鐵路G網(wǎng)的概述

1、GSM-R概述 一、什么是一、什么是GSM-R？二、為什么要建設二、為什么要建設GSM-R?三、三、GSM-R原理原理1 1、面狀覆蓋、面狀覆蓋2 2、線狀覆蓋、線狀覆蓋3 3、蜂窩系統(tǒng)的評價指標、蜂窩系統(tǒng)的評價指標4 4、無線信道的特性、無線信道的特性5 5、傳輸技術、傳輸技術6 6、信息處理技術、信息處理技術 一、什么是一、什么是GSM-R？GSM-R（Globle System of Mobile for Railway）專門針對鐵路對移動通信的需求而推）專門針對鐵路對移動通信的需求而推出的出的專用系統(tǒng)，專用系統(tǒng)，它基于它基于GSM并在功能上有所超并在功能上有所超越，是成熟的技術越，是成

2、熟的技術 。是通過無線通信方式實現(xiàn)移動話音和數(shù)據(jù)傳輸是通過無線通信方式實現(xiàn)移動話音和數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊环N的一種技術體制。技術體制。GSMGSM與與GSM-RGSM-R的聯(lián)系和區(qū)別的聯(lián)系和區(qū)別GSM-RGSM-R（GSM for RailwayGSM for Railway）全球鐵路移動通信系統(tǒng)全球鐵路移動通信系統(tǒng)GSMGSM（ Global System For Mobile CommunicationsGlobal System For Mobile Communications）全球移動通信系統(tǒng)全球移動通信系統(tǒng)名詞縮寫名詞縮寫GSMGSM與與GSM-RGSM-R的關系的關系六大關系六大關系 GS

3、M-RGSM-R理論建立在理論建立在GSMGSM理論基礎之上；理論基礎之上； GSM-RGSM-R技術建立在技術建立在GSMGSM技術基礎之上；技術基礎之上； GSM-RGSM-R工業(yè)以工業(yè)以GSMGSM工業(yè)為基礎；工業(yè)為基礎； GSM-RGSM-R工程建設以工程建設以GSMGSM工程經(jīng)驗為基礎；工程經(jīng)驗為基礎； GSM-RGSM-R應用開發(fā)吸收應用開發(fā)吸收GSMGSM成功經(jīng)驗；成功經(jīng)驗； GSM-RGSM-R的市場鐵路專用，的市場鐵路專用，GSMGSM公眾商用。公眾商用。GSM基礎平臺增強型語音呼叫功能增強型語音呼叫功能ASCI eMLPP 語音廣播VBS 語音組呼VGCS Follow M

4、e鐵路特有的應用鐵路特有的應用 無線列調(diào) 無線車次號傳遞等嚴格的服務質(zhì)量要求嚴格的服務質(zhì)量要求鐵路特有頻段鐵路特有頻段GSM-RGSMGSM與與GSM-RGSM-R的關系的關系業(yè)務模型業(yè)務模型鐵路相對鐵路相對GSM公網(wǎng)的特殊需求：公網(wǎng)的特殊需求：（1）用戶級別不同（高級語音呼叫，包括：組呼、）用戶級別不同（高級語音呼叫，包括：組呼、群呼、增強多優(yōu)先級與強拆）群呼、增強多優(yōu)先級與強拆）（2）功能尋址（調(diào)度）功能尋址（調(diào)度）（3）基于位置的尋址（機車呼叫前方車站、后方）基于位置的尋址（機車呼叫前方車站、后方車站）車站）（4）高速情況下的移動通信）高速情況下的移動通信（5）大量特殊的數(shù)據(jù)業(yè)務需求（列

5、控、列尾、車）大量特殊的數(shù)據(jù)業(yè)務需求（列控、列尾、車次號等）次號等）公網(wǎng)技術體制：公網(wǎng)技術體制：GSM、CDMA鐵路專網(wǎng)技術體制：鐵路專網(wǎng)技術體制：（1）無線列調(diào)）無線列調(diào)（2）模擬集群：）模擬集群： SMRATZONE（廣深試驗）、（廣深試驗）、MPT1327（北京局、柳南）、（北京局、柳南）、UNIDEN（北京、（北京、成都、上海等）成都、上海等） （3）數(shù)字集群：）數(shù)字集群：TETRA（秦沈）、（秦沈）、GT800（重（重慶）、慶）、GOTA（長春）（長春） （4）GSM-R（歐洲）（歐洲）GSM系統(tǒng)上行/ MHz下行/ MHz帶寬/ MHz雙工間隔/ MHz雙工信道數(shù)GSM900890

6、 915935 9602 2545124GSM900E880 915925 9602 3545174GSM18001710 17851805 18802 7595374GSM190018501910193019902 6080299工作頻段工作頻段GSMGSM與與GSM-RGSM-R的工作頻段的工作頻段q頻道間隔頻道間隔m每載頻占200 KHz帶寬，采用TDMA，含8個物理信道q頻道配置頻道配置mGSM900MHz頻段：lfu(n)=890.2MHz+(n-1)*0.2MHzlfd(n)= fu(n)+45MHzmGSM1800MHz頻段：lfu(n)=1710.2MHz+(n-512)*0.

