铁路数字移动通信系统的传输干扰性能分析与改善
第３３卷第７期铁 道 学 报Ｖｏｌ．３３ Ｎｏ．７
２ ０ １ １年７月ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＴＨＥ ＣＨＩＮＡ ＲＡＩＬＷＡＹ ＳＯＣＩＥＴＹ Ｊｕｌｙ ２０１１
文章编号：１００１－８３６０（２０１１）０７－００３８－０６
铁路数字移动通信系统的传输干扰性能分析与改善
林思雨， 钟章队， 艾 渤
（北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室，北京 １０００４４）
摘 要：传输干扰率是铁路数字移动通信系统的服务质量指标中重要的一项，其描述铁路数字移动通信系统误
码性能对列车控制信息传输的影响程度。在介绍铁路数字移动通信系统传输干扰基本概念的基础上，分析影响
铁路数字移动通信系统传输干扰性能的重要因素，包括列车控制系统信息传输特性、列车控制系统链路层数据传
输协议、通信系统越区切换等。基于列车运行速度与传输干扰间的关系，提出采用分布式天线扩大小区覆盖范围
的方案，降低数据传输与越区切换发生的碰撞概率，以改善传输干扰性能。通过对分布式天线系统覆盖范围以及
对其同频干扰、载波干扰比等性能指标的理论分析，证明了分布式天线覆盖方案可以有效地扩大广义小区的覆盖
面积以改善铁路数字移动通信系统传输干扰性能。
关键词：高速铁路；铁路数字移动通信系统；服务质量；传输干扰；分布式天线
中图分类号：ＴＮ９２９．５；Ｕ２８５．２１ 文献标志码：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－８３６０．２０１１．０７．００７
Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｏｆ ｏｎ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ
Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ Ｒａｉｌｗａｙ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ
ＬＩＮ Ｓｉ－ｙｕ， ＺＨＯＮＧ Ｚｈａｎｇ－ｄｕｉ， ＡＩ Ｂｏ
（Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｒａｉｌ Ｔｒａｆｆｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ Ｓａｆｅｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００４４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｉｓ ｔｈｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｓｅｒｖｉｃｅ（ＱｏＳ）ｏｆ ｔｈｅ ｒａｉｌｗａｙ ｄｉｇｉｔａｌｍｏｂｉｌｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎｄｉｃｅ，ｗｈｉｃｈ ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｂｉｔ ｅｒｒｏｒ ｏｆ ｔｈｅ ＧＳＭ－Ｒ ｓｙｓｔｅｍ ｏｎｔｒａｉｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｅｓｓａｇｅ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ．Ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｐｔ ｏｆ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｒａｉｌｗａｙ ｄｉｇｉｔａｌ ｍｏｂｉｌｅ ｃｏｍ－ｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅｎ，ｔｈｅ ｆａｃｔｏｒｓ ｔｈａｔ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｒａｉｌｗａｙ ｄｉｇ－ｉｔａｌ ｍｏｂｉｌｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ，ｗｈｉｃｈ ｉｎｃｌｕｄｅ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｒａｉｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｅｓｓａｇｅｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ，ｄａｔａ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｉｎ ｔｈｅ ＭＡＣ ｌａｙｅｒ ａｎｄ ｈａｎｄｏｖｅｒ ｏｆ ｔｈｅ ｔｈｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅ ｓｃｈｅｍｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃｅｌｌ ｃｏｖｅｒａｇｅ ａｒｅａ ｅｘｐａｎｄｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ａｎｔｅｎｎａｓ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｔｒａｉｎ ｍｏｖｅｍｅｎｔ ｓｐｅｅｄ ａｎｄ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．Ｔｈｉｓ ｓｃｈｅｍｅ ｃａｎｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ ｂｅｔｗｅｅｎ ｄａｔａ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ａｎｄ ｈａｎｄｏｖｅｒ ｉｍｐｒｏｖｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏ－ｃｈａｎｎｅｌｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ａｎｄ ｃａｒｒｉｅｒ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｒａｔｉｏ．Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｓｃｈｅｍｅ ｉｓ ｖｅｒｉｆｉｅｄ ｂｙ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ａｎａｌｙ－ｓｉｓ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄ ｒａｉｌｗａｙ；ｒａｉｌｗａｙ ｄｉｇｉｔａｌ ｍｏｂｉｌｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ；ＱｏＳ；ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ；ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ａｎｔｅｎｎａｓ ｓｙｓｔｅｍ
随着列车运行速度的提高，无线通信信号多普勒频移将增大、相干时间减少、电平交叉率变快、越区切换发生频繁，这些变化将对承载列车运行控制信息（简
收稿日期：２００９－０６－１０；修回日期：２００９－１２－３０
基金项目：国家自然科学基金资助项目（６０８３０００１）；国家重点实验室重点课题（ＲＣＳ２００８ＺＺ００６）北京交通大学优秀博士
生科技创新基金资助项目（１４１０５９５２２）。
作者简介：林思雨（１９８４—），男，北京人，博士研究生。
Ｅ－ｍａｉｌ：０７１１１０１７＠ｂｊｔｕ．ｅｄｕ．ｃｎ称列控信息）传输的铁路数字移动通信系统ＧＳＭ－Ｒ产生不利影响。服务质量是ＧＳＭ－Ｒ系统性能在业务上的具体体现，直接影响用户满意程度。
目前对ＧＳＭ－Ｒ系统用于列控信息传输业务的服务质量（ＱｏＳ）研究还停留在测试方法以及应用分析上［１－２］，ＱｏＳ指标要求也是根据工程经验结合一定理论分析而制定［３］。随着列车运行速度的提高，当前我国ＧＳＭ－Ｒ系统如何满足列控信息高效可靠传输的要求
成为亟待解决的问题，而传输干扰作为一项保证列控信息可靠有效传输的重要指标，
