1、 北京交通大学硕士学位论文青藏铁路GSM-R通信系统中干扰问题的分析与研究姓名：王蓓申请学位级别：硕士专业：通信与信息系统指导教师：钟章队20080601上 的性 能 增益。 甊：导 师签 名：本 人声 明所 呈 交 的 学位 论 文 是本 人在导 师指 导 下进 行的 研 究工 作 和 取 得的 研究成 果 ， 除 了文 中 特别 加以 标 注和 致谢 之处 外 ， 论 文 中 不 包 含 其 他 人已经发表 或撰 写 过的 研 究成 果 ， 也不 包 含 为 获 得北 京交 通 大 学或其 他 教 育 机 构 的 学位 或证 书而 使 用过的 材料 。 与 我一 同工 作 的 同志对 本
2、研 究所 做 的 任 何 贡 献 均 已在论 文 中 作了明确的 说 明并 表 示 了谢 意 。学位 论 文 作 者签 名：签 字日 期：青藏 铁 路是 修 建在 世 界屋脊 的高 原铁 路，沿线 自 然条件 恶 劣，人 烟稀 少 ，海开 创 了 中 国铁 路无 线 通 信的 先河 。 此 次 试 验 还 肩负着 中 国 甊技 术 标 准的 制 定、工 程 设 计 和 施 工 提供 基 础 数 据的 重 任 。青藏 铁 路猂系 统由 下列六 个子 系 统组 成【 浚航换蛔酉 低 、 基 站 子 系，喝青藏 铁 路甊系 统频 率规 划现 状崖虞 支 么 会 么 支 么 公 么如 表 所示 。表
3、青 藏 铁 路式 验 段信 道号 与频 点 的对 应青藏 铁 路 甊系 统实 现的 主要 业 务的 通 信 。一站 场通 信 ： 猂 网 络 可在铁 路车 站 内 进行 作 业 指挥和业 务 联 系 ，为 流 动作 业 人 员 与 固定 作 业 人 员 提供 通 信 联 络 系 统。主要 有 平面 调 车 电 话、驼 峰作 业 电 话、 货 运 电 话、 列 检 电 话、 车号 电 话、 商 检 电 话等专 用 通 信 。一应 急通 信 ： 在各种突发 性 事件中 ， 利 用 猂 网 络 平台 提供 的 无线 通 信业 务 ， 可以 让 各级 救援中 心指挥人 员、事件现场指挥人 员及各工种作
4、 业 人 员、有 关调 度 人 员 、 车 站 值 班员 、 助 理 值 班员 、 机 车 司 机 等， 在事件中 及时指挥和控 制 。一公 安 通 信 ： 可以 为 铁 路公 安 部 门的 乘 警 、 车 站 巡 警 、 各级 公 安 指挥人 员 在进行 突发 事件处 理 和业 务 联 系 时提供 安 全 、保 密 的 通 信 手 段 。一战 备通 信 ： 在发 生局部 战 争或重 大事件时， 可以 通 过铁 路既 有 有 线 、 无线等多 种通 信 手 段 ， 确保 铁 道部 、 铁 路局、 调 度 区 段 的 通 信 畅 通 ， 确保 调 度 中心、 指挥所与 现场的 通 信 联 络 。
5、时反 馈 出 票信 息， 进而 在列 车 上或铁 路沿 线 提供 补票、 客 票查 询 、 购 票等业务 。在列 车 行 驶过程 中 ， 通 过 猂 网 络 ， 也可以 在车 上显 示设 备或广 播 系统发 布 天 气 预报 、新闻 等一些 对 旅 客 有用 的 信 息。不 仅 频率 利用 率 不 高， 且频率 规 划 中 的 同 频复 用 距离和 邻频复 用 距离都比较 近，这就 容易 造 成同 频干扰 和 邻频干扰 。 此 外 ， 由于 同 站址的 珺 网 使 用 的 是 等 差 的频点 分 配 碅网 隑 挡 钗 ， 同 时 腂 隑网 的 频在青 藏 铁 路 甊 通 信系 统 中 ， 干扰
