高铁GSM-R移动通信干扰的排除
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在A12基站下，进行干扰三维频谱测试。测试发现，X13频点会随着X12、X14频点电平增强而增强。由于X12和X14是业务频点，只有在频点被占用时才能监测到，所以X13频点电平突增现象是间歇性的。在A12基站下，锁闭X12、X14频点后，测试未发现X13频点电平突增现象。干扰排除根据现场测试结果以及Abis接口数据分析，怀疑A11到A12区间存在干扰，造成A09基站X13频点电平突增，导致切换混乱，又由于下行质量较差拆线，导致无线连接超时。其干扰源为A11、A12产生邻频干扰。通过认真讨论和分析，最终采用调整A09基站BCCH频点的方案，将A09基站BCCH频点从X13调整为X17。优化后，A09基站BCCH频点X17在A12附近电平突增现象消失，X17频点电平随着离A09基站的距离增加而平滑下降。切换顺序恢复正常，能从A11向A12正常切换。下行质量大为改善，全面质量为4级以下。
一、硬件故障引起的干扰
天馈接头故障GSM的射频信号属于微波信号。若在载频模块—合路器—馈管—天线之间任何部分出现接触不良，都会引起驻波比过大，互调增加，从而出现干扰。（1）故障现象：在某日联调联试测试中，发现手机在某基站下拨打电话，接入困难，通话时经常掉话。通过接口监测，发现该基站干扰达到4—5级。通过接口监测跟踪，发现该小区的不同载频都出现不同程度的干扰。（2）故障分析：仔细检查该基站的频率计划，该处基站频率复用宽松，排除了网内同、邻频干扰的可能。使用频谱仪观测，虽然有干扰频谱出现，但干扰电平并不大。更换载频板、功放板、电源板、合路器后，干扰仍然存在。后对合路器出口接头进行拧或松操作，干扰随之出现或消失。（3）干扰排除：对合路器输出接头仔细检查，发现隐约有些碎屑，吹掉后重新拧紧，结果再无干扰出现。这种问题属于软故障，接头中有金属屑时，干扰并不总是很明显，经验性较强。
载频板故障载频板是基站的核心部件。载频板的故障将导致干扰增大、覆盖减小、接入困难等故障现象。（1）故障现象：用户反映郑州枢纽联络线某基站附近通话质量不好，且容易掉话。观察小区性能测量报表，发现该基站每天TCH占用失败次数达到50次以上，掉话率在10%左右。此站开通以来却没有产生过告警信息。（2）故障分析：根据现场拨测和话单统计分析，这是干扰问题。一般情况下，当干扰存在时，会引起上行空闲TCH数目增加和TCH拥塞和掉话率升高。但是否为外部干扰，还有待继续定位。对于外界干扰，可以利用频谱仪，测试上行频段范围内的信号幅度来定位干扰源。产生内部干扰的原因主要是同邻频干扰，或是天线、避雷器、合分路器、载频板单板等高频器件性能变坏，或是射频电缆接触不良引起。可以通过更换相应单板和器件的办法加以解决。因为频点已经过合理规划，排除了同邻频干扰的可能。怀疑是外部干扰，于是利用频谱仪，在基站铁塔下测试空中整个上行频段信号幅度，没有发现大于-100dB的稳定信号，说明干扰是内部产生。检查天馈系统连线，没有发现天线接反或接头接触不良现象。用完好合路器及射频电缆相关器件进行更换，干扰仍旧没有改善。这说明干扰真正原因可能是天线以及载频板、主控板等单板。因更换天线费力费时，因此先对载频板进行定位。在通过闭塞载频定位干扰问题的过程中，发现闭塞载频1后，仅剩载频0和2工作，基站拥塞率和掉话率也明显下降。载频1开放后，干扰出现，掉话率上升。这说明载频板1有问题。（3）干扰排除：将该基站载频板1进行更换，并进行拨测，发现干扰消失，拥塞率及掉话率也变为0。由此可见，干扰是由于载频板1内部射频电路自激或器件性能变差引起的。
二、网外干扰的排除
运营商直放站的宽频干扰直放站具有方便、搭建速度快的特点，运营商经常采用。但由于直放站的生产厂家众多，质量参差不齐，直放站也是干扰的主要来源。（1）故障概况：某日联调联试路测中，在某基站下发生4级以上连续干扰，影响CSD呼叫指标，而OMC无任何告警信息。（2）故障分析：其原因可能是传输存在问题，造成误码很大，导致此现象产生，或是天馈、载频板有问题，也可能是存在内部或外来干扰，导致该问题产生。从话接口监测分析，其原因可能为是该地区2号和3号基站之间可能有很强的上行干扰信号。通过现场实际拨测发现，在基站2号和3号之间的覆盖范围内，很难打通电话，即使打通电话，话音质量很差，声音断续严重，同时伴有强烈干扰。如果在该地区用手机拨打固定电话，固定电话很难听清手机声音，而与此相反，手机听固定电话的声音很清楚。这表明可能是外部干扰造成的，或是因为天线存在驻波问题。现场用天馈分析仪进行测试，没有发现基站本身有问题。更换载频板后，现象依旧。经过多方了解，得知移动公司在该地区新建一个直放站，正好位于这两个基站西边约有一公里处，而且其开通时间也正是高铁基站出现问题时间。经过与移动公司工程师一起现场观测，只要将移动公司直放站关闭，则高铁基站马上恢复正常，干扰也随之消失，通话也正常。反之，如移动公司直放站打开，高铁基站马上就会出现无法打通电话现象，或打通后干扰很大。（3）干扰排除：经过详细测试，发现移动公司采用的直放站频宽不达标。只要直放站工作，就将整个gsm-r频段的信号提升5-10dBm。通过协商，移动公司同意将该直放站暂时关闭，待增加GSM-R滤波器后再开通，将整个GSM-R频段屏蔽，确保不对高铁GSM-R通信形成干扰。