尚需专门研究。本文在对传输干扰基本概念分析的基础上，指出影响ＧＳＭ－Ｒ系统传输干扰性能的主要因素，包括越区切换频率、越区切换时间、列车运行控制系统消息传输协议等。基于这些因素对传输干扰指标的影响，提出采用分布式天线方案对铁路沿线进行无线信号覆盖，以改善高速条件下ＧＳＭ－Ｒ系统传输干扰性能，探讨通过分布式天线覆盖的方式降低传输干扰的可行性，并对该覆盖方式下ＧＳＭ－Ｒ系统同频干扰以及载
波干扰比等性能指标进行理论分析。
１ ＧＳＭ－Ｒ系统传输干扰
ＧＳＭ－Ｒ系统服务质量指标体系由电路域语音业务ＱｏＳ指标、电路域列车控制类数据业务ＱｏＳ指标和分组域数据业务ＱｏＳ指标３部分组成。其中电路
域列车控制类数据业务的ＱｏＳ要求［４］
如表１所示。其中传输干扰性能指标仅在电路域列车控制类数据业务中进行定义。
表１ ＧＳＭ－Ｒ网络列车控制类数据业务Ｑ
ｏＳ指标服务质量项目指标值
连接建立时延／ｓ＜８．５（概率９５％），≤１
０（概率１００％）连接建立失败概率＜１
０－２最大端到端传输时延／ｓ≤０．
５（概率９９％）连接丢失速率／（次·ｈ－１）≤１
０－２传输干扰周期ＴＴＩ／ｓ＜０．８（概率９５％），＜１（概率９９％）传输无差错时间ＴＲＥＣ／ｓ
＞２０（概率９５％），＞７（概率９９％）网络注册时延／ｓ
≤３０（概率９５％），≤３
５（概率９９％），≤４
０（概率１００％） 传输干扰用于描述Ｇ
ＳＭ－Ｒ系统误码性能对列控信息传输的影响，采用传输干扰率指标进行量化表示。传输干扰率指标由两个参数组成，分别是传输干扰周期ＴＴＩ和传输无差错周期ＴＲＥＣ。一个传输干扰周期指通信连接正常情况下，３０字节列控信息无法正确传输的一段时间。如果车载设备接收到的列控信息中出现误码或发现丢包，则传输干扰发生。传输干扰周期之后必须要有一段时间将列控信息准确无误地发送给车载设备，这段时间称为传输无差错周期或传输恢复周期。图１所示为信道状态与帧传输的关系。传输干扰不仅与无线信道状态有关，而且与数据帧长度有关。情况Ａ表示数据帧早于传输干扰周期开始发送；情况Ｂ表示无差错传输时间不足以发送数据帧；
情况Ｃ表示无数据帧发送；情况Ｄ表示数据帧传输晚于传输干扰周期结束。
传输干扰
传输恢复正常传输
正确帧帧状态误帧正确信道状态
错误
A B C D
图1信道状态与帧传输状态的关系
２ 影响传输干扰的主要因素
ＧＳＭ－Ｒ系统传输干扰性能与列控系统的安全性和可靠性关系紧密。掌握影响ＧＳＭ－Ｒ系统传输干扰的主要因素对于改善通信系统性能、保证列车高速安全运行具有重要作用。
２．１ ＧＳＭ－Ｒ系统对传输干扰指标要求
ＧＳＭ－Ｒ系统的传输干扰指标是根据列控系统服务质量要求结合ＧＳＭ－Ｒ系统本身特性制定的。在分析影响传输干扰主要因素前，需要说明ＧＳＭ－Ｒ系统
传输干扰要求的制定方法［
４］
。文献［４］定义传输干扰的最差情况是越区切换伴随着强占业务同时进行。在低优先级呼叫被强占过程中，数据传输将在切换后的小区内继续进行，此时当前小区的服务质量会越来越差，切换后小区的质量将越来越好，如图２所示。完成整个过程需要约９００ｍｓ的时间，即强拆呼叫释放时延（约为６００ｍｓ）加上切换时延（约为３００ｍｓ）。但强拆呼叫释放时间以及切换时延都是统计平均值，为满足统计特性，要求ＴＴＩ＜０．８ｓ（概率为９５％）和ＴＴＩ＜
１ｓ（概率为９９％）。传输干扰周期
正确错误信道状态
切换请求切换强占时间
图2越区切换造成传输干扰过程
传输无差错周期ＴＲＥＣ是在传输干扰周期后用来重新发送错误的和等待传输的数据分组。最小传输无差错周期ＴＲＥＣ必须保证至少一个完整列控信息传输完毕。列控信息一般长度为２５０字节到５００字节，传输５００字节大约需要７ｓ的无差错传输时间。最大可能的传输无差错时间是从正常切换到当前小区至下一次正常越区切换开始的时间间隔。假设列车速度为３６０ｋｍ／ｈ，小区直径一般大于２ｋｍ，那么发生切换的时间间隔约为２０ｓ。因此要求ＴＲＥＣ＞２０ｓ（概率为９５％），ＴＲＥＣ＞７ｓ（概率为９９％）
。２．２ 列控系统特性对传输干扰的影响
传输干扰由多种因素造成，列控系统特性对于传
９
３第７期铁路数字移动通信系统的传输干扰性能分析与改善
输干扰的影响主要体现在列控信息传输过程中发生越区切换的概率（
简称为碰撞概率）上，如图３所示。(b)消息传输与越区切换发生碰撞
越区切换时间;信息安全传输区间。
信息安全传输时间消息传输时间(a)消息传输未发生碰撞
信息安全传输时间
消息传输时间
消息传输时间
图3数据传输与越区切换发生碰撞
图３（ａ）中表示消息传输在越区切换间隔时间内完成，没有碰撞发生。图３（ｂ）表示两种发生碰撞的情况，一是发生越区切换时，列控系统要求消息传输；二是消息传输未完成便需要进行越区切换。图３中阴影部分为越区切换必要时间Ｔｈ，越区切换间隔时间为Ｔｎ，设列车穿越一个小区时间为Ｔｃ。则
Ｔｃ＝Ｄ
／Ｖ（１）
Ｔｃ＝Ｔｈ＋Ｔｎ
（２）
式中：Ｄ为小区直径；Ｖ为列车运行速度。设列控信息传输时间为ＴＩ，列控信息发送周期与列车穿越一个小区时间Ｔｃ相等，列控信息传输开始时间满足均匀分布，
则在该小区内碰撞概率ｐ为ｐ＝（ＴＩ＋Ｔｈ）／Ｔｃ
（３）碰撞概率受到列控信息传输特性包括列控信息长度、消息传输协议、消息发送周期等因素的影响。
高速铁路列控系统链路层采用类似于高级数据链路控制ＨＤＬＣ（Ｈｉｇｈ－
ｌｅｖｅｌ Ｄａｔａ Ｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ）数据传输协议。数据帧的重传机制如图４所示。第ｎ－１个数据帧Ｉｎ－１成功接收后，发送第ｎ个数据帧Ｉｎ，但是发送端没有收到接收端正确接收Ｉｎ帧的确认消息Ａ
ＣＫ，发送
接收
定时器T 1=0.8～2.0s
认为发送丢帧，传输RR 帧
产生约600ms 时延错误检测第一次重传
重传失败，发送RR 帧
产生约600ms 时延
传输干扰结束
I n -1I n
RR pol RR final
I n
I n RR final
RR pol
T 1=0.8～2.0s
图4数据重传机制
认为数据帧丢失。当定时器Ｔ１计时溢出后，发送ＲＲ帧确认信道状态是否良好。在收到ＲＲ帧发送成功的
标志后，将重传Ｉｎ帧。系统发生传输干扰的原因一般是传输干扰周期太长或者传输无差错时间太短。数据帧的频繁重传会造成列控信息传输时延变大，同时增加信道的负担。采用类似ＨＤＬＣ协议发送数据帧，
消息被分解为３０字节的信息帧传输，其有重传机制保证帧的准确到达，假设重传过程中误帧或丢帧的概率很小，则信息完整的传输时间为
ＴＩ＝ＬＩＲＩ＋ＬＩ３０（１＋ＦＥＲ）Ｔｄ＋ＬＩ
３０
×ＦＥＲ×Ｔｒ
（４）式中，ＬＩ为列控信息长度；ＲＩ为消息发送速率；Ｔｄ为传输每３０字节数据帧网络造成的端到端传输时延；
ＦＥＲ是误帧率；Ｔｒ是误帧以及丢失帧造成的等待时延
（包括发送端等待ＡＣＫ确认的时间以及发送ＲＲ测试帧的时间）
。若选用端对端协议ＰＰＰ（Ｐｏｉｎｔ－ｔｏ－
Ｐｏｉｎｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）发送数据帧，ＰＰＰ协议没有重传机制［５］（
其协议规定若发现有错误的帧，则丢弃。端到端的差错检测最后由高层负责，
重发机制也设置在高层。），假设也采用分帧传输，端到端传输时延与消息长度成正比，则完整的消息传输时间为
ＴＩ＝ＬＩＲＩ＋ＬＩ
３０Ｔｄ（５）
图５对比了采用Ｐ
ＰＰ协议和ＨＤＬＣ协议传输时列控信息长度对碰撞概率的影响，相关参数设置见表２。由图５可见在列车运行速度达到３６０ｋｍ／ｈ、
消息
0100200300400500
碰撞概率
消息长度/字节
100
200300400500
速度/(km ·h -1)
0.050.150.250.35
碰撞概率
图6
列车速度对碰撞概率的影响
图5
消息长度对碰撞
概率的影响
长度为５００字节时，采用类ＨＤＬＣ协议传输，由于具有重传机制，碰撞概率将接近５０％，ＧＳＭ－Ｒ系统传输干扰性能不佳。虽然ＰＰＰ协议降低了碰撞概率，但是列控信息准确性降低，这将造成列控系统安全性和可靠性下降。
表２ 碰撞概率参数表［
４］
参数仿真值参数仿真值ＲＩ９．６ｋｂｉｔ／ｓ ＦＥＲ １０－１Ｔｄ０．３２ｓＴｒ２ｓＴｈ０．３ｓＴｃ２０ｓＶ
３６０ｋｍ／ｈ
Ｄ
２ｋｍ
０４
铁 道 学 报第３３卷
２．３ ＧＳＭ－Ｒ系统特性对传输干扰的影响
ＧＳＭ－Ｒ系统特性主要在两方面影响着其自身传
输干扰性能。包括无线信道时变随机衰落特性以及越区切换频率。列车运行速度提高，
无线信道相干时间变短，其时变特性更加明显，采用性能更优的均衡算法以及信道编码算法可以有效地改善由于无线信道时变特性造成的传输干扰性能下降。
目前ＧＳＭ－Ｒ系统越区切换采用的是硬切换技术，切换过程中有短时间的数据传输中断，因此越区切换也是造成传输干扰的主要原因。越区切换频率由列车运行速度与小区覆盖范围决定。由于列车运行速度提高，越区切换将越加频繁，导致碰撞概率变大，ＧＳＭ－Ｒ传输干扰性能将恶化。碰撞概率受到包括电
波传播环境、信道条件等很多不确定因素的影响，准确地描述速度对碰撞概率的影响需通过不同地域和铁路运营的实际统计数据，用概率关系来说明。这里仅为表明速度对碰撞概率的影响趋势，假设信道条件良好、小区范围不变等理想条件下，碰撞概率与列车速度的关系可以简单表示为