6、 问题 一 直影 响 着 部 分 区段 的 通 信质 量 ，严重 地区甚 至 出现 通 信中 断。 本 论文针 对 青 藏 铁 路 上 的 干扰 问题 进行 探 讨研究 ，提出 了 一 些改 进措 施。 在论文中 ， 首 先 对 青 藏 铁 路 通 信系 统 进行 了 简 要介 绍 ， 描述 了 干扰 的 不 同 类型 ， 介 绍 了 甊 通 信系 统 适用 的 电波传 播模 型 ， 并重 点 针 对 模 型 进行 了 详 细分 析。 然后 ， 本 文从 系 统 内 、 外 干扰 角 度 进行 分 析， 不 仅 分析了 对 甊 的 干扰 ， 而且通 过 对 青 藏 铁 路 五频组 中 的 一
7、组 频点 基 站建模 ， 根 据 猂系 统 标 准， 详 细分 析了 系 统 的 同 频、 邻频载 干比， 同 时针 对 光 纤直放 站的 同 频干扰 ， 单 独进行 了 详 细分 析。 最 后 针 对 分 析结论， 提出 了 抗 干扰 措施， 重 点 分 析了 单 天 线干扰 删除 技 术 ， 并通 过 系统 仿真 ， 得出了 改进结果。噪声 干扰 和 同 源基 站对 直放 站区域 的 同 频干扰 两个 方 面， 根 据 相 关 技 术 标 准和参 数 ， 进行 了 详 细分 析计 算 ； 甊系 统干 扰 相 关 概 念 与 分 析模 型随 着铁 路运 输 向高 速化 、 信 息 化 方 向
8、发 展， 铁 路通 信 技术 也 在 向高 可靠 性 的无 线移动化 方 向发 展。 无 线 网 络 历来 是 移动通 信 系 统中 最薄 弱的 环节 ， 覆盖的 好 坏 是 衡 量系 统服 务 质 量的 重 要 指 标， 而 其中 干扰 的分 析对 覆盖有 着重 要 影 响 。 因 此 在 分 析系 统干扰 时 ， 需 要 引 入 无 线 电波 覆盖模 型 来 进行分 析。 而 铁 路运 行环境的 特殊 性 ， 需 要 选取适 当的电波 模 型 。图 干扰 示 意图 蝴 同 频干扰收机中频带宽。由 于无 线电 波 传 播 环 境 的 复 杂 性 ， 干 扰 源 种 类 繁 多， 归 纳起来
9、可分 为 系 统 外 部 干扰 和内部 干 扰 【 。 甊系 统 中 的 无 线电 波 传 播 过程 中 会 存 在 很 多外 在 的 干 扰 因 素 ：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 邻杂乱信号干扰： 这种 干扰信号频 谱不 定，此 起彼伏。具体 的 干扰源主 要有：一全 频 段 或部 分 频 段 人 为 故 意 大信号堵 塞 干扰；一人 为 故 意 瞄 准 式 或扫 描跟 踪 窄带 干扰；一工 业 噪 声、 天电 噪 声等 。系 统 内 部 干扰 猂无 线 通信资 源环 境 与 正常通 信条件根 据 铁
10、道部 甊数 字 移动 通信网技 术 体 制 规 定【 ，中 国铁路 甊无 线 通信的 需要 ； ：控 制 信道及列 控 业 务信道： 疘芝最 小 接收 电平机 车 台 收 、 大 城市 中心 护 ， 快 衰 落 保 护 浔 ； 机 车 台 收 、 大 城市机 车 台 收 、 效 区干 扰 噪声 肪 吃 肷 ； ， 高 速 锌 落 ， 从 而 形 成到 达 接收 机 的最 终信 号 。电波在沿 地 表 传播 中会受到 各种 阻碍 物 的反 射 、散 射 和 吸 收 ， 到 达 接收 天 线 的 电波是 直射 波、 反 射 波和 散 射 波的 合 成波， 再加 上 移 动台 快 速移 动 而 划过