7、2MHzlfd(n)= fu(n)+95MHzfu(n)：上行頻率，移動臺發(fā)，基站收fd(n)：下行頻率，基站發(fā)，移動臺收 GSM-R GSM-R工作頻率工作頻率采用采用900MHz900MHz工作頻段，工作頻段， 885MHz885MHz889MHz889MHz（移動臺發(fā)，基站收）（移動臺發(fā)，基站收） 930MHz930MHz934MHz934MHz（基站發(fā)，移動臺收）（基站發(fā)，移動臺收）4MHz4MHz頻率帶寬。雙工收發(fā)頻率間隔頻率帶寬。雙工收發(fā)頻率間隔45MHz45MHz，相鄰頻，相鄰頻 道間隔為道間隔為200kHz200kHz。按等間隔頻道配置的方法，共有按等間隔頻道配置的方法，共有2

8、121個載頻。頻道個載頻。頻道 序號從序號從99999910191019，扣除低端，扣除低端 999999和高端和高端10191019做做為為 隔離保護，實際可用頻道隔離保護，實際可用頻道1919個，頻道序號為個，頻道序號為10001000 10181018。頻道序號和頻道標稱中心頻率的關系為：頻道序號和頻道標稱中心頻率的關系為：fL(n)=890.000MHz+(n-1024)fL(n)=890.000MHz+(n-1024)0.200MHz0.200MHz（移動臺發(fā)，基站收）（移動臺發(fā)，基站收）fH(n)=fL(n)+45MHzfH(n)=fL(n)+45MHz（基站發(fā)，移動臺收）（基站發(fā)

9、，移動臺收）n=999n=999101910191、現(xiàn)有鐵路無線通信系統(tǒng)存在許多問題、現(xiàn)有鐵路無線通信系統(tǒng)存在許多問題2、鐵路發(fā)展出現(xiàn)許多新業(yè)務需求、鐵路發(fā)展出現(xiàn)許多新業(yè)務需求3、歐洲選擇、歐洲選擇GSM-R的原因和發(fā)展狀況的原因和發(fā)展狀況二、為什么要建設二、為什么要建設GSM-R?1、現(xiàn)有鐵路無線通信系統(tǒng)存在許多問題。、現(xiàn)有鐵路無線通信系統(tǒng)存在許多問題。（1）投資方面：系統(tǒng)分散建設，投資浪費。）投資方面：系統(tǒng)分散建設，投資浪費。（2）系統(tǒng)功能方面：功能單一，不具備網(wǎng)絡能力；）系統(tǒng)功能方面：功能單一，不具備網(wǎng)絡能力；頻率利用率低，容量有限；話音、數(shù)據(jù)業(yè)務頻率利用率低，容量有限；話音、數(shù)據(jù)業(yè)務爭

10、搶信道，傳輸可靠性低，數(shù)據(jù)傳輸能力差。爭搶信道，傳輸可靠性低，數(shù)據(jù)傳輸能力差。（3）存在的問題：樞紐地區(qū)干擾嚴重；是開放系）存在的問題：樞紐地區(qū)干擾嚴重；是開放系統(tǒng)，不具保密性。統(tǒng)，不具保密性。2、鐵路發(fā)展出現(xiàn)許多新業(yè)務需求：、鐵路發(fā)展出現(xiàn)許多新業(yè)務需求：（1）客運專線的業(yè)務需求）客運專線的業(yè)務需求（2）貨運專線機車同步控制傳輸）貨運專線機車同步控制傳輸（3）車地信息化數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰┸嚨匦畔⒒瘮?shù)據(jù)傳輸?shù)男枰?）有線、無線調(diào)度兩網(wǎng)融合的需求）有線、無線調(diào)度兩網(wǎng)融合的需求可見，既有系統(tǒng)無法滿足鐵路新業(yè)務需求，應建可見，既有系統(tǒng)無法滿足鐵路新業(yè)務需求，應建立一個能完善解決鐵路新業(yè)務需求、高安全可

11、靠性、立一個能完善解決鐵路新業(yè)務需求、高安全可靠性、聯(lián)網(wǎng)能力強、可滿足高速、重載運輸及信息化需求的聯(lián)網(wǎng)能力強、可滿足高速、重載運輸及信息化需求的通信系統(tǒng)。通信系統(tǒng)。3、歐洲選擇、歐洲選擇GSM-R的原因的原因（1 1）取代落后的模擬設備、提升系統(tǒng)性能的需）取代落后的模擬設備、提升系統(tǒng)性能的需要；要；（2 2）歐洲鐵路互通性的需要；）歐洲鐵路互通性的需要；（3 3）新業(yè)務的需要（歐洲列車控制系統(tǒng)）新業(yè)務的需要（歐洲列車控制系統(tǒng)2 2級級以上）以上）GSM-R在歐洲的發(fā)展狀況：在歐洲的發(fā)展狀況： 目前已在歐洲目前已在歐洲1313個國家開始廣泛實施，具體包括：德個國家開始廣泛實施，具體包括：德國、英

12、國、法國、意大利、斯洛伐克、荷蘭、瑞典、瑞士、國、英國、法國、意大利、斯洛伐克、荷蘭、瑞典、瑞士、西班牙、捷克、芬蘭、挪威、比利時。其中，瑞典、德國、西班牙、捷克、芬蘭、挪威、比利時。其中，瑞典、德國、意大利、瑞士、挪威、西班牙、荷蘭等意大利、瑞士、挪威、西班牙、荷蘭等7 7個國家開通了商用個國家開通了商用GSM-RGSM-R網(wǎng)絡。網(wǎng)絡。l最早開始建設的國家：瑞典（最早開始建設的國家：瑞典（19981998年）年）l在全國范圍內(nèi)普速干線建設的國家：意大利（在全國范圍內(nèi)普速干線建設的國家：意大利（7500km7500km）、）、荷蘭（荷蘭（2800km2800km）lGSM-RGSM-R覆蓋里程