ｐ＝
（ＴＩ＋Ｔｈ）Ｖ
Ｄ
（６）
图６表示列车运行速度对碰撞概率的影响。当列
车运行达到５００ｋｍ／ｈ时，碰撞概率接近３５％，ＧＳＭ－Ｒ系统传输干扰性能不佳。因此可以采用适当方法扩
大小区覆盖面积，降低越区切换频率。
３ 分布式天线改善传输干扰性能方案
改善ＧＳＭ－Ｒ系统传输干扰性能的方法包括采用性能更好的物理层技术，如信道编码或均衡算法，降低信息传输的误码率；采用新的切换算法降低信息传输的丢失率
［６－
７］。但这些方案无法改善由于越区切换频
繁所带来的传输干扰性能下降。采用分布式天线的覆
盖方式扩大小区覆盖范围，可以改善这部分性能［
８－
９］。采用分布式天线对铁路沿线进行覆盖的方案如图
无线
接入
单元1
广义小区1基站2
广义
小区2
基站1无线接入单元2…
12
N 1为射频小区1;2为射频小区2;N 为射频小区N 。
图7分布式天线覆盖与基站单天线覆盖
…７所示。基站与Ｎ个射频天线相连，
基站的发射功率平均分配给每个射频天线，信号采用同一载频。每个射频天线又称为一个无线接入单元，其覆盖范围称为
一个射频小区。无线接入单元仅进行射频信号处理，基带信号处理任务由基站完成。连接在同一个基站下的Ｎ个射频接入单元的总覆盖区域称为一个广义小区。射频小区间以及广义小区间要有一定范围的覆盖重叠区域。
４ 分布式天线覆盖方案性能分析
４．１ 覆盖距离分析
路径损耗ＰＬ定义为发射功率与接收功率的比值。
ＰＬ＝
Ｐｔ
Ｐｒ
（７）
式中，Ｐｔ为发射功率；Ｐｒ为接收功率。
对于任意距离，平均大尺度路径损耗表示为
ＰＬ（ｄ）＝ＰＬ（ｄ０）
ｄ
ｄ（）
０
ｎ
（８）
式中，ｄ为发射机与接收机之间的距离；ｎ为路径损耗指数；ｄ０为近地参考距离；ＰＬ（ｄ０）为发射机到近地参考点的平均路径损耗。在室外环境下参考距离一般为
１００ｍ或１ｋｍ［８］
。设Ｃ＝ＰＬ（ｄ０）（ｄ０）ｎ
，Ｃ为一常数，则任意距离平均大尺度路径损耗表示为
ＰＬ（ｄ）＝Ｃ
ｄｎ（９）
则
ｄ＝Ｐｔ
ＣＰ（）
ｒ
１／
ｎ
（１０
）若采用分布式天线对铁路沿线进行无线覆盖，原
有的小区被一个广义小区代替。由于铁路沿线大部分地区采用的是带状覆盖，假设基站发射功率不变，仅考虑大尺度路径损耗，
对分布式天线方案的覆盖距离进行分析。设一个广义小区的覆盖半径为ｄＤＡＳ，Ｎ，其等于组成该广义小区的Ｎ个射频小区的覆盖半径之和（不考虑覆盖重叠区）
ｄＤＡＳ，Ｎ＝∑Ｎ
ｉ＝１
ｄ
ｉ
（１１
）式中，ｄｉ为基站的第
ｉ个射频小区的半径，ｉ＝１，２，…，Ｎ。在覆盖等级以及小区边缘通信概率要求不变的情况下，将分布式覆盖方式下的基站发射功率平分给各天线，每个射频小区的覆盖半径表示如下
ｄｉ＝
Ｐｔ
／ＮＣＰ（）
ｒ
－
１／ｎ＝Ｎ－１／
ｎ
ｄ
（１２
）所以
ｄＤＡＳ，Ｎ＝Ｎ
１－１／ｎ
ｄ（１３）与单基站单天线覆盖相比，发射功率不变的条件下，分布式天线覆盖距离扩大了Ｎ１－１／ｎ倍，将其称为小区带
状覆盖扩展因子。采用面状覆盖则覆盖面积扩大
Ｎ１－２／
ｎ倍。
图８表示采用带状覆盖时，天线数目以及路径损耗指数ｎ对小区带状覆盖扩展因子的影响。采用分布
１
４第７期铁路数字移动通信系统的传输干扰性能分析与改善
式天线覆盖，至少可以将小区覆盖范围扩大１．４倍，随着Ｎ的增大，
广义小区覆盖距离增加明显。采用分布式天线方式覆盖后碰撞概率变为
ｐＤＡＳ，Ｎ＝Ｎ
１／ｎ－１
ｐ（１４）式中，ｐ为采用单天线覆盖方式下的碰撞概率。图９
对比了不同天线数目下，列车速度对碰撞概率的影响（ｎ＝３．５
），其他参数参照表２。Ｎ＝１代表单基站单天线系统下的碰撞概率；
当Ｎ＞１时表示分布式天线系统下的碰撞概率。从图９中可以看出，当Ｎ＝２时，与单天线覆盖系统相比碰撞概率降低了近一半。随着天线数量的增加，改善程度逐渐变弱。
2
3
4
5
6
1.4
2.02.6
3.2小区带状覆盖扩展因子路径损耗指数n
碰撞概率
速度/(km ·h -1)
N =2N =3N =4
N =2
N =1N =3
N =4
图8
n 与小区带状覆盖
扩展因子的关系
图9
列车速度与碰撞概率的关系
0.1
0.20.3
100200300400500
４．２ 系统同频干扰分析
ＧＳＭ－Ｒ系统中移动台的干扰来自两个方面：一是其他邻近广义小区的干扰；二是外界环境的干扰。Ｉｔｏｔａｌ＝ＩＩ＋ＩＥ（１５）式中：Ｉｔｏｔａｌ为ＧＳＭ－Ｒ系统总干扰；ＩＩ为其他邻近广义小区对当前小区的造成干扰；ＩＥ为系统外部环境的干扰。引入分布式天线覆盖后，系统外干扰是没有变化的。由于铁路数字移动通信系统在网络规划阶段进行了良好的频率规划，邻频干扰对系统的影响很小，因此这里仅对同频干扰进行分析。
单天线覆盖时，当前小区对距离为ｄｓ的同频小区产生的干扰为
ＩＳＡ＝Ｐｔ／（Ｃｄｓｎ
）
（１６）式中：Ｐｔ为发射功率。分布式天线覆盖时，
假设基站发射功率不变，同频小区间的距离远大于广义小区的覆盖半径，即ｄｓ，Ｎ ｄＤＡＳ，Ｎ，每个射频小区对其距离为
ｄｓ，Ｎ的同频小区产生的干扰近似相等为
Ｉ１≈Ｉ２≈…≈ＩＮ＝ＰｔＮ
ｄｓ，Ｎｎ（）Ｃ－
１（１７
）式中：Ｉｉ为第ｉ个射频小区对同频广义小区造成的干扰信号功率，ｉ＝１，２，…，Ｎ。（
这样假设是为简化各个射频小区在目标小区干扰功率的叠加计算，得到一个干扰信号功率减小程度的简单近似结果。考虑各射频小区到目标小区距离的不同造成的干扰信号功率不同这部分误差，计算结果在式（２６）
给出。）因此该广义小区对最近的同频广义小区产生总的干扰信号功率为
ＩＤＡＳ，Ｎ＝∑Ｎ
ｉ＝１
Ｉ
ｉ≈ＮＩ１
（１８
）ＩＤＡＳ，Ｎ＝Ｐｔ
Ｃｄｓ，Ｎ
ｎ
（１９） 假设基站信号发射功率不变，采用同样的频率规划方案，那么
ＩＤＡＳ，Ｎ＝
ｄｓ
ｄｓ，（）Ｎ
ｎ
Ｉ
ＳＡ
（２０
）则
ＩＤＡＳ，Ｎ＝Ｎ１－ｎ
ＩＳＡ
（２１）与单天线系统，分布式天线系统产生同频干扰的干扰
降低了Ｎ１－ｎ，将其定义为系统（同频）干扰影响因子。
图１０为天线数量和路径损耗指数ｎ对系统干扰影响因子的影响。可图１０见，与单天线覆盖情况相比，分布式天线覆盖对同频小区干扰减少了５０％以上。但是随着天线数量的增大，这种改善程度明显变弱。
00.10.20.30.4
0.52
3456
系统干扰影响因子路径损耗指数n
N =2N =3N =4
图10n 与系统干扰影响因子的关系
４．３ 载波干扰比分析
假设单天线覆盖系统与分布式天线系统的基站发射功率相同；干扰信号仅考虑系统内相邻同频小区产生的干扰；频率复用采用６频组的方式。在带状覆盖的条件下，
每隔５个小区频点重复出现一次。单天线覆盖系统小区边缘接收到的有用信号功率为
ＣＳＡ＝
Ｐｔ
Ｃｄｎ
（２２） 假设各个小区的半径相同，
根据频率复用方式，左右两端相邻同频基站到受干扰小区边缘某一用户的距离分别为（２ｄ×５）＋ｄ＝１１ｄ和（２ｄ×６）＋ｄ＝１３ｄ，则在该小区边缘接收到同频干扰信号的功率为
ＩＳＡ＝ＰｔＣ（１１ｄ）ｎ＋Ｐｔ
Ｃ（１３ｄ）
ｎ
（２３
）因此单天线覆盖方式载波干扰比为
ＣＳＡ／ＩＳＡ＝（
１４３）ｎ／（１１ｎ＋１３ｎ
）（２４） 根据前节的分析结果，
分布式天线覆盖方案广义小区半径为Ｎ１－１／ｎ
ｄ。每个射频小区半径约为Ｎ－１／ｎ
ｄ。那么该广义小区最外侧射频天线到该广义小区另一边缘的用户距离为（２
Ｎ－１）Ｎ－１／
ｎｄ，其余射频天线到广义小区边缘用户的距离依次类推，则广义小
２４
铁 道 学 报第３３卷
区边缘接收到的广义小区内Ｎ个射频天线发射的有用信号功率和为
ＣＤＡＳ＝Ｐｔ
／ＮＣ（（２
Ｎ－１）Ｎ－１／ｎｄ）ｎ＋Ｐｔ／ＮＣ（（２
Ｎ－３）Ｎ－１／ｎｄ）ｎ＋…＋Ｐｔ
／ＮＣ（Ｎ－
１／ｎｄ）ｎ＝∑Ｎｋ＝１
Ｐｔ
Ｃ（２
Ｎ－２ｋ＋１）ｎ
ｄｎ
（２５
） 采用式（
２３）和式（２５）同样的方法可以得到两相邻同频基站最外侧射频天线到当前受干扰广义小区边缘
用户的距离分别为（１２
Ｎ－２ｋ＋１）Ｎ－１／ｎ
ｄ和（１４
Ｎ－２
ｋ＋１）Ｎ－１／
ｎｄ，其余同频干扰射频天线到该用户的距离依次类推，则同频干扰信号的功率为
ＩＤＡＳ＝∑
Ｎ
ｋ＝１Ｐｔ
／ＮＣ
（（１２ Ｎ－２ｋ＋１）Ｎ－１ｎｄ）ｎ＋∑Ｎ
ｋ＝１Ｐｔ
／ＮＣ
（（１４ Ｎ－２ｋ＋１）Ｎ－１／ｎｄ）ｎ＝Ｐｔ
Ｃｄｎ（∑Ｎｋ＝１１（１２ Ｎ－２ｋ＋１）ｎ＋∑Ｎ
ｋ＝１１（１４
Ｎ－２ｋ＋１）ｎ
）（２６
）则系统的载波干扰比为
ＣＤＡＳ／ＩＤＡＳ＝
∑
Ｎｋ＝１
１
（２
Ｎ－２ｋ＋１）ｎ
∑Ｎ
ｋ＝１
１（１２ Ｎ－２ｋ＋１）ｎ
＋∑Ｎ
ｋ＝１
１
（１４
Ｎ－２ｋ＋１）ｎ
（２７
） 图１
１为分布式天线覆盖方式下天线数目与路径损耗指数ｎ对通信系统载波干扰比的影响。由图１１
N =2N =3N =4
N =110
30507090载波干扰比/d B 路径损耗指数n
2
3
4
5
6
图11n 与载波干扰比的关系
可见，当路径损耗指数ｎ＝３．５的情况下，与单天线覆盖方式相比，
当Ｎ＝２时，分布式天线覆盖方式有７～８ｄＢ的改善，Ｎ＝３或４时，