11、 电波的 波节 和 波腹 引 起 驻 波， 而 且 高 速移 动 会带 来 多 普 勒频 移 ， 这些使得 移 动 台 接收 到 的 功 率 电平在振幅 和 相 位上 随 时随 地 都 在急剧变化 ， 这 种 现 象就是 小 尺度 衰 落 。小 尺度 衰 落 的 影 响 主要 因 素 包 括 ： 多 径 传播 和 多 普 勒频 移 。可 以 分为 快 衰 落 和 慢 衰 落 佣 嗥绽 绽 菇嵌 确 ， 而 从 多 径 角度 分为 平坦 衰 落 和 频 率 选择性 衰 落 。平均 路径 损耗 通 常 用 对 数 距离 路径 损耗 模 型 来 表 示 ： ； 拜 为 路径 损耗 指 数 ， 表 明
12、 路径 损耗 随 距离 增 长 的速率 。它的 取值 依 赖于 特衰 落变化 服 从 瑞 利 分 布 。 甊系 统中 的电 波传 播 模型 此 模型 【 】 适 用 范 围 ： 适 用 于宏小区、 微 小区。 该模型 广泛应用 于建筑 物高 度当 带 入 甊频点 时： 模型 【 】 从 频率 、 适 用 距 离、 天 线 高 度 等方 面都符合 甊铁 路环 境的需 求 ， 基 站 天 线 高 度 。 乡 村 7 ： 市 区 一 乡 村 伎 7 乡 村 7 青藏 铁 路中 使 用的 猂 系 统是一 个能提 供多 信 道无 线 通 道， 满足铁 路车 地 之间话音和 数 据 通 信 、 地 面 移
13、 动通 信 的 新的 铁 路专 用移 动通 信 技 术 。 要 实现铁路沿 线 和 枢 纽 地 区 连 续 可靠 的 场强 覆 盖， 不仅 要 求 基 站 信 号的 连 续 覆 盖， 而 且要求 同 基 站 信 号不同 功率源 的 连 续 覆 盖， 青藏 铁 路 甊系 统在弱 场区 引 入了 直 放站 设备 ； 同 时 由 于 频 带 资 源 的 有 限性以及 地 形 的 复 杂性给 频 率规划 带 来了 困难， 移动终 端又处 于 高速运 行 状态， 这 就给 系 统中 带 来了 同 频 干 扰 、 邻 频 干 扰 、 噪 声 影 响等 一 系 列 干 扰 问题， 对 青藏 铁 路 甊系 统
14、的 干 扰 性分析 十 分必 要 。共 用 频 率资 源 ： ；铁 道部 在铁 路车 站 及 铁 路轨 道沿 线 两侧的 地 域 内使 用， 建 设铁 路中 国联 通 网 络 对 甊系 统的 干 扰 分析 由 于 是以扩频 技 术 为基 础的 ， 即 把信 息的 频 谱 扩展 到 一 个更宽 的 频 带中 去传 播 ， 而 接收 端只 需 将 接收 到 的 信 号解扩频 便 可得 到 携带 的 信 息。 由 于 扩频码伪 随 机 序 列 有 良 好的 自相 关 性， 当 若 干 个伪 随 机 序 列 不同 的 扩频 信 号进 入 同 一接收 机 时 ， 只 有 伪 随 机 序 列 与接收 机
15、本 地 产生 的 伪 随 机 序 列 相 同 且同 步 的 信 号才能被接收 机 检测 出来， 其他 信 号类 似 于 噪 声 干 扰 ， 只 对 接收 机 输出信 号的 误码率扰 和 杂散 干 扰 ， 其中 最 重 要 的 干 扰 来自于 杂散 干 扰 。 浠 慕 坏 鞑 锫 涞 紾 接收 带 内； 互调 干 扰 分析联 通 第一 载波 中 心频 率为 诺 辣嗪盼调 频 率为： ， 为 甊频 率。 但 此 种 是通 ， 其三 阶互 杂散 干 扰 分析则 甊基 站 容许的 最 大 干 扰 电 平 为： 对 甊 的杂 散干 扰 ，同时根 据 基站 高 度、 天 线 参 数 等 的变 化，此 距离可以 适 当
