CN106254000B - 一种铁路专用同频干扰设备及其工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种铁路专用同频干扰设备及其工作方法，铁路专用同频干扰设备，包括连接有45dB双定向耦合器的基站或直放站、干扰检测模块、功率监测模块、控制单元和网管中心，所述的基站或直放站输出的下行信号经过45dB双定向耦合器的前向端和功率监测模块传输至控制单元，基站或直放站接收的上行信号通过45dB双定向耦合器的反向端和干扰监测模块传输至控制单元；控制单元通过以太网与网管中心连接。本发明能对上行连续同频干扰源信号进行检测和分析，同时实现基站或直放站下行信号的发射功率检测。

Description

一种铁路专用同频干扰设备及其工作方法
技术领域
本发明涉及GSM-R无线移动通信设备领域，具体是一种铁路专用同频干扰设备及其工作方法。
背景技术
目前铁路通信和无线电管理部门对于GSM-R通信保障和专用频段电磁环境保护，都是采取被动方式(而非对干扰进行主动、实时监测和预报预警)，即当GSM-R系统出现影响正常通信的干扰时才进行干扰排除和查找工作，通常是工作人员使用频谱监测设备对GSM-R进行频谱分析，或使用移动通信网络路测设备查找违法使用GSM-R频率资源的基站，这样只能解决很少一部份的干扰，对于干扰信号出现时间短、出现规律性不强等低截获概率信号就难以监测抓捕到；而对于GSM-R同频或邻频干扰，就只有采用高铁运行“天窗”时间，进行基站关电方式进行判别同频信号情况，而这种方式是给铁路运营安全带来隐患，不符合铁路GSM-R运行规范。
因此，目前还没有完全有效的针对GSM-R干扰特别是GSM-R同频干扰的实时监测、分析和查找的专用设备。
发明内容
本发明为了解决现有技术的问题，提供了一种铁路专用同频干扰设备及其工作方法，能对上行连续同频干扰源信号进行检测和分析，同时实现基站或直放站下行信号的发射功率检测。
本发明提供的铁路专用同频干扰设备包括连接有45dB双定向耦合器的基站或直放站、干扰监测模块、功率监测模块、控制单元和网管中心，所述的基站或直放站输出的下行信号经过45dB双定向耦合器的前向端和功率监测模块传输至控制单元，基站或直放站接收的上行信号通过45dB双定向耦合器的反向端和干扰监测模块传输至控制单元；所述的功率监测模块为宽范围的检波芯片，所述的干扰监测模块沿上行信号传输方向包括依次连接的滤波器、低噪声放大器和干扰监测单元，所述的控制单元通过以太网与网管中心连接。
进一步改进，所述的滤波器采用通带范围在885MHz～889MHz的带通滤波器模块，插入损耗不大于1dB。
进一步改进，所述的低噪声放大器具有增益50dB以上，噪声系数不大于1.0dB。
进一步改进，所述的干扰监测单元采用高接收灵敏度的SI4432接收器芯片，接收灵敏度最高为-116dBm。
进一步改进，所述的控制单元采用LPC1700系列Cortex-M3微控制器控制平台。
进一步改进，所述的干扰监测模块、功率监测模块和控制单元均与电源模块连接，电源模块满足电磁兼容，支持宽动态电源输入电压，输入电压为AC220V±30％。
本发明还提供了一种铁路专用同频干扰设备的工作方法，包括以下步骤：
1)在基站或直放站馈线部分连接45dB双定向耦合器；
2)基站或直放站输出的下行信号经45dB双定向耦合器的前向端耦合至功率监测模块，功率监测模块将采样信号处理后送至控制单元进行处理，并通过以太网上传网管中心；
3)从基站或直放站天线接收到的上行信号经45dB双定向耦合器的反向端耦合输入至干扰监测模块中的滤波器，滤波器对非上行频段的信号进行过滤后，将885-889MHz的信号传输至低噪声放大器，上行信号经由低噪声放大器放大后传送到干扰监测单元进行分析处理，在控制单元处理后的同频干扰信号经UDP/IP方式发送到网管中心显示。
本发明有益效果在于：
1、实现了上行连续同频干扰源信号进行检测；
2、实现了基站或直放站发射功率检测；
3、提高GSM-R无线通信系统的可靠性与维护性；
4、采用LPC1700系列Cortex-M3微控制器用于处理要求高度集成和低功耗的嵌入式应用。其操作频率可达100MHz，Flash存储器高达512KB，数据存储器高达64KB，且具有丰富的外设接口包含以太网MAC、USB主机/从机/OTG接口、4路UART、2条CAN通道、2个SSP控制器、SPI接口、12位ADC、带独立电池供电的超低功耗RTC和高达70位通用I/O管脚；
5、采用高接收灵敏度的SI4432接收器：连续频率覆盖范围240MHz～930MHz，接受灵敏度达到-116dbm。还包括一些内置功能，比如天线的分集算法、唤醒定时器、低电压监测、温度传感器、常用的A/D转换、TX/RX先进先出缓冲器(FIFOS)、上电复位(POR)和通用I/O口(GPIOS)，芯片内置一个高性能ADC在接收路径和数字调制解调器当中做解调、滤波和数据处理；
6、控制单元采用ZNE-100TL模块集成10/100M自适应以太网接口,串口通信最高波特率高达230.4Kbps,具有TCP Server,TCP Client,UDP和Real COM driver等多种工作模式,支持最多四个连接,支持域名访问等功能；
7、设备结构构件坚固、造型美观；在不打开机壳情况下就能测量电性能；便于维修、检测，设备结构采用坚固密封、防潮、防腐蚀、防雨淋的铸铝机箱，可安装室外。
附图说明
图1为本发明提供的铁路专用同频干扰设备模块示意图。
