铁路GSM‑R无线通信抗三阶互调干扰的系统及实现方法与流程

本发明涉及三阶互调IM3及铁路GSM-R无线通信领域，特别涉及一种铁路GSM-R无线通信抗三阶互调干扰的系统及实现方法。

背景技术：

GSM-R接收所用频段930MHz-934MHz，原来是中国移动的频段，934MHz以上就是中国移动的GSM频段。因此，中国移动GSM信号产生的三阶互调(IM3)恰好落在GSM-R频段内，这样就会对铁路通信造成严重影响。

为了抑制IM3，需要在GSM-R的接收机里面嵌入一个带通滤波器，以滤除GSM-R之外的其他频段的信号，防止这些干扰信号进入接收电路，利用接收电路的非线性，从而产生IM3干扰信号。

常用的滤波器设计方法很多，例如有的厂家设计了介质腔体滤波器，阶数高达十余阶，形成了较强的带外抑制，但是带内的插损较大，而且温度特性不好。另外，有的厂家设计了声表面波滤波器(SAW)，但是SAW要形成这么强的带外抑制，带内的插损很大，导致整个接收系统的噪声系数增大，接收机的灵敏度无法满足铁路上的要求。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是，如何改善GSM-R的接收系统,实现良好的带外抑制。

解决上述技术问题，本发明提供了一种铁路GSM-R无线通信抗三阶互调干扰的系统，包括：天线系统和接收机，还包括：第一滤波器、低噪声放大器以及第二滤波器，

所述第一滤波器与所述天线系统连接，所述低噪声放大器通过所述第二滤波器与接收机连接，

在所述天线系统接收的GSM信号，经过所述第一滤波器之后进入所述低噪声放大器进行放大，之后再次经过第二滤波器，最后进入所述接收机，

上述的第一滤波器和第二滤波器为IM3滤波器。

更进一步，所述第一滤波器的中心频率和所述第二滤波器的中心频率不同：

所述第一滤波器的中心频率略低于GSM-R频带的中心频率，同时，所述第二滤波器的中心频率略高于GSM-R频带的中心频率。

更进一步，上述的第一滤波器和第二滤波器的中心频率差不小于2MHz。

更进一步，所述第一滤波器的中心频率略高于GSM-R频带的中心频率，同时，所述第二滤波器的中心频率略低于GSM-R频带的中心频率，

上述第一滤波器和第二滤波器的中心频率差不小于2MHz。

更进一步，所述第一滤波器主要用以抑制频带高端的干扰，同时，所述第二滤波器主要抑制频带低端的干扰。

更进一步，所述第一滤波器主要用以抑制频带低端的干扰，同时，第二滤波器主要用以抑制频带高端的干扰。

更进一步，所述第一滤波器和第二滤波器是FBAR薄膜腔声谐振滤波器。

更进一步，所述第一滤波器和/或第二滤波器是介质腔体滤波器。

更进一步，所述第一滤波器和/或第二滤波器是SAW声表面波滤波器。

基于上述，本发明还提供了一种铁路GSM-R无线通信抗三阶互调干扰的方法，具体按照以下方式进行部署：

天线系统和接收机，以及：第一滤波器、低噪声放大器和第二滤波器，

将所述第一滤波器与所述天线系统相连，将所述低噪声放大器通过所述第二滤波器与接收机相连，

在所述天线系统接收的GSM信号，经过所述第一滤波器之后进入所述低噪声放大器进行放大，之后再次经过第二滤波器，最后进入所述接收机，

上述的第一滤波器和第二滤波器被配置为：IM3滤波器。

本发明的有益效果：

本发明中的铁路GSM-R无线通信抗三阶互调干扰的系统，由于增加了一级低噪声放大器，大大改善了整个接收系统的噪声系数，所以接收灵敏度得到改善。经过实际链路计算，这样的链路设计可以改善整个系统的接收灵敏度大概3dB以上。

关于对带外的抑制，由于第一IM3滤波器和第二IM3滤波器的中心频率略有差别，一个中心频率偏低，主要抑制频带高端；一个中心频率偏高，主要抑制频带低端。这样的滤波器，通带带宽可以适当放宽，一是减轻了整个加工的难度，减小了带内插损，另外还降低了单个滤波器的成本。