载波干扰比仅在此基础上有３～４ｄＢ的提高，
改善幅度随着Ｎ的增加在降低。５ 结束语
在分析影响ＧＳＭ－Ｒ系统传输干扰主要因素的基础上，基于列车运行速度与碰撞概率的关系提出使用
分布式天线方案对铁路沿线进行无线信号覆盖，通过降低列控信息与越区切换碰撞概率来改善通信系统传输干扰性能。理论分析证明：采用分布式天线覆盖铁路沿线，
可在基站发射功率一定的条件下，有效地扩大覆盖面积，降低同频小区干扰，提高接收信号载波干扰比。
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（责任编辑 江 峰）
３
４第７期铁路数字移动通信系统的传输干扰性能分析与改善
5G移动通信系统分析与研究
龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/7419143573.html, 5G移动通信系统分析与研究 作者：周颖 来源：《科学与信息化》2019年第19期 摘要随着我国通信技术不断发展，4G技术的到来给人们生活提供了极大的便利，在“十三五”时期下，我国4G网络实现了全面覆盖，并逐渐朝向5G通信技术方向延伸，进一步提高移动通信服务质量。各大通信运营商近些年纷纷建立5G通信试点城市，在2020年实现部分地区普及。5G通信技术不仅能够提升信息传输效率，还可以提升移动网络的服务体验。基于此，本文提出5G移动通信含义，分析5G移动通信系统的核心技术，并探究其发展趋势。 关键词 5G移动通信系统；数据传输；核心技术；发展趋势 引言 在移动通信不断发展背景下，移动网络使用费用逐渐降低，提升了人们对移动通信的依赖性。在2012年移动终端数量首次超过PC端，截止到2018年12月末，我国智能手机普及率已经达到了90%以上。智能手机的快速发展势必会带动移动通信发展，同时也加剧了市场竞争[1]。在4G网络全方位普及背景下，加强5G通信技术的研究是必然趋势，我国华为集团首次研发出5G移动通信技术，并在2020年逐渐推广使用（当即还处于试点阶段），实现移动通信技术的再次突破。由此可见，未来几年移动通信主要是朝向5G方向发展，加强5G通信系统研究有着重要意义。 1 5G通信技术阐述 5G通信技术是指第五代移动通信网络，理论上其传输速度能够达到1Gb/s，比4G网络传输速度高出百倍。如一部2G电影可以在8s之内完成下载。相比2G、GPRS（2.5G）、3G、 4G技术，5G技术有着巨大的差异。以上四种通信网络系统都是采用单一技术框架，而5G通信技术是上述四代技术结合，从而提升了通信网络的峰值速率，让5G移动通信网络在使用中更加稳定、安全。作为4G移动通信网络的升级，5G网络弥补了前代通信技术的漏洞与弊端，可以满足绝大部分人群对移动网络的追求，在未来“十四五”规划期间，5G网络势必会实现全面普及。 2 5G移动通信系统中的关键技术分析 2.1 大规模MIMO 在发射机和接收机端MIMO系统使用多个天线，首先可以有效提升无线链路频谱效率。MIMO系统提出了多用户理念，通过增加基站天线数量（比基站同时服务于相同时频块用户天线数量更多），用几百个天线同时为千万用户提供服务时，频谱效率理论上可以提升5～10倍，小区边缘用户也可以享受到理想的吞吐量[2]。再次，每个用户信号通过预编码处理降低
高速铁路移动通信系统关键技术发展分析
摘要：移动通信系统参与高速铁路的运营对提升运营效率和服务水平具有十分重要的意义。本文笔者结合移动通信系统在高速铁路中的发展现状，分析高铁中移动通信技术的关键技术要点，为移动通信系统更好地服务高速铁路提出一定的技术参考。 关键词：高速铁路；移动通信系统；关键技术；发展 一、高速铁路移动通信系统概述 高速铁路移动通信系统是以高速列车计算机系统为主要载体，通过无线设备以及有线的接入，从而形成列车内部信息有效接收与发送的网络。高速铁路移动通信系统本身既可以用于对列车的控制，又可以作为一种现代化的服务手段服务于大众。就实际应用来说，针对目前的高铁移动通信系统的运行现况，加强高铁移动通信是改善高铁通信系统的主要内容。 二、高速铁路移动通信系统技术发展国内外现状对比 1、国外高铁移动通信系统技术发展现状 相比国内高铁移动通信系统技术的发展，国际高速铁路移动通信系统技术发展相对较成熟。比如，国际高速铁路除了能实现移动通信系统控制列车运营之外，还具备了面向提供旅客的无线网络服务，实现列车内部无线网的全面覆盖。不少国家已经可以运用周围环境中的无线网络来支持运营与服务。在实际中，许多国家利用一些先进技术，降低列车运行环境对无线信号的磨损，完善列车的网络服务。当列车内部缺乏良好的网络支持环境时，往往还可以利用卫星技术达到网络覆盖，弥补列车网络运行的不足。当卫星技术可以协助无线网络覆盖之后，就可以充分地满足列车运行和旅客的需求，保证数据传递的全面性和完整性。还有一些在高铁行业发展较为先进的国家，例如日本，为了完善列车的网络服务，还使用了泄露电缆实现网络传递，可以使无线网络进行良好的覆盖，充分做到列车运营的交流工作。总的来看，国际高速铁路的移动通信系统技术的发展因为起步早，相关科技也较为先进，因此在高铁运行过程中实现了良好的网络服务，为旅客提供了更为优质的现代化服务。 2、国内高铁移动通信系统技术发展现状 新型的移动通信技术在国内高铁行业正处于不断研发的阶段。为了更好满足高铁旅客的现代化需求，提升高铁的整体服务水平，积极更新移动通信技术在高铁运营中的使用水平已经成为高铁行业未来发展的重要目标和趋势。 三、高铁专用移动通信系统的发展 为了满足高铁移动通信系统网络的需求，专业移动通信系统（简称gsm-r）程序应运而生。作为专业的应用程序，gsm-r系统可以有效地为高速铁路提供较为稳定的移动通信技术。gsm-r在经历了长期检验和试用之后，已经投入实际使用，有效地降低了高铁移动通信系统的成本投入，同时成功地提升了旅客服务水平以及工作人员的工作效率。 随着高铁移动通信技术要求越来越高，传统的网络服务已经难以满足高铁发展的要求，gsm-r已经落后于当下的发展环境。无线网络技术支持成为高铁移动通信系统技术发展的新理念。拓展无线网络技术支持，实现对现代科技的改革。这样才能够成功的解决历史遗留的数据狭隘问题，将原本低效率的数据传导工作升级，达成网络传递操作的目标。随着现代化生活人们对生活品质的追求越来越高，高速列车在运营过程中的业务也越来越多样化，传统的网络服务已经难以满足实际的需求，新型的网络移动通信服务，终将取代传统的gsm-r系统以供高速铁路长久使用。 当前为了满足越来越多的网络需求，为了使新的移动通信系统得到更好的应用，在实际中，需要加强对该系统技术的要点控制，主要技术要点包括： （1）完善无线网络支持平台。为了满足通信系统的需求，无线平台必须拥有良好的信息传递通道，能够有效地实现对环境的无差别传递和对待，降低环境对网络信号的影响。因为高速铁路可能经过的道路环境非常复杂，充斥着各种导致信号网络中断的因素，保证信号的
移动通信基础知识试题和答案
基础知识答案 一、选择题 1.E接口是指：（A） A.MSC与MSC间的接口 B.MSC和HLR的接口 C.HLR和VLR的接口 D.VLR和VLR的接口 2. 国内备用网的信令点编码为（B）位。 A.24 B.14 C.8 D.16 3. 在蜂窝通信系统中在满足同频保护比时，能够采用（A）技术，提高频谱利用率。 A.频率复用技术 B.时分技术 C.码分技术 4. 两台计算机通过以太网口用网线直接相连，网线制作时应该按照以下哪种方式（A） A.1和3交叉，2和6交叉 B.1和6交叉，2和3交叉 C.4和5交叉，2和3交叉 D.1和3交叉，4和5交叉 5. CCS7信令网脱离于通信网，是一种支撑网，其三要素是：（A） A.SP.STP和Signalling Link B. SP.LSTP和HSTP C.SP.LSTP和Signalling Link D. SP.HSTP和Signalling Link 6. 七号信令系统结构遵循OSI结构，以下部分那些不属于应用层：（D） A.BSSAP B.INAP C.MAP D.SCCP 7.既是MTP 的用户又是SCCP 的用户的功能实体是：（B） A.TUP B.ISUP C.TC D.MAP 8.当某局向对端局发送_____消息后，随即收到对端发送来的相同的消息，且两个消息的CIC都相同，此时意味着发生了同抢。（D） A.ANN B.ACM C.GSM D.IAM（IAI） 9.两信令点相邻是指：（A） A.两局间有直达的信令链路 B.两局间有直达的话路，不一定有直达的链路 C.两局间有直达的话路和链路 D.两局间话路和链路都不直达 10.哪一类业务的SCCP消息在传送时，SLS是随机选择的？（A） A.0类业务 B.1类业务 C.2类业务 D.3类业务 11. 在两个相邻七号交换局间最多可有_______根相邻链路( A ) A) 16
高速铁路移动通信发展现状分析解析