图2为本发明提供的铁路专用同频干扰设备内部结构示意图。
具体实施方式
本发明提供的铁路专用同频干扰设备模块示意图如图1所示，包括连接有45dB双定向耦合器的基站或直放站、干扰监测模块、功率监测模块、控制单元和网管中心，所述的基站或直放站输出的下行信号经过45dB双定向耦合器的前向端和功率监测模块传输至控制单元，基站或直放站接收的上行信号通过45dB双定向耦合器的反向端和干扰监测模块传输至控制单元；所述的功率监测模块为宽范围的检波芯片，所述的干扰监测模块沿上行信号传输方向包括依次连接的滤波器、低噪声放大器和干扰监测单元，所述的控制单元通过以太网与网管中心连接。
进一步改进，所述的滤波器采用通带范围在885MHz～889MHz的带通滤波器模块，插入损耗不大于1dB。
进一步改进，所述的低噪声放大器具有增益50dB以上，噪声系数不大于1.0dB。
进一步改进，所述的干扰监测单元采用高接收灵敏度的SI4432接收器芯片，接收灵敏度最高为-116dBm。
进一步改进，所述的控制单元采用LPC1700系列Cortex-M3微控制器控制平台。
进一步改进，所述的干扰监测模块、功率监测模块和控制单元均与电源模块连接，电源模块满足电磁兼容，支持宽动态电源输入电压，输入电压为AC220V±30％。
铁路专用同频干扰设备内部结构如图2所示，设备结构构件坚固、造型美观；在不打开机壳情况下就能测量电性能；便于维修、检测，设备结构采用坚固密封、防潮、防腐蚀、防雨淋的铸铝机箱，可安装室外。
本发明还提供了一种铁路专用同频干扰设备的工作方法，包括以下步骤：
1)在基站或直放站馈线部分连接45dB双定向耦合器；
2)基站或直放站输出的下行信号经45dB双定向耦合器的前向端耦合至功率监测模块，功率监测模块将采样信号处理后送至控制单元进行处理，并通过以太网上传网管中心；
3)从基站或直放站天线接收到的上行信号经45dB双定向耦合器的反向端耦合输入至干扰监测模块中的滤波器，滤波器对非上行频段的信号进行过滤后，将885-889MHz的信号传输至低噪声放大器，上行信号经由低噪声放大器放大后传送到干扰监测单元进行分析处理，在控制单元处理后的同频干扰信号经UDP/IP方式发送到网管中心显示。
本发明内部模块技术指标如下：
1、控制板技术要求：
内部主控板采用NXP公司的ARM芯片LPC1768进行设计，使用SPI接口与Si4430/31/32ISM收发芯片通讯，该芯片可以测量240–930MHz(Si4431/32)或900–960MHz(Si4430)频率范围的RSSI，最低可以检测-121dBm。
控制单元设计有LNA控制接口，可以调节LNA的增益，调节范围为31dB。
控制单元设计有功率监测模块接口，可以监测下行输出功率，功率监测范围为20～50dBm。
控制单元设计有以太网接口，能够通过网管连接设备，实现远程监控。监控协议采用GSM-R统一网管监控协议。
2、滤波器模块主要技术指标：
3、低噪声放大器主要技术指标：
4、电源模块主要技术指标：
5、功率监测模块主要技术指标：
本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种铁路专用同频干扰设备，其特征在于：包括连接有45dB双定向耦合器的基站或直放站、干扰监测模块、功率监测模块、控制单元和网管中心，所述的基站或直放站输出的下行信号经过45dB双定向耦合器的前向端和功率监测模块传输至控制单元，基站或直放站接收的上行信号通过45dB双定向耦合器的反向端和干扰监测模块传输至控制单元；所述的功率监测模块为宽范围的检波芯片，所述的干扰监测模块沿上行信号传输方向包括依次连接的滤波器、低噪声放大器和干扰监测单元，所述的控制单元通过以太网与网管中心连接。
2.根据权利要求1所述的铁路专用同频干扰设备，其特征在于：所述的滤波器采用通带范围在885MHz～889MHz的带通滤波器模块，插入损耗不大于1dB。
3.根据权利要求1所述的铁路专用同频干扰设备，其特征在于：所述的低噪声放大器具有增益50dB以上，噪声系数不大于1.0dB。
4.根据权利要求1所述的铁路专用同频干扰设备，其特征在于：所述的干扰监测单元采用高接收灵敏度的SI4432接收器芯片，接收灵敏度最高为-116dBm。
5.根据权利要求1所述的铁路专用同频干扰设备，其特征在于：所述的控制单元采用LPC1700系列Cortex-M3微控制器控制平台。
6.根据权利要求1所述的铁路专用同频干扰设备，其特征在于：所述的干扰监测模块、功率监测模块和控制单元均与电源模块连接，电源模块满足电磁兼容，支持宽动态电源输入电压，输入电压为AC220V±30%。
7.一种铁路专用同频干扰设备的工作方法，其特征在于包括以下步骤：
1）在基站或直放站馈线部分连接45dB双定向耦合器；
2）基站或直放站输出的下行信号经45dB双定向耦合器的前向端耦合至功率监测模块，功率监测模块将采样信号处理后送至控制单元进行处理，并通过以太网上传网管中心；
3）从基站或直放站天线接收到的上行信号经45dB双定向耦合器的反向端耦合输入至干扰监测模块中的滤波器，滤波器对非上行频段的信号进行过滤后，将885-889MHz的信号传输至低噪声放大器，上行信号经由低噪声放大器放大后传送到干扰监测单元进行分析处理，在控制单元处理后的同频干扰信号经UDP/IP方式发送到网管中心显示。
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