附图说明

图1是现有技术中的系统架构示意图；

图2是本发明中的系统架构示意图；

图3是图1中的接收系统的链路预算仿真示意图；

图4是本发明中的系统的链路预算仿真示意图；

图5是采用两个声表面波滤波器(SAW)的测试曲线；

图6是本发明中的实现方法流程示意图。

具体实施方式

现在将参考一些示例实施例描述本公开的原理。可以理解，这些实施例仅出于说明并且帮助本领域的技术人员理解和实施例本公开的目的而描述，而非建议对本公开的范围的任何限制。在此描述的本公开的内容可以以下文描述的方式之外的各种方式实施。

如本文中所述，术语“包括”及其各种变体可以被理解为开放式术语，其意味着“包括但不限于”。术语“基于”可以被理解为“至少部分地基于”。术语“一个实施例”可以被理解为“至少一个实施例”。术语“另一实施例”可以被理解为“至少一个其它实施例”。

图1是现有技术中的系统架构示意图；天线系统110接收GSM-R信号，经过IM3滤波器120后，由接收机130接收。这就是目前的接收系统。目前的接收系统的链路预算如图3所示是图1中的接收系统的链路预算仿真示意图，在所述图3中所示的天线增益(Antenna)为-8dB，线路损耗及开关损耗(Trace)为-2dB，传统的IM3滤波器(Filter1)损耗为-4.5dB，接收机(Modem)噪声系数为6dB，增益为40dB，所以整个接收系统的噪声系数为20.5dB。

图2是本发明中的系统架构示意图，本实施例中的铁路GSM-R无线通信抗三阶互调干扰的系统，包括：天线系统110和接收机130，还包括：第一滤波器220、低噪声放大器230以及第二滤波器240，所述第一滤波器220与所述天线系统110连接，所述低噪声放大器230通过所述第二滤波器240与接收机130连接，在所述天线系统110接收的GSM信号，经过所述第一滤波器220之后进入所述低噪声放大器230进行放大，之后再次经过第二滤波器240，最后进入所述接收机130，上述的第一滤波器220和第二滤波器240为IM3滤波器。天线系统110接收的GSM信号，经过第一IM3滤波器220之后，进入低噪声放大器230进行放大，之后再经过第二IM3滤波器240，最后进入接收机。

在一些实施例中，所述第一滤波器的中心频率和所述第二滤波器的中心频率不同：所述第一滤波器的中心频率略低于GSM-R频带的中心频率，同时，所述第二滤波器的中心频率略高于GSM-R频带的中心频率；上述的第一滤波器和第二滤波器的频率漂移量不小于2MHz。

在一些实施例中，所述第一滤波器的中心频率略高于GSM-R频带的中心频率，同时，所述第二滤波器的中心频率略低于GSM-R频带的中心频率，上述第一滤波器和第二滤波器的频率漂移量不小于2MHz。

作为本实施例中的优选，所述第一滤波器用以抑制频带高端的干扰，同时，所述第二滤波器主要抑制频带低端的干扰。

也可进行同等变化，作为本实施例中的优选，所述第一滤波器用以抑制频带低端的干扰，同时，第二滤波器用以抑制频带高端的干扰。

作为本实施例中的优选，所述第一滤波器和第二滤波器是FBAR薄膜腔声谐振滤波器。

作为本实施例中的优选，述第一滤波器和/或第二滤波器是介质腔体滤波器。

作为本实施例中的优选，所述第一滤波器和/或第二滤波器是SAW声表面波滤波器。

如图4是本发明中的系统的链路预算仿真示意图，所示的天线增益(Antenna)为-8dB，线路损耗及开关损耗(Trace)为-2dB，第一IM3滤波器(Filter1)损耗为-3dB，低噪声放大器(LNA)的噪声系数为3dB，增益为15dB，第二IM3滤波器(Filter2)损耗为-3dB，衰减器件(PAD)的损耗为-5dB，接收机(Modem)噪声系数为6dB，增益为40dB，所以整个接收系统的噪声系数为17.4dB。

由上可知，由于接收机灵敏度是由噪底、信号带宽、噪声系数、解调需要的信噪比决定的，在其他参数不变的情况下，噪声系数从图2的20.5dB改善到图4的17.4dB，改善了3.1dB，所以接收机灵敏度将改善3.1dB。

由上述技术特征可知，本实施例中的系统，由于增加了一级低噪声放大器，大大改善了整个接收系统的噪声系数，所以接收灵敏度得到改善。经过链路计算，这样的链路设计可以改善整个系统的接收灵敏度大概3dB以上。

