第四讲 干扰协调

1、第四讲 铁道部GSM-R与中国移动GSM之间的边界场强协调一、问题的提出1、无线频谱资源MHz上行链路上行链路下行链路下行链路8808909151710178592593596018051880P-GSMGSM 1800GSM 19001850191019301990 R-GSM876921960960915915 E-GSM 2、共用EGSM频段v共用EGSM频率资源：885-889MHz/930-934MHzv铁道部在铁路车站及铁路轨道沿线两侧的地域内使用，建设铁路专用GSMR移动通信网。v中国移动在铁路车站及铁路轨道沿线两侧一定区域以外使用。(1) 同频干扰(2) 干扰的产生邻频干扰C

2、(0 dB)Ic (-9 dB)Ia1 (+9 dB)Ia2 (+41dB)F1+ 200 kHz + 400 kHz(3) 正常通信条件v对同频和邻频载干比要求： for cochannel interference: C/Ic = 9 dBfor adjacent (200 kHz) interference: C/Ia1= 9 dBfor adjacent (400 kHz) interference:C/Ia2= 41 dBfor adjacent (600 kHz) interference:C/Ia3= 49 dB(4) 干扰导致的结果vGSM-R系统和GSM系统的通信质量恶化，情

3、况严重时，将导致通信中断。v通信中断对GSM-R系统而言，即降低了可靠性和行车效率。二、无线电波传播理论1、无线电波传播特性(1) 无线电波传播特性v平均路径损耗v对数正态阴影(慢)衰落信号v快衰落信号 三者叠加构成了最终的接收信号。(2) 快衰落信号v快衰落是由多径传播和移动台移动多径传播和移动台移动引起的，故又称多径衰落。快衰落严重时深度达到2040dB，这种现象可能会造成接收信号的恶化。v研究指出，在多径传播过程中，假设存在N条多径信道：N条信道相互独立且没有一个信道的信号占主导地位，此时接收信号的包络衰落变化服从瑞利分布。如果存在一个起支配作用的直射波，则接收信号的包络为莱斯分布。(3

4、) 慢衰落信号v接收信号除瞬时值出现快衰落之外，由阴影效应和气象原因引起的信号变化，场强中值（平均值）也会出现缓慢变化，称为慢衰落。v慢衰落接收信号近似服从对数正态分布，变化幅度取决于障碍物状况、工作频率、障碍物和移动台移动速度等。 2、无线电波传播模型v自由空间传播模型v HATA模型v COST231 WIM模型v衰减因子模型（1）小区分类v宏小区覆盖半径约130Km，基站发射天线通常架设在周围建筑物上方，在收发之间通常没有直达射线。宏小区的覆盖适用于铁路沿线的环境。v微小区的覆盖半径约0.11Km，覆盖面积并不一定是圆的，发射天线的高度和周围建筑物高度相同或略高或略低，通常收发天线之间分

5、为两种情况：视距情况和非视距情况。微小区覆盖可应用在编组站、大型车站等业务量较大但对列车速度要求不高的地区v微微小区的半径约0.010.1Km，分为室内和室外两种情况。发射天线在屋顶下面或建筑物内。无论室内还是室外，通常都需要考虑视距和非视距两种情况。（2）自由空间传播模型v预测接收机和发射机之间完全无阻挡的视距路径时的接收信号场强v适用范围：卫星通信系统和微波视距无线链路v自由空间路径损耗为：2224log10)(rtGGddBPL（3）HATA模型v适用范围：适用于宏小区，但不适用于微小区和微微小区。频率f：1501500MHz距离d：120km基站天线高度 hb：30200m移动台天线高

6、度hm：110m v路径损耗公式：市区： v大城市：v中小城市：)()log()log(55. 69 .44)log(82.13log16.2655.69)(mbbhadhhfdBL)8 . 0log56. 1 ()7 . 0log1 . 1 ()(fhfhamm97. 4)75.11(log2 . 3)(2mmhha校正因子校正因子郊区：乡村（准开放）：乡村（开放）：4.5)28/f(log2)()(2市区LdBL17.2317logf.9)logf(39.2)28/f (log)()(22市区LdBL94.4033logf.18)logf(78.4)()(2市区LdBL路径损耗vGSM-R

7、下行链路工作频段930-934MHz。计算选取频点f=932MHz，基站高度为35米、45米、50米的情况下，分别计算手持台（天线高度：1.5m）和机车台（天线高度：4.5m ）的路径损耗。路径损耗 基站高度 移动台天线高度35m45m50m大城市1.5m125.89+34.79Logd124.38+34.07Logd123.75+33.77Logd4.5m121.91+34.79Logd120.41+34.07Logd119.77+33.77Logd中小城市1.5m125.87+34.79Logd124.36+34.07Logd123.73+33.77Logd4.5m119.46+34.79

