基于数字滤波的移动GSM与铁路GSM-R干扰抑制系统和方法技术方案

本发明专利技术公开一种能够抑制移动GSM信号对铁路GSM‑R干扰的系统及方法，系统由模数转换器、数字滤波器、数模转换器和功率放大器组成，能够应用在铁路附近移动公司GSM基站上，安装在基站设备输出端和天线输入端之间。在应用时，本发明专利技术首先将基站输出的带通模拟信号进行模数转换，转换成数字信号，再通过数字滤波器，抑制在铁路GSM‑R频段内的信号电平，然后通过数模转换，将通带外电平已被抑制的信号还原成模拟信号，放大信号功率，输送给天线。经实验验证，本发明专利技术可有效抑制移动GSM信号对铁路GSM‑R干扰，在GSM基站设备以10W功率发射时，GSM‑R频段内的干扰信号电平由未安装时的‑75dBw左右，下降为‑105dBw以下，符合铁路调度信号对于该频段内干扰信号低于‑105dBw的要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及移动通信信号优化
，特别是一种基于数字滤波的移动GSM(GlobalSystemforMobileCommunication)与铁路GSM-R(GSMforRailways)干扰抑制系统和方法。
技术介绍
GSM-R系统为原铁道部从欧洲引入作为我国铁路专用的数字移动通信系统，并在此基础上发展出适合中国特点的CTCS(ChineseTrainControlSystem)系列安全调度和列车自动化控制系统。GSM-R系统是一种主体基于GSM标准基础上，增加了针对铁路高速环境和调度需求而进行过改良的系统。它使用中国移动GSM公网退让的两个频段。当前，我国CTCS-3(ChineseTrainControlSystem-3)等级铁路(设计最高时速约350公里/小时)已全部使用GSM-R无线信号进行列车自动控制。可以说如果离开了GSM-R网络，列车高速运行毫无安全性可言。中国移动GSM900频段与铁路GSM-R频段相邻，其中：移动GSM900上行频段为890～915兆赫兹(MHz)；下行频段为935～960(10w)MHz；铁路GSM-R频段上行频段为885～890MHz；下行频段为930～935MHz(铁路实际用到934MHz，保留1MHz作为保护间隔)。在实际运行中铁路GSM-R系统与中国移动GSM系统工作在相近频段，在铁路沿线，两系统基站间存在同、邻频设台现象，另外，GSM系统采用的宽带直放站对整个上下行通带所有信号、噪声进行放大，导致两个或多个GSM信号作为干扰信号同时加到GSM-R接收机时，由于非线性的作用，这些干扰信号的组合频率有时会恰好等于或接近GSM-R信号频率，当其幅值达到一定值时，就会形成互调干扰，直接影响GSM-R系统的稳定运用，危及高速铁路的行车安全。为保障铁路运行安全，现有的解决方法是调节GSM基站的发射功率、频率配置、天线俯仰角和方位角等参数避免GSM信号对GSM-R的干扰。其中调节GSM基站的发射功率、天线俯仰角和方位角造成了铁路沿线话音质量下降，频率配置造成频谱利用率下降，建设成本提高等弊端。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题为：提出一种基于数字滤波的移动GSM与铁路GSM-R干扰抑制系统和方法，以有效抑制在铁路沿线GSM信号对铁路GSM-R系统形成的干扰，同时保证铁路沿线GSM话音质量，提高频谱利用率和减少建设成本。本专利技术采取的技术方案具体为：基于数字滤波的移动GSM与铁路GSM-R干扰抑制系统，包括依次连接的模数转换器、高通FIR数字滤波器、数模转换器和放大器；模数转换器接收移动GSM基站设备输出的带通模拟信号，进行模数转换，生成数字信号，输出至高通FIR数字滤波器；高通FIR数字滤波器对接收到的数字信号进行带通FIR数字滤波，以抑制对铁路GSM-R信号的干扰，并将滤波后的数字信号输出至模数转换器；数模转换器对接收到的滤波后的数字信号进行数模转换，生成模拟信号，输出至放大器；放大器对接收到的信号进行功率放大，放大至移动GSM信号的规定功率，传输给天线。进一步的，本专利技术上述系统中，高通FIR数字滤波器的通带截止频率为935MHz，阻带截止频率为934MHz；最大通带波纹为1.5分贝，滤波器的最小幅度衰减为-115dB。更进一步的，由于移动GSM下行信号最高频率为fH＝960MHz，因此本专利技术模数转换器的采样频率选为fs＝2.5*960＝2400MHz，可保证采样后信号满足无失真条件。