gsm-r网络载干比概率研究

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1、对于GSM．R系统，要求主控制信道及列控业务信道所在频率的载干比C／I≥12dB，话音信道和非安全类电路域数据信道所在频率的载干比C／I≥9扭，分组域数据信道频率的载干比C／I≥12扭。这样便涉及到一个问题：在GSM．R系统中，使用原有方法计算出的载干比值对应实际情况中，满足载干比要求的概率是多少?通过计算出相应的概率值，可以判断出原有的网络规划是否满足铁路专用通信的要求，从而进一步的指导网络规划和优化。这样在保证满足列车控制、调度命令等安全数据正确无误的传输前提下，可以提高频率利用效率，降低网络初期建设费用(通

2、过设置合适的小区半径，频率利用方案，使得基站，铁塔等硬件数目达到最优)。对于我国的铁路建设有着重要的安全和经济意义。1．2研究现状在GSM．R系统载干比概率研究方面，由于国内2002年刚刚确定采用GSM．R技术，所以研究并不是很多。参考文献[3】针对GSM．R单干扰源同频载干比概率进行了研究，但是研究局限于单干扰源情况，且只考虑了有用信号和干扰信号在小尺度范围内均服从瑞利分布这一种情况。UIC在1998年正式确定采用GSM．R作为列车控制信息传输的技术体系，在实际工程应用中尚没有考虑载干比概率，而是在网络初期设计

3、中，对于小区边缘载干比指标，在9dB或是12dB基础上再加上若干dB余量14J。国外在载干比概率研究上，研究较为深入且广泛。在只考虑阴影衰落影响的情况，由于阴影衰落服从对数正态分布，如果有多个干扰信号，则需要对多个服从对数正态分布的干扰信号功率之和的概率进行求解。Fenton【5】，Schwartz．Yeh[61，Beaulieu．Xie[7】等针对这个问题，认为可以通过一个单独的对数正态分布来近似这几个对数正态的干扰信号的功率之和，并提供了不同的方法以确定这个对数正态分布的参数。而Falle，81，Bensli

4、IIlaIle【9】，Scheleherllo】等人使用不同的方法，在给定条件下直接计算出相应的混合概率函数。这些方法都可以在一定程度上近似多个对数正态干扰信号的功率和，但是当干扰信号的数目增加时，近似程度都有所下降。在结合阴影衰落和快衰落影响的情况下，由于多径，接收信号瞬时包络服从瑞利分布或是莱斯分布。需要对这两种情况分别进行讨论。Linna泡【11】，Arnbak[12】等人考虑有用信号和干扰信号包络服从瑞利分布情况，给出了相应的概率密度表达式，但是并没有考虑有用信号和干扰信号之间的相关系数是否会对概率产生影

5、响这个问题。对于莱斯分布，M．Safak[131A．Safak[141，Austintl61等对于有用信号和干2扰信号非相关的情况下的概率密度表达式进行了讨论，其中【13】还讨论了有用信号和干扰信号之间的相关系数对于概率的影响，但是其结论同【15】相矛盾。1．3本文主要研究内容本文以电波传播理论为基础，在深入分析电波传播中尺度阴影衰落和小尺度的快衰落的基础上，结合GSM．R特定的使用频段和其电磁环境复杂性针对GSM．R系统载干比概率问题进行研究，主要工作如下：1．针对GSM—R系统的线状覆盖特性，分析了GSM．R

6、系统中频率复用所带来的同频干扰和邻频干扰问题。2．推导了只考虑经过阴影衰落的信号接收功率概率密度表达式和结合阴影衰落和快衰落后，信号瞬时接收功率概率密度表达式，以此作为载干比概率研究的基础。3．在只考虑阴影衰落条件下，推导出相应的满足载干比要求的概率密度，并进行仿真。4．考虑快衰落的影响，推导出有用信号包络和干扰信号包络均服从瑞利分布情况下和有用信号包络服从莱斯分布、干扰信号包络服从瑞利分布情况下满足载干比要求的概率密度。并探讨了有用信号和干扰信号之间的相关系数对于载干比概率的影响。2无线信道传播特性无线通信系统

7、的性能主要是受到移动无线信道的制约【17】。而与其他的通信信道相比，无线信道是最为复杂的一种。电波传播的主要方式是空间波，即直射波、折射波、散射波以及它们的合成波。信号通过无线信道时会受到各种衰落的影响，一般而言接收信号的功率可以表示为：P(d)=ldI“s(d)R(d)(2—1)其中，d表示移动台与基站的距离向量，IdI表示移动台与基站的距离。根据上式，无线信道对于信号的影响可以分为三种：1)电波在自由空间内的路径损耗矧一，也称为大尺度衰落；2)阴影衰落s(d)，由于传播环境的地形起伏、建筑物和其他障碍物对地波

8、的阻挡或遮蔽而引发的衰落，也成为中尺度衰落；3)快衰落R(d)，由于无线电波在空间传播会存在反射，绕射和衍射等情况，因此造成信号经过多条路径达到接收端，使得每个信号分量的时延，衰落和相位都不相同，从而导致在接收端进行多信号分量叠加时会产生衰落。下面我们对这三种情况分别进行介绍。2．1路径损耗无线通信系统中电波传播的实际情况是复杂多变的，很难用一套完整的理论模型和公式来分析