列市的城区，,GSM-R,系统协调的覆盖范围应小于铁路轨道两侧各,2km,；在其他地域协调的覆盖范围应小于铁路轨道两侧各,6km,。,建议在网络规划阶段通过电磁环境测试来发现铁路范围内可能存在的中国移动,GSM,系统的干扰源,并在当地无线电管理机构的协调下,由中国移动调整其,GSM,系统的频率配置,在铁路车站及铁路轨道沿线两侧一定区域以外使用。,(2),强信号干扰,这种干扰是指合法的信号占用合法的频率,由于功率过强造成邻近频段接收设备阻塞。,通过,GSM-R,系统的工作频段可以看出,由于,CDMA,系统基站发射频段为,870-880MHz,铁路,GSM-R,系统基站接收频段为,885-889MHz,两系统之间只有,5MHz,保护带,会发生,CDMA,系统基站和直放站的发射造成对,GSM-R,系统基站和直放站的接收产生有害干扰。,强信号干扰的处理：,l),在铁路地域内设置,CDMA,基站前,须将台站资料报送当地无线电管理机构和铁道部,以便铁路,GSM-R,基站协调规划。,2),铁路,GSM-R,基站在建设前,应调查相关地域内,CDMA,基站设置情况,分别处理。,3)CDMA,系统在建站时,除满足上述要求外,基站天线还应避免与,GSM-R,系统天线正对,并采取有一定的向下倾角等技术措施避免干扰,GSM-R,系统。,(3),不可预测信号干扰,目前,在,900MHz,频段的,GSM-R,系统,存在射频直放站转发信号干扰、有线电视倍增器漏泄杂波干扰、微波及对讲机系统杂波干扰等三种常见类型的不可预测干扰。,由于公众移动通信运营商大量采用宽频段射频转发直放站系统,会接收到不同移动通信网络基站的射频信号,并经过放大后转发,有可能将与,GSM-R,网络相同或相邻的射频信号放大后,造成对,GSM-R,网络的干扰。,(3),不可预测信号干扰的处理,对于不可预测的干扰和非法信号的干扰这类问题,可以先通过网络规划阶段的电磁环境测试来发现干扰区域,再通过无线电定向测试等手段寻找干扰源的具体方位,并由当地无线电管理机构组织协调以预防此类干扰。,直放站引起的干扰,：,直放站（中继器）,是在无线通信传输过程中起到信号增强的一种无线电发射中转设备。,直放站是解决基站覆盖而存在信号盲区的一种方式。通过架设直放站不但能改善覆盖效果，同时能大大减少投资基站之成本。,使用直放站作为实现“小容量、大覆盖”目标的必要手段之一，它与基站相比有结构简单、投资较少和安装方便等优点，可广泛用于难于覆盖的盲区和弱区，如商场、宾馆、机场、码头、车站、体育馆、娱乐厅、地铁、隧道、高速公路、海岛等各种场所，提高通信质量，解决掉话等问题。,（一）干扰原因分析,直放站产生干扰的原因主要是空间的白噪声和直放站自身的噪声经过放大后通过上行链路连同手机信号一同到到达基站接收端造成对基站的上行干扰。,直放站引起的干扰是目前存在的最普遍的上行干扰问题，干扰区域也较大，可造成该区域部分用户无法正常使用手机，有掉话现象,。,某些用户自行安装的非法直放站由于价格低廉，各种器件的性能不好，因此会对周围基站造成较强的上行干扰。,（,二,）排查解决方法,针对此类干扰的特征，可以利用,YBT250,频谱仪进行测向定位，逐步接近干扰源加以排除。同时，应建议运营商在解决信号盲区安装直放站时，避免在解决信号覆盖的同时，将干扰引入网内，使网络质量恶化,。,同时引入同频直放站后码间干扰显得尤为突出。,汇报结束,谢谢大家,!,请各位批评指正,