高速铁路移动通信发展现状分析 从2010中国(长春)国际轨道交通与城市发展高峰论坛上了解到，中国将不断加大对高速铁路的投入建设力度，今年计划投入7000亿元加快高速铁路的建设进度。据铁道部总工程师、中国工程院院士何华武介绍，目前中国在建的高速铁路有1万公里，包括京哈、哈大、合福、京武、沪宁等多条线路。今年准备投入7000亿元到高速铁路的建设中来，计划新线投产4613公里。目前中国投入运营的高速铁路已经达到6552公里，高铁技术已经在国际上处于领先地位，建设了一批在世界上具有影响的高铁项目。中国今年将进一步扩大并完善铁路网布局，扩大西部路网规模，完善中东部路网结构，规划新建1万公里铁路。 中国高速铁路的飞速发展是世界其他国家无法比拟的，随着信息时代的到来，铁路旅客乘车时信息传输的畅通与否，关系到移动运营商的服务质量及铁路旅客乘车环境的好坏，因此公众移动通信系统在铁路范围内的无线覆盖更加突出。根据《关于印发〈铁道部与中国移动通信集团公司战略合作框架协议〉的通知》文件，在铁路建设尤其是客运专线、城际铁路等高等级铁路建设中，公众移动通信系统需实现对铁路沿线的无线覆盖，为铁路旅客提供移动语音和数据通信服务的移动通信，进一步提升铁路服务水平，构建和谐铁路。 目前高速铁路专网GSM-R移动通信系统为了保证列车行车安全已进行了无缝隙的全线无线信号覆盖，在空阔地带采用基站、天线覆
盖，而在隧道环境下全部采用了漏泄同轴电缆进行覆盖。对于公网移动通信系统（移动、联通、电信）的无线信号，由于牵涉到不同部门、不同的移动运营商及铁路建设的特殊性,目前还没有形成一个统一的方案来实现公网移动通信系统的无缝隙覆盖。但不久的将来，高速铁路公众移动通信也将覆盖整个铁路，为旅客的出行时进行信息沟通带来方便。 面对中国高速铁路移动通信的飞速发展，美国Commscope公司，德国RFS公司利用各自的技术优势第一时间抢占了中国的高铁通信市场。目前，350公里以上高速铁路的移动通信专网用漏缆仍有两公司独占市场，而250公里以下的高速铁路专网移动通信用漏缆，两公司将逐步退出中国市场，逐步由国内企业生产制造。目前进入高速铁路的国内企业仅有焦作铁路电缆有限责任公司，后续企业有珠海汉胜科技股份有限公司、江苏中天科技股份有限公司、上海23研究所等国内一批企业将蜂拥而来投入设备生产漏泄同轴电缆。而铁路公众移动通信系统用漏缆将主要由上述国内企业生产制造。 通过上述对我国高速铁路移动通信发展现状和发展趋势分析，未来几年，高速铁路用漏泄同轴电缆的需求量将会急剧增加，而国内生产漏缆的厂家也会蜂拥而来，对于漏缆产品的竞争也会日趋激烈，对铁道部来说无疑是件好事，带来了价格的降低，国内企业的蜂拥而来也无疑对产品技术、质量缺少安全保证，应加大对产品的抽检检验力度，保证我国高速铁路移动通信的平稳运行。
移动通信系统论文
2010-2011学年第2 学期 考试科目移动通信系统 姓名 年级 专业 学号 2011年6 月12日
移动通信系统中基于自适应调制和编码的资源分配的控制消息传输 摘要：总的说来，链路自适应方案，如自适应调制和编码（AMC）以及混合自动重复请求（HARQ），加强了时变无线信道的系统容量。为了应用这些链路自适应方案，必须对资源的每一帧进行自适应和动态的分配。因此，系统需要控制消息来发送关于动态资源分配的信息给用户。这些信息包括用户ID，资源位置，调制等级，以及编码和自动重复请求（ARQ）信息。然而，这些资源分配信息的传输，造成了控制开销。在这篇文献中，我们介绍了一种利用AMC来传输资源分配信息的方案，并分析了它在支持截断ARQ，如链路层ARQ和HARQ的系统中的性能。除此之外，我们还证明了使用AMC来传输控制消息是减少控制开销的一种好方法。特别是当每帧的用户数较大，如对于互联网语音服务协议(V oIP)，这种方法非常有效。 关键字：自适应调制和编码（AMC）；控制消息；控制开销；资源分配Adaptive-Modulation-and-Coding-Based Transmission of Control Messages for Resource Allocation in Mobile Communication Systems Liu Zhihu S100131051 Keywords—Adaptive modulation and coding (AMC), control messages, control overhead, resource allocation. 1.引言 最近的以分组为导向的系统，如移动WiMAX和高速数据分组接入（HSDPA），通过使用链路自适应技术提高了数据吞吐量。这些技术有自适应调制和编码（AMC），混合自动重复请求（HARQ），以及快速信道感知调度。AMC 方案能够通过选择信号星座图以及适合它的时变信道的信道编码来提高系统容量。自动重复请求（ARQ）有效地减轻了由于信道衰落造成的分组错误。除此之外，截短的ARQ通过限制在应用AMC时的最大重传次数以及在物理层只使用固定的调制和编码，改进了系统吞吐量。重传机制，特别是基于HARQ的机制，提供了一种改进由于信道测量和反馈延时错误造成的链路自适应误差的健壮性的好方法。为了应用这些链路自适应方案，系统必须对每帧资源进行自适应的和动态的分配。并且，目前开发的大多数业务都是基于分组的。所以，资源的有效利用要求无线资源能够在移动站之间得到有效共享。最后，自适应和动态资源分配要求逐帧链路自适应和资源的有效利用。因此，对于动态资源分配的控制消息的设计非常重要。资源的链路自适应分配的控制消息应该与数据一块传输，以告
移动通信重点知识总结
第一章概论 1、移动通信的特点。 1、移动通信必须利用无线电波进行信息传输 2、移动通信是在复杂的干扰环境中运行的 3、移动通信可以利用的频谱资源非常有限 4、移动通信系统的网络结构多种多样，网络管理和控制必须有效 5、移动台必须适合于在移动环境中使用 2、移动通信按多址方式分为频分多址（FDMA）,时分多址（TDMA）,码分多址（CDMA ）。按信号形式分为模拟网和数字网。 3、移动通信的传输方式分：单向传输（广播式）、双向方式（应答式）。双向传输工作方式有单工、双工、半双工。 4、单工通信：通信双方电台交替地进行收信和发信。根据收、发频率的异同，又可分为同频单工和异频单工。例：寻呼系统。 5、双工通信：指通信双方可同时进行传输消息的工作方式。双工通信一般使用一对频道，以实施频分双工（FDD）工作方式，接受和发射可同时进行，故耗电量较大。为了缓解这个问题和减少对系统频带的要求，可在通信设备中采用同步的半双工通信方式，即时分双工（TDD）。故频分双工（FDD）和时分双工（TDD）相结合。例：手机。（FDD：用不同载频来区分两个通信方向。TDD：收、发采用同一载频，通过时间上的交替使用同一载频来区分两个通信方向。） 6、半双工通信，移动台采用类似单工的“按讲”方式，即按下按讲开关，发射机才工作，而接收机总是工作的。基站工作情况与双工方式完全相同。例：对讲机。 7、数字移动通信系统有哪些优点? 答：数字通信系统的主要优点可归纳如下：(1)频谱利用率高，有利于提高系统容量。(2)能提供多种业务服务，提高通信系统的通用性。(3)抗噪声、抗干扰和抗多径衰落的能力强(4)能实现更有效、灵活的网络管理和控制。(5)便于实现通信的安全保密。(6)可降低设备成本和减小用户手机的体积和重量。 8、若干年来，移动通信基本上围绕着两种主干网络在发展，这就是基于话音业务的通信网络和基于分组数据传输的通信网络。 9、蜂窝式组网的目的是解决常规移动通信系统的频谱匮乏，容量小，服务质量差，频谱利用率低等问题。 10、蜂窝式组网放弃了点对点传输和广播覆盖模式，将一个移动通信服务区划分成许多以正六边形为基本几何图形的覆盖区域，称为蜂窝小区。 11、频率复用：把若干相邻的小区按一定的数目划分成区群 (Cluster), 并把可供使用的无线频道分成若干个(等于区群中的小区数)频率组，区群内各小区均使用不同的频率组，而任一小区所使用的频率组，在其它区群相应的小区中还可以再用，这就是频率再用。 12、频率再用距离是和区群所含小区数有关的，区群所含的小区数越少，频率再用距离越短，相邻区群中使用相同频率的小区之间的同道干扰越强。 13、当移动台从一个小区进入另一相邻的小区时，其工作频率及基站与移动交换中心所用的接续链路必须从它离开的小区转换到正在进入的小区，这一过程称为越区切换。 14、无绳电话是一种以有线电话网为依托的通信方式，是有线电话网的无线延伸。 15、分组无线网（GPRS）是利用无线信道进行分组交换的通信网。分组：是由若干个比特组成的信息段，包括“包头”和“正文”两部分。分组传输方式是存储转发方式的一种，要产生额外的时间延迟，因此，分组无线网特别适用于实时性要求不严和短消息比较多的数据通信。如果要用分组无线网传输分组话音，则必须保证时间延迟不大于规定值。 16、GSM：Global System for Mobile communications全球移动通信系统 17、在调制方式上，泛欧GSM蜂窝网络采用GMSK。美国的IS-95蜂窝网络采用QPSK和OQPSK。 18、通常认为：TDMA系统的通信容量大于FDMA系统，而CDMA系统的通信容量又大于FDMA和TDMA系统。（CDMA>TDMA>FDMA）
