CN107682102A - 一种gsm‑r通信系统干扰信号自动监测与识别方法 - Google Patents

一种gsm‑r通信系统干扰信号自动监测与识别方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种GSM‑R通信系统干扰信号自动监测与识别方法,本发明基于GSM‑R自动监测设备实现,在典型的应用实例中,GSM‑R自动监测设备主要包括GSM‑R监测接收机、V/UHF监测天线和GSM‑R监测天线组成。V/UHF监测天线和GSM‑R监测天线可接收覆盖区域内无线电信号,GSM‑R监测接收机对接收到的无线电信号进行频谱采集与基站解码处理后再进行后续的GSM‑R干扰信号识别、分类、存储与回放工作。

Description

一种GSM-R通信系统干扰信号自动监测与识别方法
技术领域
本发明涉及通信技术领域,尤其涉及一种GSM-R通信系统干扰信号自动监测与识别方法。
背景技术
GSM-R通信系统承载了列车调度和列车控制系统中的关键指令,若受到干扰将引起铁路系统的混乱,甚至可能造成严重的安全事故,因此为了充分保护铁路GSM-R系统的用频安全,需要一种高可信度的GSM-R通信系统干扰自动监测与识别方法来及时发现、判断干扰来源,为干扰的快速消除提供有效可靠的先决条件。
现有的GSM-R干扰识别方法未能考虑高铁沿线实际电磁环境对监测结果的影响,导致在实际工程中GSM-R干扰识别准确性较低,很难为GSM-R通信系统管理、维护人员有效可靠的先决条件。本专利就是为了解决现有GSM-R干扰识别方法在实际工程中由于电磁环境复杂导致的干扰识别准确性低的问题提供的一种经过实际工程验证的高可信度的方法。
发明内容
本发明提供一种GSM-R通信系统干扰信号自动监测与识别方法,所述方法包括模板创建、干扰信号监测与识别与和干扰信号存储三个流程;
其中:
所述GSM-R干扰监测模板包括频谱模板和互调信号模板,频谱模板通过GSM-R上下行实时扫描统计频段内各频点最大值,累积一段时间后形成;互调信号模板通过基站解码通道扫描GSM基站和V/UHF通道扫描电视信号、集群信号形成;
所述GSM-R干扰监测与识别包括基站解码通道和GSM-R监测通道对干扰信号的识别与判断,基站解码通道进行GSM-R同频干扰、GSM-R邻频干扰、GSM违规用频干扰的识别与判断,具体而言,所述基站解码通道干扰监测与识别通过如下方式实现:
启动基站解码,对GSM-R下行信号进行扫描解码,提取解码获得的所有信道MNC、C/I和电平信息;
分析MNC值,MNC值为某一特定值的为GSM-R基站,发现MNC值为其它值时上报GSM违规用频干扰并上报违规基站LAC、CI和MNC值;
对于确认的GSM-R基站的频点,提取铁路要求保护的信道的C/I值,当C/I值<12dB时切换基站解码信道到固定解码模式对该频点进行连续解码,由于以某一额定时速运营的高铁列车越区切换时间约为一固定时长,对该固定时长时间内解码,若在该固定时长时间内该频点C/I值持续<12dB,则该频点受到干扰;
根据解码结果获取相邻信道电平值,若相邻信道电平高于本信道电平6dB,则该干扰为GSM-R邻频干扰,否则为GSM-R同频干扰;
GSM-R监测通道干扰监测与识别通过与频谱模版进行实时比对,实现GSM互调、CDMA带外干扰、模拟/数字电视干扰、集群干扰、跳频干扰、突发干扰、噪声干扰、不明干扰的识别与判断,监测与识别流程包括:
启动GSM-R实时监测,将监测频谱与已建的频谱模板进行实时比对,当监测频谱出现异常时进行信号带宽测量;
由于GSM-R信号带宽为200kHz,存在邻频干扰时信号带宽也不大于400kHz,若信号带宽大于400kHz,启动基站解码对CDMA信号进行解码,获取CDMA信号频点后启动V/UHF监测通道对该频点进行电平和带宽测量;若CDMA信号占用885~889MHz频段则为CDMA带外干扰,否则为噪声干扰;