13、最長的國家：德國（覆蓋里程最長的國家：德國（36000km36000km）l最早在高速線開通最早在高速線開通ETCS2ETCS2的國家：意大利，羅馬那不勒的國家：意大利，羅馬那不勒斯斯 ，20052005年年1212月月2121日商用，運營時速日商用，運營時速347km/h347km/h；米蘭都；米蘭都靈靈20062006年年2 2月月1010日正式商用運行，設計時速日正式商用運行，設計時速350km/h350km/h。 誕生于誕生于20 20 世紀世紀60 60 年代末，它是用許多小功率的發(fā)射年代末，它是用許多小功率的發(fā)射機來代替單個的大功率發(fā)射機，每個小覆蓋區(qū)域只提機來代替單個的大功率發(fā)射

14、機，每個小覆蓋區(qū)域只提供服務范圍內(nèi)的一小部分覆蓋。給相鄰的基站分配不供服務范圍內(nèi)的一小部分覆蓋。給相鄰的基站分配不同的信道，以避免臨近小區(qū)間的干擾。將網(wǎng)絡中的所同的信道，以避免臨近小區(qū)間的干擾。將網(wǎng)絡中的所有小區(qū)分成若干簇，在不同的簇內(nèi)使用相同的信道資有小區(qū)分成若干簇，在不同的簇內(nèi)使用相同的信道資源。源。1、面狀覆蓋、面狀覆蓋1 1、低功率發(fā)射機和小覆蓋區(qū)域、低功率發(fā)射機和小覆蓋區(qū)域 2 2、頻率復用、頻率復用3 3、靈活的提高系統(tǒng)容量、靈活的提高系統(tǒng)容量 4 4、業(yè)務密度的適應性、業(yè)務密度的適應性5 5、切換和系統(tǒng)層控制、切換和系統(tǒng)層控制 6 6、位置原理、位置原理現(xiàn)代數(shù)字蜂窩系統(tǒng)的特性現(xiàn)代

15、數(shù)字蜂窩系統(tǒng)的特性: :蜂窩思想蜂窩思想: :三、三、 GSM-RGSM-R原理原理1 1）小區(qū)形狀）小區(qū)形狀n缺點：存在許多重疊區(qū)域和無覆蓋區(qū)域缺點：存在許多重疊區(qū)域和無覆蓋區(qū)域n六邊形比正方形和正三角形在半徑相同的情況下，六邊形比正方形和正三角形在半徑相同的情況下，覆蓋面積要多覆蓋面積要多30%100%30%100%，如圖所示。，如圖所示。2 2）頻率復用）頻率復用（1 1）頻率復用：）頻率復用：在蜂窩系統(tǒng)中，系統(tǒng)會給每一個在蜂窩系統(tǒng)中，系統(tǒng)會給每一個小區(qū)的基站分配一組信道，只要相隔距離足夠遠，小區(qū)的基站分配一組信道，只要相隔距離足夠遠，相同的信道可以在另一個小區(qū)重復使用。相同的信道可以在

16、另一個小區(qū)重復使用。（2 2）同頻小區(qū)：）同頻小區(qū)：把由若干個使用全部頻率的小區(qū)把由若干個使用全部頻率的小區(qū)組成的集合稱為一個簇，把不同簇中使用相同頻率組成的集合稱為一個簇，把不同簇中使用相同頻率的小區(qū)稱為同頻小區(qū)。的小區(qū)稱為同頻小區(qū)。（3 3）構(gòu)成一個簇滿足的條件：）構(gòu)成一個簇滿足的條件：簇的區(qū)域能彼此鄰簇的區(qū)域能彼此鄰接且無空隙地覆蓋整個面積；相鄰簇間同頻小區(qū)的接且無空隙地覆蓋整個面積；相鄰簇間同頻小區(qū)的距離相等。距離相等。其中，其中， N N為一個簇中的小區(qū)數(shù)，為一個簇中的小區(qū)數(shù)，i i，j j 為非零正整為非零正整數(shù)。數(shù)。（4）如圖2-3所示，i=3，j=2，N=19，A表示同頻小區(qū)（

17、5）其中D為同頻復用距離，R為小區(qū)的半徑。（6）同頻復用比：（7）目前常用的蜂窩網(wǎng)簇的結(jié)構(gòu)有N=19、12、7和3。干擾是制約蜂窩系統(tǒng)容量的一個重要因素。話音干擾是制約蜂窩系統(tǒng)容量的一個重要因素。話音信道上的干擾會造成串話，或者用戶聽到很大的信道上的干擾會造成串話，或者用戶聽到很大的背景噪聲；信令信道上的干擾則會導致誤碼率的背景噪聲；信令信道上的干擾則會導致誤碼率的升高，使呼叫遺漏或阻塞。升高，使呼叫遺漏或阻塞。蜂窩系統(tǒng)中的干擾主要由兩種類型：蜂窩系統(tǒng)中的干擾主要由兩種類型：同頻干擾和同頻干擾和鄰道干擾鄰道干擾。針對這兩種類型的干擾，在蜂窩系統(tǒng)中。針對這兩種類型的干擾，在蜂窩系統(tǒng)中采取了調(diào)節(jié)天