移动通信在铁路通信系统中应用
移动通信在铁路通信系统中应用 铁路运输是国家的经济大动脉，铁路通信系统是直接保证铁路运输的重要工具，它的质量的好坏直接影响铁路运输的效率以及运输速度和安全。随着科技的进步和发展，各种高新技术被广泛地应用在铁路通信系统中，使得铁路通信系统得到逐步提高和完善，并提高了铁路运输的运输速度、效率以及安全可靠性，本文主要讨论移动通信在铁路通信系统中的相关应用。 一、通信的作用 通信，指人与人或人与自然之间通过某种行为或媒介进行的信息交流与传递。铁路通信就是指利用有线通信、无线通信、光纤通信等现代化技术和设备，将铁路运输生产和建设过程中的各种信息进行传输和处理交换。随着我国高速铁路的建设和运行，对铁路通信技术提出了更高的要求，只有不断地发展和完善铁路通信系统，才能为现代化铁路的建设与运行提供重要技术支持和安全保障。 二、集群通信系统 集群通信系统是一种功能强大的专用移动通信系统，是通信与微处理机技术、程控交换技术、计算机网络技术紧密结合的产物。由于它具有群呼、组呼、强插、强拆等功能，特别适合于调度指挥以及应急、抢险等场合，并较好地解决了通信频率合理分配的问题，因而倍受专业运营管理部门的青睐，被确定为现行铁路移动通信方式的首选类型。但是这一系统还具有一定的缺点，主要包括采用动态的频率分配，没有考虑与周围公用网的有效融合问题，没有先进的路由合理选择功能，并且在建立通路和自动过网时存在信息丢失现象，保密性不强，容易受干扰等，这些缺点对于话音通信的影响不大，但是会对列车与调度指挥中心之间的实时双向数据通信造成较大的误码。因而对于要求较高数据通信误码率的场合并不适合。 三、GSM-R技术
铁路GSM-R数字移动通信系统解析
---附 --- 铁路 GSM-R 数字移动通信系统(以下简称 GSM-R 是铁路专用移动通信网,是直接为铁路运输生产和铁路信息化服务的综合通信平台。是无线铁路通讯经济全面的解决方案。 作为一个安全的平台, GSM-R 为铁路公司的工作人员之间,包括司机、调度员、调车员、机车工程师和站台人员,提供了语音和数据通讯技术。 GSM-R 是众多欧洲铁路公司 10年来精诚合作的结果。为了使用单一通讯平台达到互操作性的目的, GSM-R 标准结合了此前在欧洲使用的 35个模拟系统的所有核心功能及丰富经验。 作为一个安全的平台, GSM-R 为铁路公司的工作人员之间,包括司机、调度员、调车员、机车工程师和站台人员, 提供了语音和数据通讯技术。 GSM-R 推出了一系列先进功能, 如语音组呼、语音广播、基于位置的寻址、以及紧急抢占通话权等,从而大幅改善了工作人员间的通讯、协作和安全管理。 GSM-R 符合新的欧洲铁路运输管理系统(ERTMS 标准, 可将信号直接发送给列车司机, 从而提高了列车速度, 增加了运输密度, 同时增强了行驶的安全性。 选择基于 GSM 的 GSM-R 技术是这个标准大获成功的原因之一。 GSM-R 继承了 GSM 经济性的规模,经证明是基于铁路运营商级平台的、最经济有效的数字无线通讯网络。 GSM-R 超越了语音和信号服务的范围。一些新兴的应用服务,货物追踪、车厢和站台的视频监测、以及乘客信息服务等,都将使用 GSM-R 技术。 GSM-R 是一项目前在全球 15个国家成功运营的技术。尽管 GSM-R 技术规范在 2000年才制订完成,但已经广泛用于世界 35个国家,包括欧盟所有成员国,而且亚洲、亚欧大陆和北非使用该技术规范的国家数量也在逐月增加, 从而使 GSM-R 成为发展最快的无线网络市场。 GSM-R 通信系统简介
WCDMA移动通信系统分析报告
WCDMA移动通信系统分析报告 摘要 WCDMA作为3G的三大主流技术标准之一，已经得到业界的广泛认可。在技术创新和市场驱动的双重作用下，WCDMA从概念向产业化的进程正在加快．全球主要设备制造商都在积极跟踪和研发基于WCDMA技术的3G网络产品。本文对WCDMA的组网能力进行了分析，并给出了相应的组网结构和组网模式。BSC6900是BSC6000、BSC6810后的新一代控制器产品，是华为公司Single RAN解决方案重要组成部分。它采用业界领先的多制式、IP化、模块化设计理念，融合UMTS RNC 和GSM BSC业务功能，有效满足移动网络多制式融合发展的需求；BS3900为华为GSM新开发分布式基站，实现基带部分和射频部分独立安装，其应用更加灵活，广泛用于室内、楼宇、隧道等复杂环境，实现广覆盖，低成本等优势；本文对BSC6900设备原理及其在组网中的作用以及DBS3900设备原理及其在组网中的作用进行了分析。 关键词：宽带码分多址(WCDMA ）；组网；3G；BSC6900；DBS3900 WCDMA移动通信系统分析报告 一、WCDMA移动通信网组网结构及其关键技术 1.WCDMA发展进程 WCDMA是IMT一2000家族最主要的三种技术标准之一。从基本意义上来说，WCDMA版本的演进过程也是一个技术和业务需求不断提高的过程。WCDMA标准经过多年发展，已渐趋成熟，其标准化工作由3GPP组织完成。到目前为止，主要有五个版本，即3GPP R99、3GPP R4、3GPP R5、3GPP R6和3GPP R7，前四个版本已经完成并终结，目前正在进行R7版本的制定工作。不同版本间的功能划分并不是绝对和清晰的．而是按时间进度和工作完成情况进行灵活划分．不一定某个功能必须在某个版本中完成，在修改版本时应遵守向后兼容的原则，各版本的演进时间如图所示 2.WCDMA 组网要求 为了打造综合价值最大化的WCDMA核心网络，在组网时需要考虑如下几个问题： (1)核心网综合成本最优原则。对于3G网络的建设，我们认为应该从长期、全局的角度进行规划，规划的网络应该满足大容量、少局所、广覆盖的原则，具有清晰的全IP演进路线，避免后续网络频繁调整；能够进一步融合移动固定业务能力，便于向NGN演进。 (2)建设3G网的版本选择。随着3G牌照进一步后续．3GPP R4版本标准已经成熟，各个厂家基于3GPP R4版本的设备也进一步成熟，作为3G核心网建设的关键环节，起点版本的选择越来越成为讨论的焦点。采用3GPP R99还是3GPP R4进行组网，主要取决于网络建设时间、多厂家供货环境的形成和网络功能定位等多种因素。根据目前网络情况，核心网的结构又有3GPP R99、类3GPP R4、全TDM一3GPP R4结构、全IP 3GPP R4结构和混合3GPP R4结构等多种选择。 (3)现网资源的整合。3G核心网建设应保证对现有网络的影响最小，对传统移动运营商应能保证GSM／GPRS设备的再利用，并考虑现有电路传输网络、分组数据网络和信令网的共享、利旧还是新建．短消息业务(SMS)、多媒体消息服务(uus)、智能网(IN)业务和数据业务管理平台(DSMP)争l 台的弛问瓯综合考虑以上几个问题，做好核心网规划，同时在3G网络建设过程中利用后发优势、吸取2G网络的建设经验．避免2G网络中现有的各种技术和应用弊端，从而建设一个高质量、具有长远发展潜力的3G核心网络是完全有可能的。 3.WCDMA R99组网结构
移动通信基础知识培训(全)
移动通信基础知识培训会议记录 一移动通信常用的专业术语 基站：即公用移动通信基站是无线电台站的一种形式，是指在一定的无线电覆盖区中，通过移动通信交换中心，与移动电话终端之间进行信息传递的无线电收发信电台。都是以主设备加基站天线的形式呈现，最直观的就是我们现实中看到的铁塔，抱杆，桅杆型的基站。 直放站：是在无线通信传输过程中起到信号增强的一种无线电发射中转设备。直放站的基本功能就是一个射频信号功率增强器。实际上基站在其覆盖范围内并不是100%的覆盖到每个角落，难免会由于某些原因而在有些地方出现信号弱，更甚者出现盲区的现象，这时候就需要直放站进行覆盖，达到消除弱信号或者盲区的目的。因此直放站就是通过各种方式将基站信号接入并进行放大，进而改善信号不良区域。 天线（Antenna）——天线是将传输线中的电磁能转化成自由空间的电磁波，或将空间电磁波转化成传输线中的电磁能的专用设备。简单的理解，天线就是负责信号中转的无源器件。 室内分布系统：室内分布系统是将基站信号引入室内，解决室内盲区覆盖；它可以有效解决信号延伸和覆盖，改善室内通信质量；它将基站信号科学地分配到室内的各个房间、通道，而又不产生相互干扰。它是基站和微蜂窝的补充和延伸，有不能被基站和直放站所代替的优势，是大都市中移动通信不可缺少的组成