关于对带外的抑制，由于第一IM3滤波器和第二IM3滤波器的中心频率略有差别，一个中心频率偏低，主要抑制频带高端；一个中心频率偏高，主要抑制频带低端。这样的滤波器，通带带宽可以适当放宽，一是减轻了整个加工的难度，减小了带内插损，另外还降低了单个滤波器的成本。

表1：是本实施例中带外抑制预算(IM3滤波器1和IM3滤波器2的中心频率略有差别)

从表1的最后一列可知，上述的接收系统的归一化后的带外抑制非常好，在通带930-934MHz的相邻频段的带外抑制，达到-52dB。对比EPCOS生产的GSM-R滤波器，其相邻频段的带外抑制只有-35dB。所以本发明在带外抑制方面，效果非常显著，可以有效解决GSM-R大的三阶互调干扰问题。

如图5所示是采用两个声表面波滤波器(SAW)的测试曲线，从SAW1的结果可以看出，带外抑制从-40dB变到-18dB，频率向低端漂移了3MHz。从SAW2的结果可以看出，带外抑制从-40dB变到-18dB，频率向低端漂移了3.9MHz。

由于滤波器的阶数、结构、温度等等不同，抑制的曲线是不同的，从实验结果分析，为实现本发明的特性，滤波器的中心频率需要漂移2MHz以上(含)。

作为本实施例中的优选，所述第一滤波器和第二滤波器完全相同，如表2中所示，这个实施例中，第一个IM3滤波器和第二个IM3滤波器完全相同，就是说，这两个滤波器采用相同的器件，即第一滤波器和第二滤波器是同一型号。

表2：是本实施例中带外抑制预算(IM3滤波器1与IM3滤波器2相同)

从表2的最后一列可知，这种接收系统的归一化后的带外抑制非常好，在通带930-934MHz的相邻频段的带外抑制，达到-52dB。但是对单个滤波器的带外抑制要求，从原来的-40dB改到-29dB，大大减小了滤波器的开发难度，并且降低了滤波器的成本，提高了滤波器生产时的良品率。

图6是本发明中的实现方法流程示意图，本实施例中的一种铁路GSM-R无线通信抗三阶互调干扰的方法，按照以下方式进行部署：

步骤S1部署天线系统和接收机，以及：第一滤波器、低噪声放大器和第二滤波器，

步骤S2将所述第一滤波器与所述天线系统相连，将所述低噪声放大器通过所述第二滤波器与接收机相连，

步骤S3在所述天线系统接收的GSM信号，经过所述第一滤波器之后进入所述低噪声放大器进行放大，之后再次经过第二滤波器，最后进入所述接收机，

步骤S4上述的第一滤波器和第二滤波器被配置为：IM3滤波器。

上述步骤S2-S3中，可选地，所述第一滤波器的中心频率和所述第二滤波器的中心频率不同：所述第一滤波器的中心频率略低于GSM-R频带的中心频率，同时，所述第二滤波器的中心频率略高于GSM-R频带的中心频率。

上述步骤S2-S3中，可选地，上述的第一滤波器和第二滤波器的频率漂移量不小于2MHz。

上述步骤S2-S3中，可选地，所述第一滤波器的中心频率略高于GSM-R频带的中心频率，同时，所述第二滤波器的中心频率略低于GSM-R频带的中心频率，上述第一滤波器和第二滤波器的频率漂移量不小于2MHz。

上述步骤S2中，优选地，所述第一滤波器主要用以抑制频带高端的干扰，同时，所述第二滤波器主要抑制频带低端的干扰。

上述步骤S2中，优选地，所述第一滤波器主要用以抑制频带低端的干扰，同时，第二滤波器主要用以抑制频带高端的干扰。

上述步骤S2中，优选地，所述第一滤波器和第二滤波器是FBAR薄膜腔声谐振滤波器。

上述步骤S2中，优选地，所述第一滤波器和/或第二滤波器是介质腔体滤波器。

上述步骤S2中，优选地，所述第一滤波器和/或第二滤波器是SAW声表面波滤波器。

上述步骤S2中，优选地，第一滤波器和第二滤波器的参数性能完全相同。

虽然本公开以具体结构特征和/或方法动作来描述，但是可以理解在所附权利要求书中限定的本公开并不必然限于上述具体特征或动作。而是，上述具体特征和动作仅公开为实施权利要求的示例形式。