8、Logd117.95+34.07Logd117.32+33.77Logd郊区1.5m115.868+34.79Logd114.35+34.07Logd113.72+33.77Logd4.5m111.88+34.79Logd110.38+34.07Logd109.74+33.77Logd乡村（准开放）1.5m106.56+34.79Logd105.05+34.07Logd104.42+33.77Logd4.5m102.58+34.79Logd101.08+34.07Logd100.44+33.77Logd乡村（开放）1.5m97.23+34.79Logd95.73+34.07Logd95.09+

9、33.77Logd4.5m93.25+34.79Logd91.75+34.79Logd91.11+33.77Logd机车台最小接收(中值)电平v假定：f=932MHz，hm=4.5m，Gb=10dB(含馈线、接头损耗)，Gm=0dB (含馈线、接头损耗)，Pt=43dBm(20W)v机车台接收(中值)电平：Pr(dBm)=Pt+Gb+Gm-L=53-L(dBm)v机车台灵敏度-104dBm线路设计裕度机车台最小接收(中值)电平高速列控3dB馈线损耗，3dB老化保护，快衰落保护3dB，慢衰落保护11dB(95%可通率), 干扰噪声2dB，环境噪声保护2dB，列控2dB，高速3dB-75dBm非列

10、控3dB馈线损耗，3dB老化保护，快衰落保护3dB，慢衰落保护11dB(95%可通率), 干扰噪声2dB，环境噪声保护2dB，高速3dB-77dBm普速列控3dB馈线损耗，3dB老化保护，快衰落保护3dB，慢衰落保护11dB(95%可通率), 干扰噪声2dB，环境噪声保护2dB，列控2dB-78dBm非列控3dB馈线损耗，3dB老化保护，快衰落保护3dB，慢衰落保护11dB(95%可通率), 干扰噪声2dB，环境噪声保护2dB-80dBm机车台覆盖半径线路35m45m50m大城市列控(-78)1.825 2.046 2.151 非列控(-80)2.083 2.342 2.465 中小城市高速列

11、控(-75)1.760 1.972 2.071 高速非列控(-77)2.009 2.258 2.374 普速列控(-78)2.146 2.416 2.542 普速非列控(-80)2.450 2.765 2.913 郊区高速列控(-75)2.906 3.290 3.473 高速非列控(-77)3.318 3.766 3.981 普速列控(-78)3.545 4.029 4.261 普速非列控(-80)4.046 4.612 4.884 乡村（准开放）高速列控(-75)5.379 6.168 6.548 高速非列控(-77)6.140 7.061 7.505 普速列控(-78)6.560 7.55

12、4 8.034 普速非列控(-80)7.488 8.648 9.208 乡村（开放）高速列控(-75)9.974 11.587 12.371 高速非列控(-77)11.385 13.264 14.178 普速列控(-78)12.164 14.192 15.178 普速非列控(-80)13.886 16.246 17.396 (4) COST231 WIM模型v适用范围：适用于宏小区、微小区频率f：8002000MHz距离d：0.025km基站天线高度 hb：450m移动台天线高度hm：13mv路径损耗公式：视距路径： 其中，Lfs=自由空间损耗=v当带入GSM-R频点 f=932MHz时，dL

13、dBLfslog619.10)(fdlog20log2045.32ddBLlog2603.102)(v非视距路径： = 从屋顶到街面的衍射和散射损耗 = 多遮蔽物衍射损耗msdrtsfsLLLdBL)(rtsLmsdLorifbrtsLhhfLlog20log10log109 .16905555114. 00 . 4553535075. 05 . 2350354. 010oriL街道方向因子：道路宽度；b：建筑物的间隙；hf：建筑物高度0001log18fbfbfbbshhhhhhhLbfkdkkLLfdabshmsdlog9loglog5 . 005 . 0/8 . 0545 . 008 .

14、 054054dhhdhhdhhhhhhkfbfbfbfbfba且且0/1518018fbbfbfbdhhhhhhhk大城市中等城市和郊区19255 . 119257 . 04ffkf路径损耗v当选取GSM-R频点f=932MHz，道路宽度=10m，建筑物高度=20m，街道方向因子=350 ，建筑物间隙=10m，基站高度为35m、45m、50m的情况下，分别计算手持台（天线高度：1.5m）和车载台（天线高度：4.5m ）的路径损耗。所得计算结果，如下表所示：路径损耗基站高度35m45m50m大城市141.14+38Logd141.78+38Logd141.99+38Logd中小城市141.12

15、+38Logd141.76+38Logd141.97+38Logd覆盖半径基站高度35m45m50m大城市0.8267389920.7952914540.785235635小城市0.8277415140.7962558420.786187828前提条件同宏小区(5)衰减因子模型v路径损耗 其中nsf表示同层测试的指数值；FAF表示楼层衰减因子v对于目前的GSM-R网络来说，室内覆盖的频段为900MHz，近地距离d0取1m，f= 900MHz时，近地点的自由空间路径损耗 为31.48，故衰减因子模型可简化为：路径损耗v在实际工程中，大型建筑物楼层之间往往采用钢结构和钢筋混凝土结构，对信号的屏蔽很