若信号带宽小于400kHz,则计算该信号存在时间,由于GSM-R支持慢跳频,其典型的跳频速度为217hops/s,跳频频点一般不超过7个,所以典型的GSM-R系统1秒可实现多次跳频全集频点选择,若信号持续存在时间小于预设值,将连续频谱进行帧同步后计算各帧信号频率;
若各帧信号频率相同,则为突发干扰信号,若各帧信号频率不同且可重复出现则为跳频干扰信号,其它为不明干扰信号;
当干扰信号存在时间大于预设值时,计算信号频率,通过与互调信号模板进行比对,对符合的信号通过基站解码和扫描分析确认主信号存在且电平大于GSM、电视、集群信号库中信号电平时,根据匹配结果判断为GSM、电视或集群互调干扰,若无法匹配则判为不明干扰;
所述干扰信号存储在识别出GSM-R干扰信号后,将干扰信号发生时刻前后各一定数据量的IQ数据进行自动存储。
进一步的,所述模板创建的具体流程包括如下步骤:
步骤1:启动基站解码,对GSM下行信号进行扫描解码,获取解码信息并创建数据库;
步骤2:根据GSM信号库计算可能的GSM三阶互调信号,将落入930~934MHz频段范围内的信号加入互调信号模板;
步骤3:启动V/UHF监测通道,对电视、集群信号进行扫描,获取电视、集群信号并创建数据库;
步骤4:根据电视、集群信号库计算可能的三阶互调信号,将落入930~934MHz频段范围内的信号加入互调信号模板。
进一步的,所述干扰信号存储包括如下步骤:
步骤1:启动GSM-R干扰监测,在发现频谱异常或C/I解码异常时立刻缓存当前时刻前后各一定数据量的IQ数据;
步骤2:同时进行GSM-R干扰信号分析,若判断出干扰信号类型,则将IQ数据存储到本地,若无法判断出干扰信号类型或干扰信号消失则释放缓存的IQ数据继续进行GSM-R干扰监测与识别;
其中,所述基站通道解码过程中的基站解码时间不少于4小时,对电视、集群信号的扫描时间不少于24小时。
本发明所具有的优势在于:能够解决现有GSM-R干扰识别方法在实际工程中由于电磁环境复杂导致的干扰信号识别准确性低的问题。
附图说明
图1是本发明监测与识别方法中,监测通道干扰信号监测与识别流程示意图;
图2是本发明监测与识别方法中,基站解码通道干扰信号监测与识别流程示意图;
图3是本发明模板建立流程示意图;
图4是本发明干扰信号存储流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案做进一步详细的说明。
本发明提供的一种GSM-R通信系统干扰信号自动监测与识别方法,包括模板创建、干扰信号监测与识别与和干扰信号存储三个流程;
其中:
所述GSM-R干扰监测模板包括频谱模板和互调信号模板,频谱模板通过GSM-R上下行实时扫描统计频段内各频点最大值,累积一段时间后形成;互调信号模板通过基站解码通道扫描GSM基站和V/UHF通道扫描电视信号、集群信号形成,具体而言,如图3所示,包括如下步骤:
步骤1:启动基站解码,对GSM下行信号进行扫描解码,获取解码信息并创建数据库;
步骤2:根据GSM信号库计算可能的GSM三阶互调信号,将落入930~934MHz频段范围内的信号加入互调信号模板;
步骤3:启动V/UHF监测通道,对电视、集群信号进行扫描,获取电视、集群信号并创建数据库;
步骤4:根据电视、集群信号库计算可能的三阶互调信号,将落入930~934MHz频段范围内的信号加入互调信号模板;
模板建立完成后,通过基站解码通道和GSM-R监测通道实现干扰信号的识别与判断,其中,基站解码通道进行GSM-R同频干扰、GSM-R邻频干扰、GSM违规用频干扰的识别与判断,具体而言,如图2所示,所述基站解码通道干扰监测与识别通过如下方式实现:
启动基站解码,对GSM-R下行信号进行扫描解码,提取解码获得的所有信道MNC、C/I和电平信息;
分析MNC值,MNC值为某一特定值的为GSM-R基站,发现MNC值为其它值时上报GSM违规用频干扰并上报违规基站LAC、CI和MNC值;
对于确认的GSM-R基站的频点,提取铁路要求保护的信道的C/I值,当C/I值<12dB时切换基站解码信道到固定解码模式对该频点进行连续解码,由于以某一额定时速运营的高铁列车越区切换时间约为一固定时长,对该固定时长时间内解码,若在该固定时长时间内该频点C/I值持续<12dB,则该频点受到干扰;
根据解码结果获取相邻信道电平值,若相邻信道电平高于本信道电平6dB,则该干扰为GSM-R邻频干扰,否则为GSM-R同频干扰。
GSM-R监测通道干扰监测与识别通过与频谱模版进行实时比对,实现GSM互调、CDMA带外干扰、模拟/数字电视干扰、集群干扰、跳频干扰、突发干扰、噪声干扰、不明干扰的识别与判断,如图1所示,其监测与识别流程包括:
启动GSM-R实时监测,将监测频谱与已建的频谱模板进行实时比对,当监测频谱出现异常时进行信号带宽测量;
由于GSM-R信号带宽为200kHz,存在邻频干扰时信号带宽也不大于400kHz,若信号带宽大于400kHz,启动基站解码对CDMA信号进行解码,获取CDMA信号频点后启动V/UHF监测通道对该频点进行电平和带宽测量;若CDMA信号占用885~889MHz频段则为CDMA带外干扰,否则为噪声干扰;
若信号带宽小于400kHz,则计算该信号存在时间,由于GSM-R支持慢跳频,其典型的跳频速度为217hops/s,跳频频点一般不超过7个,所以典型的GSM-R系统1秒可实现多次跳频全集频点选择,若信号持续存在时间小于预设值,将连续频谱进行帧同步后计算各帧信号频率;
若各帧信号频率相同,则为突发干扰信号,若各帧信号频率不同且可重复出现则为跳频干扰信号,其它为不明干扰信号;
当干扰信号存在时间大于预设值时,计算信号频率,通过与互调信号模板进行比对,对符合的信号通过基站解码和扫描分析确认主信号存在且电平大于GSM、电视、集群信号库中信号电平时,根据匹配结果判断为GSM、电视或集群互调干扰,若无法匹配则判为不明干扰。
当干扰信号存在时间大于预设值时,计算信号频率,通过与互调信号模板进行比对,对符合的信号通过基站解码和扫描分析确认主信号存在且电平大于GSM、电视、集群信号库中信号电平时,根据匹配结果判断为GSM、电视或集群互调干扰,若无法匹配则判为不明干扰,如图4所示,干扰信号的存储包括如下步骤:
步骤1:启动GSM-R干扰监测,在发现频谱异常或C/I解码异常时立刻缓存当前时刻前后各一定数据量的IQ数据;
步骤2:同时进行GSM-R干扰信号分析,若判断出干扰信号类型,则将IQ数据存储到本地,若无法判断出干扰信号类型或干扰信号消失则释放缓存的IQ数据继续进行GSM-R干扰监测与识别。
以上所述仅为本发明的实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种GSM-R通信系统干扰信号自动监测与识别方法,其特征在于,所述方法包括模板创建、干扰信号监测与识别和干扰信号存储三个流程;
其中:
所述GSM-R干扰监测模板包括频谱模板和互调信号模板,频谱模板通过GSM-R上下行实时扫描统计频段内各频点最大值,累积一段时间后形成;互调信号模板通过基站解码通道扫描GSM基站和V/UHF通道扫描电视信号、集群信号形成;
所述GSM-R干扰监测与识别包括基站解码通道和GSM-R监测通道对干扰信号的识别与判断,基站解码通道进行GSM-R同频干扰、GSM-R邻频干扰、GSM违规用频干扰的识别与判断,具体而言,所述基站解码通道干扰监测与识别通过如下方式实现:
启动基站解码,对GSM-R下行信号进行扫描解码,提取解码获得的所有信道MNC、C/I和电平信息;
分析MNC值,MNC值为某一特定值的为GSM-R基站,发现MNC值为其它值时上报GSM违规用频干扰并上报违规基站LAC、CI和MNC值;
对于确认的GSM-R基站的频点,提取铁路要求保护的信道的C/I值,当C/I值<12dB时切换基站解码信道到固定解码模式对该频点进行连续解码,由于以某一额定时速运营的高铁列车越区切换时间约为一固定时长,对该固定时长时间内解码,若在该固定时长时间内该频点C/I值持续<12dB,则该频点受到干扰;
根据解码结果获取相邻信道电平值,若相邻信道电平高于本信道电平6dB,则该干扰为GSM-R邻频干扰,否则为GSM-R同频干扰;
GSM-R监测通道干扰监测与识别通过与频谱模版进行实时比对,实现GSM互调、CDMA带外干扰、模拟/数字电视干扰、集群干扰、跳频干扰、突发干扰、噪声干扰、不明干扰的识别与判断,监测与识别流程包括:
启动GSM-R实时监测,将监测频谱与已建的频谱模板进行实时比对,当监测频谱出现异常时进行信号带宽测量;
由于GSM-R信号带宽为200kHz,存在邻频干扰时信号带宽也不大于400kHz,若信号带宽大于400kHz,启动基站解码对CDMA信号进行解码,获取CDMA信号频点后启动V/UHF监测通道对该频点进行电平和带宽测量;若CDMA信号占用885~889MHz频段则为CDMA带外干扰,否则为噪声干扰;
若信号带宽小于400kHz,则计算该信号存在时间,由于GSM-R支持慢跳频,其典型的跳频速度为217hops/s,跳频频点一般不超过7个,所以典型的GSM-R系统1秒可实现多次跳频全集频点选择,若信号持续存在时间小于预设值,将连续频谱进行帧同步后计算各帧信号频率;
若各帧信号频率相同,则为突发干扰信号,若各帧信号频率不同且频率序列可重复出现则为跳频干扰信号,其它为不明干扰信号;
当干扰信号存在时间大于预设值时,计算信号频率,通过与互调信号模板进行比对,对符合的信号通过基站解码和扫描分析确认主信号存在且电平大于GSM、电视、集群信号库中信号电平时,根据匹配结果判断为GSM、电视或集群互调干扰,若无法匹配则判为不明干扰;
所述干扰信号存储在识别出GSM-R干扰信号后,将干扰信号发生时刻前后各一定数据量的IQ数据进行自动存储。
2.根据权利要求1所述的监测与识别方法,其特征在于:所述模板创建的具体流程包括如下步骤:
步骤1:启动基站解码,对GSM下行信号进行扫描解码,获取解码信息并创建数据库;
步骤2:根据GSM信号库计算可能的GSM三阶互调信号,将落入930~934MHz频段范围内的信号加入互调信号模板;
步骤3:启动V/UHF监测通道,对电视、集群信号进行扫描,获取电视、集群信号并创建数据库;
步骤4:根据电视、集群信号库计算可能的三阶互调信号,将落入930~934MHz频段范围内的信号加入互调信号模板。
3.根据权利要求1所述的监测与识别方法,其特征在于:所述干扰信号存储包括如下步骤:
步骤1:启动GSM-R干扰监测,在发现频谱异常或C/I解码异常时立刻缓存当前时刻前后各一定数据量的IQ数据;
步骤2:同时进行GSM-R干扰信号分析,若判断出干扰信号类型,则将IQ数据存储到本地,若无法判断出干扰信号类型或干扰信号消失则释放缓存的IQ数据继续进行GSM-R干扰监测与识别。
4.根据权利要求1所述的监测与识别方法,其特征在于:所述基站通道解码过程中的基站解码时间不少于4小时,对电视、集群信号的扫描时间不少于24小时。
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