18、線覆蓋方式，發(fā)射功率，合理分配頻采取了調(diào)節(jié)天線覆蓋方式，發(fā)射功率，合理分配頻率的方法來對干擾進行防護。率的方法來對干擾進行防護。干擾限制和防護干擾限制和防護u 解決同頻干擾可以采取以下幾種措施：解決同頻干擾可以采取以下幾種措施： 定向天線覆蓋；定向天線覆蓋； 優(yōu)化同頻復用距離和頻率分配方案；優(yōu)化同頻復用距離和頻率分配方案； 天線高度和傾角的調(diào)整。天線高度和傾角的調(diào)整。同頻干擾同頻干擾是由于采用了頻率復用，在同頻小區(qū)之是由于采用了頻率復用，在同頻小區(qū)之間產(chǎn)生的干擾。間產(chǎn)生的干擾。 定向天線：定向天線：指在某一個或某幾個特定方向上指在某一個或某幾個特定方向上發(fā)射及接收電磁波特別強，而在其它的方向上

19、發(fā)射及接收電磁波特別強，而在其它的方向上發(fā)射及接收電磁波則為零或極小的一種天線。發(fā)射及接收電磁波則為零或極小的一種天線。 采用定向發(fā)射天線的目的是增加輻射功率的有采用定向發(fā)射天線的目的是增加輻射功率的有效利用率，增加保密性；采用定向接收天線的效利用率，增加保密性；采用定向接收天線的主要目的是增加抗干擾能力。主要目的是增加抗干擾能力。 全向天線：全向天線：在水平方向圖上表現(xiàn)為在水平方向圖上表現(xiàn)為360360都均都均勻輻射，也就是平常所說的無方向性，在垂直勻輻射，也就是平常所說的無方向性，在垂直方向圖上表現(xiàn)為有一定寬度的波束，一般情況方向圖上表現(xiàn)為有一定寬度的波束，一般情況下波瓣寬度越小，增益越大

20、。全向天線在移動下波瓣寬度越小，增益越大。全向天線在移動通信系統(tǒng)中一般應用與郊縣大區(qū)制的站型，覆通信系統(tǒng)中一般應用與郊縣大區(qū)制的站型，覆蓋范圍大。蓋范圍大。 鄰道干擾鄰道干擾是由與所使用頻率相鄰的頻率產(chǎn)生的是由與所使用頻率相鄰的頻率產(chǎn)生的信號干擾。鄰道干擾的產(chǎn)生主要是因為接收濾信號干擾。鄰道干擾的產(chǎn)生主要是因為接收濾波器的阻帶衰減不夠陡峭引起了相鄰頻帶信號波器的阻帶衰減不夠陡峭引起了相鄰頻帶信號的泄漏。只有當兩個相鄰頻率的接收機距離很近，的泄漏。只有當兩個相鄰頻率的接收機距離很近，干擾信號的強度超過了接收機靈敏度時，鄰道干干擾信號的強度超過了接收機靈敏度時，鄰道干擾才會對接收機的正常工作造成影

21、響。這種移動擾才會對接收機的正常工作造成影響。這種移動臺被臨近頻率的發(fā)射機臺被臨近頻率的發(fā)射機“俘獲俘獲”的現(xiàn)象成為遠近效的現(xiàn)象成為遠近效 應。應。 信道分配的兩個步驟：所有的頻率資源分組，其信道分配的兩個步驟：所有的頻率資源分組，其次以動態(tài)的或固定的方法為用戶分配信道。次以動態(tài)的或固定的方法為用戶分配信道。 固定信道分配：固定信道分配：每個小區(qū)分給一組信道，該小每個小區(qū)分給一組信道，該小區(qū)的用戶只能使用這一組信道，如果出現(xiàn)信道區(qū)的用戶只能使用這一組信道，如果出現(xiàn)信道全部被占用情況，新的呼叫就會被拒絕，只有全部被占用情況，新的呼叫就會被拒絕，只有存在空閑信道時，才能再發(fā)起呼叫。存在空閑信道時，

22、才能再發(fā)起呼叫。 優(yōu)點：優(yōu)點：管理和控制過程容易；缺點：系統(tǒng)的資管理和控制過程容易；缺點：系統(tǒng)的資源不能得到有效利用，尤其是當用戶數(shù)量突然源不能得到有效利用，尤其是當用戶數(shù)量突然增加時，系統(tǒng)的呼損率較大。增加時，系統(tǒng)的呼損率較大。信道分配策略信道分配策略動態(tài)信道分配：動態(tài)信道分配：多個小區(qū)可以使用相同的信道，多個小區(qū)可以使用相同的信道，每個小區(qū)的信道數(shù)時不固定的。當業(yè)務量大時，每個小區(qū)的信道數(shù)時不固定的。當業(yè)務量大時，分配給該小區(qū)的信道數(shù)就多，業(yè)務量減小時還分配給該小區(qū)的信道數(shù)就多，業(yè)務量減小時還可以再把這些信道分配給其他小區(qū)使用。可以再把這些信道分配給其他小區(qū)使用。優(yōu)點：優(yōu)點：有效的利用了資

