gsm-r系统无线网络频率规划方法研究及应用

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1、引言通过图1．1可以看出GSM．R系统能够提供比较完善铁路专用移动通信通信系统的业务体系。青藏线、大秦线的成功经验证明了GSM．R符合中国铁路发展实际需求，具有强大生命力且可持续发展。1．1．2频率规划概述1．1．2．1我国GSM．R频带分配GSM．R采用了900MHz工作频段。其中上行频率区间为885MHz．889MHz(移动台发，基站收)，下行频率区间为930MHz．934MHz(基站发，移动台收)。共4MHz频率带宽。双工收发频率间隔45MHz，相邻频道间隔为200kHz。按等间隔频道配置方法共有21个载频。频道序号从999

2、．1019，扣除999和1019作为隔离保护，实际可用频道数为19，频道序号为1000．1018。如图1．2所示。频率／MHzDownlink930934935954960Uplink885889890909915．

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6、}㈠：■㈠{+!i一-．‘．l：：(绝对无线频率信道号)99、9一。1019、0一．、，⋯．一蹿一．。⋯⋯J24GSM-R使用频段中国移动使用频段中国联通使用频段(可用频道数19)(可用频道数94)(可用频道数29)图l-2我国GSM900频带分配示意图Fig．1-2frequencydistributiono

7、fGSM900inChinaGSM900蜂窝系统采用的双工方式是频分双工(FDD)，双工频率间隔均为45MHz。在频带分配方面，GSM．R应注意以下几点：1)我国GSM．R系统频率带宽小于公众网络GSM900频段带宽。2)我国885～889／930～934MHz频段为铁路GSM-R系统与中国移动公众移动通信系统按地域公用【钔。GSM-R使用该频段的地域范围是：在直辖市、省会城市和计划单列市的城区，GSM-R系统协调的覆盖范围应小于铁路轨道两侧各2kin；在其他地域协调的覆盖范围应小于铁路轨道两侧各6km。3)绝对无线频率信道号(A

8、RFCN)和频道标称中心频率计算公式如下：GSM公网：Z(甩)--890MHz+nx0．2MHz五(万)=f(n)+45MHz(1-1)GSM-R9网：Z(刀)=890MHz+(玎一1024)×0．2MHz五(以)=石0)+45MHz(1—2)其中，Z0)为上行信道频率、fh(n)为下行行道频率，n为ARFCN。本文中表示频道的方法均采用ARFCN，后面涉及到相关描述时不再重新说明。3北京交通人学硕十学位论文1．1．2．2GSM系统频率规划发展现状频率规划是提高系统容量的最根本的措施，其核心问题是频率规划算法。算法的研究主要有频率

9、分配(FAP，FrequencyAssignmentProblem)和信道分配(CAP，ChannelAssignmentProblem)两方面。伴随GSM技术前所未有的发展速度，GSM系统频率规划技术已相当成熟，国内外许多学者对频率规划算法已进行大量的研究。早期应用的FAP、CAP算法是着色算法(GCA)15】【61，也是研究较广泛的频率分配算法。随着研究深入，模拟退火算法(SA)【7】【引、神经网络算法(NNA)【9】【lo】、遗传算法(GA)【川【12】、MonteCarlo方澍131等也被引入用以解决FAP和CAP，并取得

10、良好的效果。文献【14】在对FAP进行理论分析的基础上给出了几种常用算法的框架，这些算法包括：模拟退火算法(SA)、遗传算法(GA)、神经网络(NN)多面体算法等，并指出各种算法有各自的适用范围。国内外各大移动通信系统制造商和通信软件公司一般也拥有自己的频率规划商用软件，例如爱立信公司(Ericsson)TCP规划软件、诺基亚公司(Nokia)NetAct规划软件、摩托罗拉(Motorola)公司NetPlan规划软件、华为公司的U．net规划软件、中兴公司的PlanMaster规划软件、国际移动通信(香港)有限公司(MSI)的P

11、lanet规划软件、法国Forsk通信软件公司ATOLL规划软件、Aircom公司的Enterprises规划软件、百林公司的NeSTGSM规划软件等。这些商用软件在各自都有自己的频率规划算法，早期爱立信公司的TCP规划软件采用的是一种被称为智能本地搜索的启发式算法，算法中的费用函数由载波间的同频干扰和邻频干扰，打破频点间隔的费用，重新调整的费用以及分配给载波的权重等构成。算法以费用函数对频率分配进行评价，在执行过程中，算法通过不断调整频率规划使费用函数降至最小，即将网络的干扰减到最小【l51。随着3G技术不断发展，许多厂家采用了

12、MonteCarlo算法1161，当然在具体算法实现上是存在一定区别。1．2本课题研究意义当前我国GSM．R发展已经较好的完成了第一阶段三条实验线路的系统平台建设及运营使用，并着手开展第二阶段“四纵四横”客运专线建设。从GSM．R三条试验线路的成功