本专利技术基于数字滤波的移动GSM与铁路GSM-R干扰抑制方法，包括以下步骤：步骤一，模数转换：将移动GSM基站设备输出的带通模拟信号转换成数字信号；步骤二，对转换为数字信号的带通模拟信号进行高通FIR数字滤波，其中所采用的高通有限脉冲响应FIR数字滤波器的设计步骤包括：2-1对所采用的高通有限脉冲响应FIR数字滤波器的参数进行定义，包括滤波器通带截止频率fpass、阻带截止频率fstop、最大通带波纹δpass和最小幅度衰减δstop；2-2由经验公式(1)，估计高通FIR数字滤波器的阶数N： N = D ∞ ( δ p a s s , δ s t o p ) | f p a s s - f s t o p | - f ( δ p a s s δ s t o p ) · | f p a s s - f s t o p | + 1 - - - ( 1 ) ; ]]>其中， 本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于数字滤波的移动GSM与铁路GSM‑R干扰抑制系统，其特征是，包括依次连接的模数转换器、高通FIR数字滤波器、数模转换器和放大器；模数转换器接收移动GSM基站设备输出的带通模拟信号，进行模数转换，生成数字信号，输出至高通FIR数字滤波器；高通FIR数字滤波器对接收到的数字信号进行带通FIR数字滤波，以抑制对铁路GSM‑R信号的干扰，并将滤波后的数字信号输出至模数转换器；数模转换器对接收到的滤波后的数字信号进行数模转换，生成模拟信号，输出至放大器；放大器对接收到的信号进行功率放大，放大至移动GSM信号的规定功率，传输给天线。

【技术特征摘要】
1.基于数字滤波的移动GSM与铁路GSM-R干扰抑制系统，其特征是，包括依次连接的
模数转换器、高通FIR数字滤波器、数模转换器和放大器；
模数转换器接收移动GSM基站设备输出的带通模拟信号，进行模数转换，生成数字信
号，输出至高通FIR数字滤波器；
高通FIR数字滤波器对接收到的数字信号进行带通FIR数字滤波，以抑制对铁路GSM-R
信号的干扰，并将滤波后的数字信号输出至模数转换器；
数模转换器对接收到的滤波后的数字信号进行数模转换，生成模拟信号，输出至放大器；
放大器对接收到的信号进行功率放大，放大至移动GSM信号的规定功率，传输给天线。
2.根据权利要求1所述的基于数字滤波的移动GSM与铁路GSM-R干扰抑制系统，其特
征是，高通FIR数字滤波器的通带截止频率为935MHz，阻带截止频率为934MHz；最大通
带波纹为1.5分贝，滤波器的最小幅度衰减为-115dB。
3.根据权利要求1或2所述的基于数字滤波的移动GSM与铁路GSM-R干扰抑制系统，
其特征是，模数转换器的采样频率为2400Hz。
4.基于数字滤波的移动GSM与铁路GSM-R干扰抑制方法，包括以下步骤：
步骤一，模数转换：将移动GSM基站设备输出的带通模拟信号转换成数字信号；
步骤二，对转换为数字信号的带通模拟信号进行高通FIR数字滤波，其中所采用的高通
有限脉冲响应FIR数字滤波器的设计步骤包括：
2-1对所采用的高通有限脉冲响应FIR数字滤波器的参数进行定义，包括滤波器通带截止
频率fpass、阻带截止频率fstop、最大通带波纹δpass和最小幅度衰减δstop；
2-2由经验公式(1)，估计高通FIR数字滤波器的阶数N：
N = D ∞ ( δ p a s s , δ s t o p ) | f p a s s - f s t o p | - f ( δ p a s s δ s t o p ) · | f p a s s - f s t o p | + 1 - - - ( 1 ) ]]>其中，
D ∞ ( δ p a s s , δ s t o p ) = [ 5.309 × 10 - 3 ( log 10 δ p a s s ) 2 + 7.114 × ...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐玥，朱金秀，蒋爱民，杨旭伟，蒋留坤，黄健，周辰，韩聪，
申请(专利权)人：河海大学常州校区，中国移动通信集团江苏有限公司常州分公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32