23、源，降低了呼損率，信有效的利用了資源，降低了呼損率，信道利用率可以提高道利用率可以提高20%50%20%50%；缺點：控制復雜，；缺點：控制復雜，成本較高。成本較高。位置理論位置理論 小區(qū)：小區(qū)：一個一個BTS BTS 所覆蓋的全部或部分區(qū)域（扇所覆蓋的全部或部分區(qū)域（扇區(qū)），是最小的可尋址無線區(qū)域。區(qū)），是最小的可尋址無線區(qū)域。 位置區(qū)：位置區(qū)：移動臺可以任意移動但不需要進行位移動臺可以任意移動但不需要進行位置更新的區(qū)域，一個位置區(qū)可由一個或多個小置更新的區(qū)域，一個位置區(qū)可由一個或多個小區(qū)組成。當區(qū)組成。當MSC MSC 尋找移動臺時，只需要在移動尋找移動臺時，只需要在移動臺所屬的位置區(qū)進行

24、呼叫，而不需要在整個臺所屬的位置區(qū)進行呼叫，而不需要在整個MSC MSC 區(qū)內(nèi)呼叫移動臺。區(qū)內(nèi)呼叫移動臺。 MSC MSC 區(qū)區(qū)：一個：一個MSC MSC 管轄下的所有覆蓋區(qū)域，一管轄下的所有覆蓋區(qū)域，一個個MSC MSC 區(qū)可有一個或若干個位置區(qū)組成。區(qū)可有一個或若干個位置區(qū)組成。 服務區(qū)：服務區(qū)：移動用戶可以獲得服務的所有區(qū)域。移動用戶可以獲得服務的所有區(qū)域。 MSC/VLR BSS BSS 小區(qū) 小區(qū) 小區(qū) 小區(qū) 小區(qū) 小區(qū) 小區(qū) 小區(qū) 小區(qū) 小區(qū) 小區(qū) 小區(qū) 位置區(qū) 位置區(qū) 位置區(qū) 通過信令點代碼尋通過信令點代碼尋小區(qū)和位置區(qū)小區(qū)和位置區(qū) 2 2、線狀覆蓋、線狀覆蓋 1 1）頻率的分配

25、）頻率的分配n n 的取值要考慮到頻率利用率、同頻干擾和建網(wǎng)的取值要考慮到頻率利用率、同頻干擾和建網(wǎng)成本，一般可取成本，一般可取2 2、3 3、4 4。2 2）重疊區(qū)的確定）重疊區(qū)的確定 假設移動臺位于小區(qū)假設移動臺位于小區(qū)A A的邊界的邊界P P點，小區(qū)半徑為點，小區(qū)半徑為R R，路徑損耗指數(shù)為路徑損耗指數(shù)為4 4。利用相關算式，可得到采用。利用相關算式，可得到采用兩小區(qū)、三小區(qū)、兩小區(qū)、三小區(qū)、n n小區(qū)的頻率復用方案得到的小區(qū)的頻率復用方案得到的移動臺接收移動臺接收C/IC/I值。值。兩小區(qū)復用：兩小區(qū)復用：三小區(qū)復用：三小區(qū)復用：n n小區(qū)復用：小區(qū)復用：移動臺接收移動臺接收C/I C

26、/I 值分別：值分別：3 3）平衡設計）平衡設計保證上下行鏈路具有同等的強度，使得任意保證上下行鏈路具有同等的強度，使得任意小區(qū)的雙向用戶都有較好的接收質(zhì)量。小區(qū)的雙向用戶都有較好的接收質(zhì)量。關鍵關鍵: :要在四面建立天線群系統(tǒng)。要在四面建立天線群系統(tǒng)。兩個發(fā)射天線和兩個接收天線分別指向道路兩個發(fā)射天線和兩個接收天線分別指向道路兩邊，下行鏈路的信號從小區(qū)沿著道路向兩兩邊，下行鏈路的信號從小區(qū)沿著道路向兩個方向輻射。兩個接收天線按同樣的方式朝個方向輻射。兩個接收天線按同樣的方式朝向兩個方向。每個天線與一個多路耦合器連向兩個方向。每個天線與一個多路耦合器連接，多路耦合其又預選濾波器、放大器和分接，

27、多路耦合其又預選濾波器、放大器和分離器組成。兩個接收機的多路耦合器連接一離器組成。兩個接收機的多路耦合器連接一個接入信道和所有的話音信道個接入信道和所有的話音信道. .4 4）小區(qū)分層）小區(qū)分層 擴展小區(qū)：擴展小區(qū)：半徑半徑35km120km35km120km，主要由于沿海，主要由于沿海地區(qū)海域的覆蓋。地區(qū)海域的覆蓋。 宏小區(qū)：宏小區(qū)：半徑半徑1km35km1km35km，用于高速公路和人，用于高速公路和人口較稠密的地區(qū)。要求具有高的抗干擾靈敏口較稠密的地區(qū)。要求具有高的抗干擾靈敏度和安全的頻率復用模型。度和安全的頻率復用模型。 微小區(qū)：微小區(qū)：半徑半徑0.1km1km0.1km1km，用于城

28、市繁華地段。，用于城市繁華地段。要求用高的干擾隔離度，使用少量頻率就可要求用高的干擾隔離度，使用少量頻率就可以實現(xiàn)密集頻率復用。以實現(xiàn)密集頻率復用。 微微小區(qū)：微微小區(qū)：半徑小于半徑小于0.1km0.1km，用于室內(nèi)環(huán)境，用于室內(nèi)環(huán)境，如商場、會議中心、辦公樓等如商場、會議中心、辦公樓等1 1）頻譜效率）頻譜效率( (三種解釋三種解釋) ) 每兆赫的信道數(shù)；每兆赫的信道數(shù)； 地理上的，每平方公里的信道數(shù)；地理上的，每平方公里的信道數(shù)； 綜合的，每平方公里每兆赫的話務量強度綜合的，每平方公里每兆赫的話務量強度(Erlang/km(Erlang/km2 2/MHz)/MHz)2 2）每兆赫的信道數(shù)