部分。 盲区：在移动通信中，盲区表示信号覆盖不到的地区，在这样的地区移动信号非常微弱，甚至是没有。由于建筑物的隔墙、楼层等障碍对电磁波产生阻挡、衰减和屏蔽作用，使得大型建筑物的底层、地下商场、停车场、地铁隧道等环境下，移动通信信号弱，手机无法正常使用，形成了移动通信的盲区。 通话质量：顾名思义，就是手机通话时的语言质量即清晰程度。在移动通信中通话质量是一个很重要的网络参数，按照语言的清晰程度将通话质量分为0到7不同的8个级别，0最好，客户通话时的感知最好；7最差，通话时的感知最好，客户。一般正常的通话质量应该为0-3。 信号场强：是指信号信号的强弱。在移动通信中信号的强弱用具体的电平值表示，通过测试手机可以测得，一般-40~-90dBm为可正常通话的强度范围，也可直观的从普通手机的信号显示格数看出。 手机发射功率：手机发射功率是指，手机在寻呼基站时的功率。手机发射功率越高，说明上行越弱，客户感知为拨打电话上线慢。 切换：就是指当移动台（用户手机）在通话过程中从一个基站覆盖区移动到另一个基站覆盖区，或者由于外界干扰而造成通话质量下降时，必须改变原有的话音信道而转接到一条新的空闲话音信道上去，以继续保持通话的过程。 掉话：是指用户手机在使用过程中由于出现异常而自动挂断的现象。 单通：是指用户双方正在通话时，由于异常出现只有一方可以听见另一方的
浅谈铁路通信系统中移动通信技术的有效应用
浅谈铁路通信系统中移动通信技术的有效 应用 近些年来，移动通信系统快速发展，先后从2G、3G到现在的4G网络，给人们的生活带来了极大的便利，同时我们看到，这项技术在工业、农业、交通运输业等方面也得到了广泛的应用，例如在铁路上的应用，GSM移动通信应用在铁路，称作GSM-R网络。 1 GSM-R在铁路的主要应用 GSM-R目前在铁路主要应用有10个方面：机车同步操作控制系统信息传输、列车控制系统安全信息传输、调度通信、列车尾部风压信息传送、旅客列车移動信息综合接入、机车移动信息综合接入、编组站移动信息综合接入、CTCS 级/CTCS级移动信息传输、应急指挥通信话音和数据业务、区间移动信息接入及公务移动通信。下面我们主要通过调度系统方面的应用，来认识这项技术。 调度通信系统功能 无线有线一体化是调度通信系统功能实现的基础。调度通信系统的主要客户为行车调度员、车站值班员、司机、运转车长、助理值班员、机务段调度员、列车段值班员、机车调度员、电力牵引变电所值班员、救援列车主任等相关人员。调度员呼叫司机、运转车长等移动终端这种调度电话业务的
实现就是通过调度通信系统与GSM-R系统的有机结合。调度系统的语音通信需求主要有以下有4种。 智能呼叫：行车调度员通过车次功能号寻址方式对调度辖区内的机车司机进行呼叫并通话；机车司机通过位置寻址方式对本站/前方站/后方站的车站值班员进行呼叫并通话，此方法中的位置寻址是通过GSM-R小区信息实现的；车站值班员按车次号通过功能号寻址方式对机车司机进行呼叫并通话；行车调度员对调度管辖区内车站值班员进行呼叫并通话；机车司机按位置寻址方式对当前所在调度管辖区的行车调度员进行呼叫并通话；车站值班员用移动终端号码对行车调度员进行呼叫并通话；车站值班员以单键方式对相邻车站值班员进行呼叫并通话。 语音组呼：该话音通信方式可以使各被叫均可加入通话过程中，在通信的过程中所有参与者都可进行讲话，包括行车调度员对调度管辖区内的所有机车司机进行呼叫并通话；行车调度员对调度管辖区内的所有车站或某些车站值班员进行呼叫并通话；行车调度员对调度管辖区内指定车站的车站值班员、助理值班员以及该车站基站范围内的所有机车司机进行呼叫并通话；行车调度员对调度管联盟辖区内的列车段、机务段运转、电力牵引变电所值班员等进行呼叫并通话；行车调度员、车站值班员、救援列车主任、助理值班员之间通过组呼方式进行通话；车站基站范围内机车司机和运转车
移动通信系统发展趋势分析论文
移动通信系统发展趋势分析论文 摘要本文介绍了第三代移动通信系统的研究现状,分析和比较了分别以日本、美国和欧洲为主提出的W-CDMA、CdmaOne和TD-CDMA系统的技术特点,最后探讨了第三代移动通信系统的发展趋势。 关键词第三代移动通信系统码分多址IMT-2000 1引言 第三代移动通信系统是指能够满足国际电联提出的IMT-2000/FPLMTS系统要求的新一代移动通信系统。国际电联于1995年提出了IMT-2000/FPLMTS的评估标准,对未来蜂窝移动通信系统提出了较详细的要求。 IMT-2000系统的基本特征有以下几点: 球范围设计的高度兼容性; MT-2000中的业务与固定网络的业务兼容; 质量; 机体积很小,具有全球漫游能力; 用的频谱为 885MHz~2025MHz,2110MHz~2200MHz(共230MHz) 1980MHz~2010MHz,2170MHz~2200MHz(限于卫星使用) 动终端可以连接地面网和卫星网,可移动使用也可固定使用; 线接口的类型应尽可能得少,而且具有高度的兼容性。 从而可以看出未来的第三代移动通信系统要具有很好的网络兼容性,用户终端可在全球范围内几个不同的系统间实现漫游,不仅要为移动用户提供话音及低速数据业务,而且要提供广泛的多媒体业务,这就对无线接口提出了较高的要求。ITU已对IMT-2000的测试环境提出了具体要求,给出了表征IMT-2000系统的最低限度的参数,包括:支持的数据率范围,误码率要求,单向的时延要求,激活因子和业务量模型。 根据ITU的要求,目前各大电信公司联盟均已提出了自己的第三代移动通信系统方案,主要以日本DoCoMo公司为首提出的W-CDMA;美国Lucent、Motorola 等公司提出的CdmaOne;欧洲西门子、阿尔卡特等公司提出的TD-CDMA。总体来说,
移动通信主要知识点
第一章 1．移动通信的发展简述 主流标准编码典型特征 第一代AMPS、TACS FDMA频谱效率低，网络容量有限，保密性差 第二代GSM、CDMA TDMA 第三代WCDMA、CDMA2000、 CDMA TD-SCDMA 2．移动通信的分类 按多址方式可分为频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）和码分多址（CDMA） 按工作方式可分为同频单工、异频单工、异频双工和半双工 Ps：SDMA 空分多址 第二章 1．电波传输的三大特性：多径衰落、阴影衰落、多普勒效应 2．三种电波传送机制：反射、绕射、散射 3．什么是阴影衰落？ 阴影衰落时移动无线通信信道传播环境中的地形起伏、建筑物及其它障碍物对它的电波传输途径的阻挡而形成的电磁场阴影效应。 4．多普勒公式： （λ：电波访问与移动方向的夹角，0~180°） 5．相关带宽与信号带宽之间对传输特性的影响 P31 信号带宽 < 相关带宽平坦衰落信号波形不失真 信号带宽 > 相关带宽频率选择性衰落引起波形失真,造成码间干扰 6．平坦衰落和频率选择性衰落 P39 平坦衰落(非选择性衰落) : 信号带宽 < 相关带宽条件: B 《B 、T 》σ 频率选择性衰落：信号带宽 > 相关带宽条件: B 》 B 、T 《σ Ps：T 信号周期（信号带宽B 的倒数）；σ：信道的时延展宽；B ：相关带宽 7．预测模型 适用范围 Okumura模型 150~1500MHz ，主要应用于GSM 900MHz COST-231模型 2GHz 用于GSM1800 以及3G系统 第三章 1．什么是信源编码，目的是什么? 信源编码位于从信源信宿的整个传输链路中的第一个环节,其基本目的是压缩信源产生的冗余信息,降低传递这些不必要的信息的开销,从而提高整个传输链路的有效性. 2．话音编码技术 2G/3G系统中的话音信源编码技术的基本原理是相同的，都采用了矢量量化和参数编码的方式，它不同于PCM方式，没有直接传递话音信号的波形。而是对这些波形进行参数提取，传递的是这些参数。优点：一方面，传递这些参数本身需要数据量较小；另一方面，说话停止时，这种方式只允许用很少的带宽，只把描述背景噪声的参量发送到对方，从而大大提高了有效性。 3．调制解调的作用：实现频谱展宽
移动通信复习知识点
第一章 1.移动通信主要使用VHF和UHF频段的主要原因有哪三点P5 (1)VHF/UHF频段较适合移动通信。 (2)天线较短，便于携带和移动。 (3)抗干扰能力强。 2.移动通信系统中150MHz频段、450MHz频段、900MHz频段和1800MHz频段的异频双工信道的收发频差为多少 150MHz的收发频率间隔为，450MHz的收发频率间隔为10MHz，900MHz 的收发频率间隔为45MHz，1800MHz的收发频率间隔为95MHz。 4.移动通信按用户的通话状态和频率使用方法可分为哪三种工作方式 ~ 分为单工制，半双工制和全双工制。 5.移动通信与其他通信方式相比，具有哪七个特点 与其他通信方式相比，移动通信具有以下基本特点： （1）电波传播条件恶劣。 （2）具有多普勒效应。 （3）干扰严重。 （4）接收设备应具有很大的动态范围。 《 （5）需要采用位置登记、越区切换等移动性管理技术。 （6）综合了各种技术。移动通信综合了交换机技术、计算机技术和传输技术等各种技术。 （7）对设备要求苛刻。移动用户常在野外，环境条件相对较差，因此对其设备（尤其专网设备）要求相对苛刻。 6.常用的多址技术有哪四种P6 频分多址（FDMA）时分多址（TDMA）码分多址（CDMA）和空分多址（SDMA）7.什么是均衡技术P9 均衡技术是指在数字通信系统中，由于多径传输、信道衰落等影响，在接收端会产生严重的码间干扰（Inter Symbol Interference，简称ISI），增大误码率。为了克服码间干扰，提高通信系统的性能，在接收端采用的技术。均衡是指对信道特性的均衡，即接收端的均衡器产生与信道特性相反的特性，用来减小或消除因信道的时变多径传播特性引起的码间干扰。 】 8.什么是分集技术常用的分集有哪四种举例说出目前实际移动通信中采用的分集技术P10-11 分集技术是通信中的一种用相对低廉的投资就可以大幅度改进无线链路性能的接收技术。分集的概念是：如果用一条无线传播路径中的信号经历了深度衰落，那么另一条相对独立的路径中可能包含着较强的信号。 常用的分集包括：空间分集、频率分集、时间分集、极化分集。