16、强，在此仅考虑信号对同层的覆盖，衰减因子公式可简化为： Nsf的取值可查经验表，办公楼为3.25，一般建筑物为2.76，d0取1m路径损耗v故GSM-R网络中微微小区的路径损耗为：办公楼：一般建筑物：ddBLlog5 .3248.31)(ddBLlog6 .2748.31)(3、EIRENE对场强的规定v在 EIRENE SRS ref CLA111D004v14 中定义了ERIENE最低覆盖要求，这一标准保证了火车通过GSM-R保持通讯的标准性能，即使在停车的情况下也要满足。 v电平覆盖要求指的是安装在机车顶部的天线所能接收的电平强度，根据不同的火车速度将定义不同的电平覆盖要求。对于每个10

17、0米的间隔内，满足电平要求的累积分布概率是95%。v也就是说，在每个100米的间隔内，按95%的累积分布概率，所测量到的覆盖电平要大于或等于一个指定的值。覆盖电平要求v 对于语音和非安全数据，以38.5 dBV/m (-98 dBm)的覆盖电平，达到95的覆盖概率；v 对ETCS 2/3级，行驶速度小于或等于220km/h的铁路线，以41.5 dBV/m (-95 dBm)的覆盖电平，覆盖概率达到95。v 对ETCS 2/3级，行驶速度大于280km/h的铁路线， 以44.5 dBV/m (92 dBm)的覆盖电平，覆盖概率达到95；v 对ETCS 2/3级，行驶速度大于220km，小于或等于

18、280km/h的铁路线， 覆盖电平在41.5 dBV/m和44.5 dBV/m之间(-95 dBm和92 dBm之间)，覆盖概率达到95。三、铁道部与中国移动的协调规程1、背景v根据信息产业部关于铁路专用GSM-R移动通信系统使用频率及有关问题的函的有关要求，铁道部与中国移动通信集团有限公司就共用EGSM频率时的设台协调和干扰处理制定了相关规程。2、协调的机构v铁道部、中国移动分别确定各自的协调归口管理部门，处理共用EGSM频率有关设台协调和干扰的处理问题。v铁道部无线电管理办公室全面负责与中国移动的协调工作，其下设分支机构为铁路局无线电管理机构。v中国移动通信公司XXX部负责与铁道部的协调工

19、作，其下设分支机构为中国移动公司各省分公司。v中华人民共和国信息产业部是最终的协调仲裁机构。3、协调的程序v根据铁路GSM-R网络发展规划和建设安排，铁道部以书面材料的方式，在设计工作完成后向中国移动通报GSM-R系统建设情况，其中包括建设范围、基站站址、建设时间等。中国移动应在收到书面材料1个月内给予书面回复。必要时双方可以会议的形式研究具体处理办法。v中国移动在铁路沿线采用共用频段建设GSM系统时，应按前述规定向铁道部通报建设情况。 4、协调的内容v双方的移动通信网络受到干扰时，受干扰的一方应提供干扰的测试报告。干扰测试报告应由具备相应资质和能力的机构负责提供。v报告的内容应包括：受干扰的

20、频率、位置、时间、业务的性质、干扰信号的强度、频谱图及干扰源的可能位置等。 (1) 干扰的处理v由双方主管部门组织，密切配合，尽快查找干扰产生的原因。如确定干扰确由已方引起，则应立即提出解决方案，并消除干扰，在10个工作日内将干扰的处理结果通知对方。下属主管部门应同时将干扰报告和处理结果报铁道部和中国移动进行备案。 (2) 干扰的处理v为保证双方的移动通信系统正常运用，对经确认的干扰，可能危及铁路行车安全和系统运营质量时，双方应建立紧急处理机制，采取有效果断措施进行处理以消除干扰。v无法协调处理的干扰，双方应报请当地省级无线电管理机构负责协调解决。若仍无法解决时，则各自报请上级主管部门协调解决

21、。 5、对边界场强的规定v铁路GSM-R系统覆盖范围 v边界最大场强 (1) 铁路GSMR系统覆盖范围v在直辖市、省会城市和计划单列市的城区，铁路GSM-R覆盖范围应小于铁路轨道两侧各2km；其他地域覆盖范围应小于铁路轨道两侧各6km。覆盖范围内应满足铁路GSM-R系统专用移动通信业务应用的需要。(2) 边界最大场强v直辖市、省会城市、计划单列市城区 以铁路两侧2km处为铁路GSM-R覆盖区边界，边界处GSMR的覆盖场强，其接收机接收电平应不大于-80至-85dBm（50%的地点和时间概率）。(3) 边界最大场强v其他地区以铁路两侧6km处为铁路GSM-R覆盖区边界，边界处GSM-R的覆盖场强，其接收机接收电平应不大于-80至-85dBm（50%的地点和时间概率）。(4) 边界场强覆盖率与区内通信概率的关系0123456780.50.550.60.650.70.750.80.850.90.9510.5/narea coverage probablityarea and bound coverage