29、計算式：）每兆赫的信道數(shù)計算式： 其中其中C C 每載波的信道數(shù)，每載波的信道數(shù)，B B 信道帶寬，信道帶寬，RA RA 避免鄰道干避免鄰道干擾必須跳過的信道數(shù)，分母除以擾必須跳過的信道數(shù)，分母除以2 2 雙工收發(fā)。雙工收發(fā)。3 3）每平方公里每兆赫的信道數(shù)：）每平方公里每兆赫的信道數(shù)：N N 為每簇中的小區(qū)數(shù)，為每簇中的小區(qū)數(shù)，S S 為覆蓋面積，為覆蓋面積，TA TA 為分配給蜂窩系統(tǒng)的總帶為分配給蜂窩系統(tǒng)的總帶寬。寬。3 3、 蜂窩系統(tǒng)的評價指標蜂窩系統(tǒng)的評價指標 移動通信的調(diào)制系統(tǒng)應滿足的特性：移動通信的調(diào)制系統(tǒng)應滿足的特性：（1 1）為了在衰落條件下獲得所要求的誤碼率，需要好的載噪比

30、和載干）為了在衰落條件下獲得所要求的誤碼率，需要好的載噪比和載干比性能；比性能；（2 2）所用的技術必須在規(guī)定頻帶約束內(nèi)提供高的傳輸效率；）所用的技術必須在規(guī)定頻帶約束內(nèi)提供高的傳輸效率；（3 3）為了確保終端的重量和尺寸滿足要求，需要使用簡易和小型的電）為了確保終端的重量和尺寸滿足要求，需要使用簡易和小型的電路；路；（4 4）應使用高效率的功率放大器，而帶外輻射又必須降低到所需的要）應使用高效率的功率放大器，而帶外輻射又必須降低到所需的要求。求。 移動通信系統(tǒng)的調(diào)制技術包括：移動通信系統(tǒng)的調(diào)制技術包括：最小移頻鍵控最小移頻鍵控(MSK)(MSK)、高斯濾波最小移頻鍵控高斯濾波最小移頻鍵控(G

31、MSK)(GMSK)和和平滑調(diào)頻平滑調(diào)頻(TFM)(TFM)線性調(diào)制技術線性調(diào)制技術四相移相鍵控四相移相鍵控(QPSK)(QPSK)和十六狀態(tài)正交調(diào)幅和十六狀態(tài)正交調(diào)幅(16QAM)(16QAM)等。等。5 5、 傳輸技術傳輸技術調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與解調(diào)載噪比載噪比: :用來標示載波與載波噪音關系的標準測量尺度，用來標示載波與載波噪音關系的標準測量尺度，通常記作通常記作CNRCNR或者或者C/N(dB)C/N(dB)。C/N = 10 lg(Pc/Pn)C/N = 10 lg(Pc/Pn)載噪比與信噪比相似為表示網(wǎng)絡信道載噪比與信噪比相似為表示網(wǎng)絡信道質(zhì)量的尺度。質(zhì)量的尺度。信噪比通常在實際應用中

32、使用。載噪比則用信噪比通常在實際應用中使用。載噪比則用于衛(wèi)星通訊系統(tǒng)中。于衛(wèi)星通訊系統(tǒng)中。最佳的天線排列可以得到最佳載噪比最佳的天線排列可以得到最佳載噪比值。值。 載干比（干擾保護比）：載干比（干擾保護比）：指接收到的有用信號電平與所有指接收到的有用信號電平與所有非有用信號電平的比值，載干比是反映電子通訊的信號在非有用信號電平的比值，載干比是反映電子通訊的信號在空間傳播的過程中，接收端接收信號好壞的比值，用空間傳播的過程中，接收端接收信號好壞的比值，用C/IC/I表示。表示。信噪比信噪比: :是在接收機接收到信號經(jīng)各級放大、解調(diào)最終到是在接收機接收到信號經(jīng)各級放大、解調(diào)最終到達終端（如揚聲器）

33、上的信號與噪聲的比值其靈敏度的好達終端（如揚聲器）上的信號與噪聲的比值其靈敏度的好壞與接收機本身的性能關系極大?？己私邮侦`敏度大小是壞與接收機本身的性能關系極大。考核接收靈敏度大小是用信噪比（用信噪比（S/NS/N）為依據(jù)。信噪比越大）為依據(jù)。信噪比越大, ,聽的效果越好。聽的效果越好。 盡管盡管MSKMSK信號已具有較好的頻譜和誤比特率性能，但仍信號已具有較好的頻譜和誤比特率性能，但仍不能滿足功率譜在相鄰頻道取值不能滿足功率譜在相鄰頻道取值( (即鄰道輻射即鄰道輻射) )低于主瓣低于主瓣峰值峰值60dB60dB以上的要求。這就要求在保持以上的要求。這就要求在保持MSKMSK基本特性的基本特性