移动通信传输网络管理系统分析
移动通信传输网络管理系统分析 1传输网络资源管理系统的分类与介绍 传输网络资源管理系统是一个针对传输网络管理工作开展情况，并结合传输网络资源管理工作的特点开发设计的一个传输网络资源管理系统。可以对传输网络资源管理的业务流程进行科学的控制，对业务所涉及的数据信息进行全方位的管理。需求的功能是使传输网络资源管理工作人员能够通过软件系统，进行一系列的操作，从而使传输网络资源管理工作能有顺利、高效率地实施。在传输网络资源管理系统中，主要分为故障信息管理功能、设备资源管理功能、系统设置功能、人员信息管理功能以及部门信息管理功能五大功能。在最初的电信企业业务跨系统数据传输使用的是原始的socket编程，socket是一种协议，采用tcp或udp协议通信。Tcp、udp属于网络层，上边各层的应用都需要自己实现，例如端口的定义，数据包的定义，数据包的加密解密等。随着电信业务越来越复杂，使用原始的socket编程将会花费大量的时间和精力。这对各个电信系统提供商来说都是一大难题，而且其后期的维护也是非常麻烦的，各个传输层都要维护。在这样的情况下，各大电信运营商和系统提供商讨论使用webservice框架来实现夸系统的数据传输。 2传输网络资源管理系统的原理及模式 此次研究主要对传输网络进行系统的管理，把以往分散到各个系统中的传输网络进行统一的管理，为管理各个系统间的传输网络，将通过webservice的方式进行数据的传递，把不同系统间的传输网络数据整合到一个系统中，从而完成对所有有传输网中的资源点管理的要求。本系统完成后，将有效地解决移动公司对传输网中的资源点管理不够透明的问题，为移动公司提高管理水平、减少工作量提供支撑。本系统具有J2EE的MVC的三层架构模式：即数据展示层-请求控制层-业务处理层。MVC架构是“Model-View-Con-troller”的缩写，中文翻译为“模型-视图-控制器”。MVC应用程序总是由这三个部分组成。Event(事件)导致Controller改变Model或View，或者同时改变两者。只要Controller改变Models 的数据或者属性，所有依赖的View都会自动更新。类似的，只要Controller改变View，View会从潜在的Model中获取数据来刷新自己。
高速铁路通信系统方案研究综述
高速铁路通信系统方案研究综述 发表时间：2019-08-02T11:02:22.610Z 来源：《基层建设》2019年第15期作者：刘全 [导读] 摘要：国际高速铁路移动通信技术发展早效率高，而我国的高速铁路移动通信技术虽然起步较晚，但也有大面积的运用，在这方面投入的研究精力逐渐增加，取得了不错的成效。 中铁十局集团电务工程有限公司山东济南 250000 摘要：国际高速铁路移动通信技术发展早效率高，而我国的高速铁路移动通信技术虽然起步较晚，但也有大面积的运用，在这方面投入的研究精力逐渐增加，取得了不错的成效。未来高速铁路移动通信技术将要从那些方面发展，了解这些问题有助于我们更加切实有效地发展相关技术，也能为实践运用提供更多的帮助。 关键词：高速铁路；通信系统 引言：我国在高铁的硬件建设方面虽然领先全球，但对于高速铁路移动通信技术的掌握还不够成熟，因此，我国应具有一定的前瞻性，尽快研发更安全可靠、传输性能更优质的专用移动通信技术。为此，在接下来的文章中，将围绕高速铁路通信系统方案方面进行详细分析，希望能给相关人士提供重要的参考价值。 1.国内高速铁路移动通信技术 我国在高速铁路移动通信技术发展的早起，也采用了GSM-R技术，其中较为具有代表性的是青藏线路和大秦线路，在这之后我国经济持续发展，相关技术也逐渐运用到了更多的线路，例如京沪、沪宁、沪杭等。GSM-R技术是一种较为成熟的技术，在应用方面具有较高的效率，但是无可避免的是，随着时间的推移，更多更高的要求被提出，GSM-R技术已经逐渐无法满足当下高速铁路通信技术发展的要求了。在此之外，出于实际情况的考虑，也有不同的线路采用了其他技术。比如在朔黄线路上，采用了LTE-R技术，而在台湾台北到高雄的线路则是采用了WiMax系统来进行通信系统网络的建设，随着时间的发展，这一线路逐渐不符合当下时代发展的要求，台湾方面正在进行有关新系统取代旧系统的研究。 2.高速铁路移动通信技术的发展 2.1基于5G的高速铁路移动通信技术 1）基于5G的高速铁路无线信道建模。以现在的技术水平来看，高速铁路在运行环境方面，对散射环境的要求并不复杂，并且多径数量也很少，LOS（服务水平）特征性较明显。显著地LOS特征就意味着更小的多径时延扩展或者更宽的想干宽带，也就是说通信环境将更优质。当然，移动速度过快将极大地增强多普勒频移的情况，但LOS依然可以显著降低这一现象。2）基于分布式网络和云的架构。当前网络基站的实际资源使用率非常低，基站的位置决定了资源的使用状况，在高速铁路的环境中会产生相当显著的潮汐效应。而为了保证铁路在运行状态下的安全性，只能采取较大时间间隔发车的方法，如此一来，在同时段内，同一线路上运行的列车数量就会非常少，浪费资源。采用云无线接入网络架构就能有效解决这一难题，它的主要思想是集中基站间共用的资源到某一基带处理池中，然后集中控制这些资源。3）控制面和用户面分离。如图所示，一般情况下，服务基站和接入用户之间会存在两个平面的连接，也就是控制面和用户面，在这之中，控制面是承载用户与接入网的控制指令的，而用户面则是处理业务数据传输功能的。当控制面的覆盖范围能够满足移动范围时，用户整体的移动性就都得到了保障。所以，在此结构中，用户的控制面会被保留于低频频段，因为次频段具备优质的传输性能，并且覆盖的范围也非常广泛。可是如果要考虑成本问题，这一频段也可以采取利用LTE-R遗留频段的方法已达到目的，但同时真正的用户面就应被搬离出去。应将数据的承载者放置在高频段处，以此扩大系统的容量。 4）频谱融合的异构网技术。就目前来看，可以采用增强频谱效率或扩大系统带宽的方式来提升系统所需的容量，当然，在这两种方法当中，采用扩大系统带宽的方法当然是最简单有效的。当然，合理利用非许可证频段是5G高速铁路移动通信增加带宽并提升系统容量的主要方法。此技术可能会遇到一些比较严重的挑战，例如协调方案受到干扰等，为妥善处理这一问题，建议分为两步进行，第一步，进行信道质量检测，检测应在接收端完成；第二步，对信道进行筛选，选择出满足最低要求的信道[1]。5）多天线及分布式天线技术。目前比较可行的方案为：大幅度增添车载台的天线阵列组数量，然后合并信号，此后再将不同组别天线阵列的权重进行适当调整，通过这种方法可以将不同天线阵列之间的关联性作改变。经过这些调整之后，LOS就能在高速铁路的环境下显著提升其系统容量。当前，高速铁路移动通信所要面对的最严重的问题就在于越区切换，如果进行频繁的越区切换不利于列车运行安全，因此，应采取分布式天线的技术，以尽可能减少切换次数。6）多普勒效应及快速切换技术。在高速铁路运行时，频繁切换是引起失误的主要原因，为此，高速铁路的移动通信系统应该采用中断时长短的快速切换技术，此外，群切换也会存在一定问题，而这一技术应能够一并解决。以当下的情况来看，最好采用基于双播的切换方案。 2.2综合业务接入系统和承载平台 通信系统承载平台最主要的数字传输体制就是SDH体制，这种体制的使用适用于多种业务开展，例如ATM取款机、IP等业务的连接和处理;MSTP系统的特点就是对信息的接入和综合处理功能非常好，可将多种业务的信息网络集成一个网络设备，例如对公务电话、调度集中等业务数据的处理，可以把区间接入系统中的信息数据传动到目的车站。高速铁路业务信息不仅容量非常大，而且种类繁多，所以根据使用需要对承载平台的设计进行有效的更改，将承载平台的主要结构分为多业务传输系统和接入网系统。多业务传输系统主要任务是解决车站对业务通道的需求，并且为下一层的通道提供有效的保护;而接入网系统主要解决多种业务通道对信息采集点中对信息的接受和传输。MSTP的使用能为高铁客户提供相对的宽带业务，但是想使用语音业务就需要光节点对语音数据进行介入。高速铁路的传输系统不仅要为列车提供业务接口，还要为旅客的服务系统提供接口，把旅客的相关的服务业务储存到传输系统，根据采集的信息接入传输设备，构成传输