三、干扰测试工具
1.频谱仪目前配备的测试干扰信号的主要工具为频谱分析仪。这是一个高性能的宽带信号接收机，可以显示接收信号的频谱。不同型号的频谱仪有不同接收频段和接收灵敏度，正确使用好频谱仪比较关键。下面针对频谱仪的几个关键指标进行简单介绍：（1）输入频率：是指频谱仪可以接收到的频率范围，该指标决定可以测试到的干扰信号的频率范围。（2）灵敏度：是指把信号带宽为1HZ的最小接收电平定义为频谱仪的接收灵敏度。HP85系列的频谱仪接收灵敏度可以达到-142dBm以下。信号带宽为xHz的接收灵敏度=1Hz的灵敏度+10logx。如200kHz的GSM信号的接收灵敏度为-142dBm+10log（200×1000）=-89dBm。（3）接收信号分辨带宽（RBW）：是指频谱仪可以分辨的最小信号带宽，该参数设置越小，仪器的接收灵敏度越高。（4）视频滤波带宽（VBW）：是指频谱仪混频后中频滤波器带宽，带宽越窄，曲线越平滑。（5）中心频率（F0）：是指当前频谱仪可测试频谱的中心频率。（6）带宽（SPAN）：是指当前频谱仪可测试的频谱宽度。（7）输入信号衰减（ATT）：当大信号输入时，需要对信号进行适当衰减。否则，频谱仪本身可能会产生大量互调分量，影响测试结果的准确性。2.定向天线定向天线用于干扰源的搜索，天线的方向性越强，增益越高，搜索能力越强。最好使用宽频带的对数周期天线。这种天线频带宽、增益高、方向性强。
四、干扰测试方法
1.内部干扰测试方法前3步是针对上行频段的干扰测量。如果疑有下行频段干扰，则按第四步进行：（1）设置频谱仪到GSM-R合适状态：f0=887MHz，SPAN=3MHz，ATT=0，RBW=30kHz，VBW=30kHz。（2）拧开合路器输出端接头，把分路器输出信号接入频谱仪进行测试。如果杂散频谱电平小于-80dBm，这表明没有内部干扰。如果大于-80dBm，则表明基站内部的合路器或载频板受到干扰或自激。（3）如果有内部干扰，则进一步确认是合路器还是载频板有干扰。首先确认载频板，断开载频板与合路器的连接电缆，使用频谱仪，测试载频板主集或分集接头。如果杂散频谱电平小于-80dBm，这表明载频板正常。否则，需要更换载频板。（4）检查发射带内的干扰。首先，把频谱仪设置在基站发射频带内，由于基站输出功率较大，所以要对输入信号进行衰减。一般ATT设置为40dB，再把合路器的tx_test信号引入频谱仪进行观察，确定是否有干扰信号产生。
2.外部干扰的测试方法当确定干扰是由外部原因引起时，首先要确定干扰源所在方向和频谱分布情况。（1）首先把频谱仪设置到合适状态。（2）选择被干扰小区的分路器输出口。为了不影响基站正常工作，一般选择空闲的输出端口。（3）拧开选定的接头，用同轴电缆把分路器输出信号引入频谱仪。（4）观察频谱仪的频谱分布情况，仔细查找异常干扰信号。干扰信号电平的计算方法天线口干扰电平=频谱仪实测干扰电平-15dB塔放增益+3dB缆损-7dB分路器增益
3.外部干扰源的寻找方法通过基站分路器输出口，可以确定干扰源的大致方位。如果需要进一步寻找干扰源的具体位置，就需使用高方向性定向天线进行搜索，其寻找步骤如下：（1）在受干扰的小区内，选择一个不受周围建筑物阻挡的测试点。（2）设置好频谱仪，接好定向天线。（3）如果有转台，可以把天线放在转台上，使天线的波束指向正前方，且垂直极化放置。如果不能，可以由一个人双手把天线举过头顶，一边慢慢转动天线，一边观察频谱仪信号变化。一旦有异常信号出现时，就立即固定天线方位，慢慢改变天线的仰角，使得接收信号强度最大。（4）仔细分析信号频谱分布，确认是否是干扰信号，并记录信号强度和定向天线波束的方位角和俯仰角。（5）沿着天线波束的方向，寻找新的测试点，直到找到干扰源为止。
五、结论
1.基站的载频、合路器、馈管、天线、跳线、接头中的任何一部分出现故障，都有可能导致干扰和掉话现象，京广高铁石武段大量的相关案例也证明了这一点。在发现干扰问题后，应首先检查并排除基站硬件故障。硬件故障较易处理，多数情况可以通过单板互换和拨打测试数据来定位。施工质量的好坏直接影响到后期GSM-R网络的质量，所以施工阶段一定要严格把关。2.在规划频率时，要充分考虑邻频累加后造成的干扰情况，增加服用距离，尽量减少网内同邻频干扰。3.要对接口监测数据以及现场测试数据进行综合分析。测试时，要查明是GSM-R系统内干扰，还是外部干扰。4.高铁开通几年来，运营商一般不会在铁路沿线使用铁路GSM-R频点，但其模拟宽频直放站还是会造成干扰，所以要密切关注铁路沿线运营商新建的直放站。一旦发现有宽频直放站，应尽快要求他们在直放站上增加GSM-R带宽滤波器，滤掉GSM-R频点。5.GSM-R网络的干扰查找及网络优化要常态化进行。各铁路局都应该培养自己的干扰查找、网络优化队伍。只有坚持常态化的网优，才能保证高铁GSM-R网络安全运行。
作者：许胜利单位：郑州铁路局郑州通信段