34、的基礎上，對基礎上，對MSKMSK的帶外頻譜特性進行改進，使其衰減速的帶外頻譜特性進行改進，使其衰減速度加快。度加快。MSKMSK信號可由信號可由FMFM調(diào)制器來產(chǎn)生，由于輸入二進制非歸零調(diào)制器來產(chǎn)生，由于輸入二進制非歸零脈沖序列具有較寬的頻譜，從而導致已調(diào)信號的帶外衰脈沖序列具有較寬的頻譜，從而導致已調(diào)信號的帶外衰減較慢。如果將輸入信號經(jīng)過濾波以后再送入減較慢。如果將輸入信號經(jīng)過濾波以后再送入FMFM調(diào)制，調(diào)制， 必然會改善已調(diào)信號的帶外特性。必然會改善已調(diào)信號的帶外特性。GMSKGMSK信號就是通過在信號就是通過在FMFM調(diào)制器前加入高斯低通濾波器調(diào)制器前加入高斯低通濾波器( (稱為稱為預

35、調(diào)制濾波器預調(diào)制濾波器) )而產(chǎn)生的。而產(chǎn)生的。高斯濾波最小移頻鍵控高斯濾波最小移頻鍵控(GMSK)-GSM-R(GMSK)-GSM-R系統(tǒng)采用系統(tǒng)采用GMSK GMSK 調(diào)制基本原理調(diào)制基本原理bBtth2ln2)exp()(222高斯低通濾波器的沖擊響應為高斯低通濾波器的沖擊響應為Bb為高斯濾波器的3 dB帶寬。 分集原理：接收多個經(jīng)過多徑信道的獨立的信分集原理：接收多個經(jīng)過多徑信道的獨立的信號，這樣所有信號發(fā)生相同衰落的概率就會減號，這樣所有信號發(fā)生相同衰落的概率就會減少，接收分集通過組合或者是選擇最佳信號的少，接收分集通過組合或者是選擇最佳信號的方法來提高接收質(zhì)量，通常接收端的信噪比可

36、方法來提高接收質(zhì)量，通常接收端的信噪比可以提高以提高20dB30dB20dB30dB。分集接收分集接收解決多徑衰落解決多徑衰落兩種處理方法兩種處理方法: :一種是選擇信噪比最大的信號，一種是選擇信噪比最大的信號，一種是最大比率合并信號。一種是最大比率合并信號。選擇分集就是選擇各條分集支路中瞬時信噪比最選擇分集就是選擇各條分集支路中瞬時信噪比最大的那條支路作為接收信號。選擇分集只需在接大的那條支路作為接收信號。選擇分集只需在接收機處使用一個附加監(jiān)測臺和一個天線切換開關收機處使用一個附加監(jiān)測臺和一個天線切換開關就可以實現(xiàn)。它的缺點是不能在同一時刻使用所就可以實現(xiàn)。它的缺點是不能在同一時刻使用所有的

37、支路。有的支路。最大比率合并的方法利用了所有支路，在每一時最大比率合并的方法利用了所有支路，在每一時刻都可以實現(xiàn)最大信噪比。最大比率合并采用同刻都可以實現(xiàn)最大信噪比。最大比率合并采用同相和加權(quán)的方式。相和加權(quán)的方式。頻率分集：頻率分集：承載相同信息的信號用多個載波傳送，這承載相同信息的信號用多個載波傳送，這些載波不能使用連續(xù)的頻率，他們之間的頻率間隔應些載波不能使用連續(xù)的頻率，他們之間的頻率間隔應該大于等于信道的相干帶寬。頻率分集常用于寬帶、該大于等于信道的相干帶寬。頻率分集常用于寬帶、微波、點對點系統(tǒng)。微波、點對點系統(tǒng)。 缺點：缺點：頻譜資源的浪費頻譜資源的浪費空間分集：空間分集：采用多個天

38、線進行接收，使每個天線之間采用多個天線進行接收，使每個天線之間相隔半波長的整數(shù)，這樣可以將天線置于非相關衰落相隔半波長的整數(shù)，這樣可以將天線置于非相關衰落模式，如果一個天線接收到的信號處于深衰落，另一模式，如果一個天線接收到的信號處于深衰落，另一個天線接收的信號極有可能衰落很小。個天線接收的信號極有可能衰落很小。 優(yōu)點：優(yōu)點：減小同頻干擾。減小同頻干擾。 缺點：缺點：多個天線的接收使得設備的成本大大提高多個天線的接收使得設備的成本大大提高分集的類型分集的類型時間分集：時間分集：用不同的時隙來傳送承載相同信息用不同的時隙來傳送承載相同信息的信號。同樣，連續(xù)時隙的間隔要大于信道的的信號。同樣，連續(xù)

39、時隙的間隔要大于信道的相干時間。相干時間。極化分集：極化分集：用水平極化和垂直極化方式傳輸?shù)耐盟綐O化和垂直極化方式傳輸?shù)耐恍盘柧哂蟹窍喔伤ヂ浣y(tǒng)計特性。極化分集的性一信號具有非相干衰落統(tǒng)計特性。極化分集的性能與環(huán)境密切相關，一般可通過分析信號的互相能與環(huán)境密切相關，一般可通過分析信號的互相關值和交叉極化鑒別度（關值和交叉極化鑒別度（XPDXPD）來衡量極化分集）來衡量極化分集的性能。天線的不同配置會產(chǎn)生不同的互相關值的性能。天線的不同配置會產(chǎn)生不同的互相關值和和XPDXPD值。值。均衡器通常采用訓練模式來估計信道的特性，在傳均衡器通常采用訓練模式來估計信道的特性，在傳輸之前先獲得信道畸變以

40、及衰減特性，然后利用這輸之前先獲得信道畸變以及衰減特性，然后利用這些信息去糾正接收到的信號。均衡器常被放在接收些信息去糾正接收到的信號。均衡器常被放在接收機的基帶或中頻部分實現(xiàn)。機的基帶或中頻部分實現(xiàn)。自適應均衡器：能夠?qū)崟r地跟蹤移動信道時變特性自適應均衡器：能夠?qū)崟r地跟蹤移動信道時變特性的均衡器，其實質(zhì)是一個時變的濾波器，濾波器的的均衡器，其實質(zhì)是一個時變的濾波器，濾波器的系數(shù)要根據(jù)信道的變化不斷地調(diào)整。系數(shù)要根據(jù)信道的變化不斷地調(diào)整。自適應算法：最小均方（自適應算法：最小均方（LMSLMS）算法、迫零算法或均）算法、迫零算法或均方差（方差（MSEMSE）算法）算法 均衡原理：均衡原理：在帶

41、寬受限的數(shù)字信道中，多徑效應會造成在帶寬受限的數(shù)字信道中，多徑效應會造成碼間干擾產(chǎn)生誤碼，均衡就是一項用來克服碼間干擾的碼間干擾產(chǎn)生誤碼，均衡就是一項用來克服碼間干擾的技術。技術。信道均衡信道均衡加權(quán)系數(shù)誤差信號加權(quán)平均后得到的輸出信號輸入信號發(fā)送信號的某種已知特性自適應均衡器的實現(xiàn)自適應均衡器的實現(xiàn)（1 1）頻域均衡器：）頻域均衡器：分為幅度均衡器和群時延均衡器，一般分為幅度均衡器和群時延均衡器，一般設在接收濾波器輸出，在頻域進行均衡，使幅頻特性和設在接收濾波器輸出，在頻域進行均衡，使幅頻特性和時延特性變得平坦，或者使總特性均衡到一個規(guī)定的限時延特性變得平坦，或者使總特性均衡到一個規(guī)定的限值

42、之內(nèi)。值之內(nèi)。（2 2）時域均衡器：）時域均衡器：在時域進行補償，直接校正沖擊響應。在時域進行補償，直接校正沖擊響應。 橫向均衡器的原理：橫向濾波器的位置在基帶濾波器橫向均衡器的原理：橫向濾波器的位置在基帶濾波器之后，由一條帶抽頭的延時線構(gòu)成。抽頭間隔等于碼之后，由一條帶抽頭的延時線構(gòu)成。抽頭間隔等于碼元周期，每個抽頭的延時信號經(jīng)過加權(quán)迭加后輸出，元周期，每個抽頭的延時信號經(jīng)過加權(quán)迭加后輸出，其形式與有限沖擊響應濾波器相同，輸出信號經(jīng)過抽其形式與有限沖擊響應濾波器相同，輸出信號經(jīng)過抽樣送往判決電路。樣送往判決電路。 采用采用DTX DTX 方式的目的：降低空中總的干擾電方式的目的：降低空中總的

43、干擾電平平( (約降低網(wǎng)路干擾功率約降低網(wǎng)路干擾功率40%)40%)，提高系統(tǒng)效率；，提高系統(tǒng)效率；節(jié)省無線發(fā)信機電源的耗電，尤其是移動臺。節(jié)省無線發(fā)信機電源的耗電，尤其是移動臺。基本概念基本概念話音激活檢測（話音激活檢測（VADVAD）：）：指話音編碼器產(chǎn)指話音編碼器產(chǎn)生的每生的每20ms 20ms 幀是否含有或不含有話音。幀是否含有或不含有話音。話音的不連續(xù)傳輸（話音的不連續(xù)傳輸（DTXDTX）舒適噪聲：舒適噪聲：在在GSM GSM 系統(tǒng)中的系統(tǒng)中的DTX DTX 方式并不意味方式并不意味著在話音間隙期簡單地關閉發(fā)信機，它要求在著在話音間隙期簡單地關閉發(fā)信機，它要求在發(fā)信機關閉之前，必須把

44、發(fā)端背景噪聲的參數(shù)發(fā)信機關閉之前，必須把發(fā)端背景噪聲的參數(shù)傳給收端，并且在話音間隙期間，也要每隔一傳給收端，并且在話音間隙期間，也要每隔一定時間開啟發(fā)信機，將發(fā)端新的參數(shù)傳給收端。定時間開啟發(fā)信機，將發(fā)端新的參數(shù)傳給收端。收端利用這些參數(shù)，人為地再生與發(fā)端類似的收端利用這些參數(shù)，人為地再生與發(fā)端類似的噪聲，這就是通常所稱的噪聲，這就是通常所稱的“舒適噪聲舒適噪聲”。不連續(xù)傳輸規(guī)則：不連續(xù)傳輸規(guī)則：不傳輸?shù)男蛄兄?，所傳輸不傳輸?shù)男蛄兄?，所傳輸?shù)淖詈笠粠仨毷鞘孢m噪聲幀，其他所有的舒的最后一幀必須是舒適噪聲幀，其他所有的舒適噪聲幀由適噪聲幀由BTS BTS 根據(jù)一定的同步規(guī)則而決定傳根據(jù)一定的同步規(guī)則而決定傳送或不