gsmr 系统的无线覆盖理论分析

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1、《2007年铁路通信、信号、信息专业工程设计年会》论文集GSM-R系统的无线覆盖理论分析中铁二院通号处通信所吴浠桥段永奇熊杰摘要：GSM-R是专门为铁路通信设计的综合专用数字移动通信系统，能满足列车运行速度为0~500km/h的无线通信要求,安全性好。GSM-R的无线覆盖是影响GSM-R系统的重要因素，GSM-R无线覆盖包括基站和直放站的覆盖距离。关键词：GSM-RHata模型直放站时延序论GSM-R是为满足铁路应用而开发的数字无线通信系统,它完全汲取了GSM多年来的发展成果,又专门针对铁路的各种不同需求开发了许多专用功能。GSM-R是专门为铁路通信设计的综合专用数字移动通信系

2、统，它基于GSM的基础设施及其提供的语音调度业务(ASCI)，其中包含增强的多优先级预占和强拆(eMLPP)、语音组呼(VGCS)和语音广播(VBS)，并提供铁路特有的调度业务。同时GSM-R能满足列车运行速度为0~500km/h的无线通信要求,安全性好,可作为信号及列控系统的传输平台。为了消除覆盖盲区，扩大基站覆盖范围，根据铁路沿线光纤资源丰富的有利条件，工程中采用了大量的光纤直放站。合理使用光纤直放站，不仅有利于GSM-R网络的顺利开通，而且能够节省工程建设的投资。影响GSM-R的通信质量重要因素是GSM-R的无线覆盖，无线信道的复杂和多变给GSM-R系统的设计带来极大的挑

3、战。影响GSM-R通信环境的因素是多方面的，如物理地形、建筑物、植被、天气情况和人为干扰等；同时GSM-R网络中，要求BS-MS-BS的传输时延也会对基站覆盖范围有一定的限制。1.GSM-R中基站的传播模型当MS和基站的距离逐渐增加时，所收到的信号会越来越弱，原因是发生了路径损耗，路径损耗不仅与载频频率、传播速度有关，而且还与传播的地形和地貌有关。在实际计算传播损耗时，往往根据场强变化的测量结果来建立数学模型，再通过数学模型估算传播损耗的范围，从而确定网络的覆盖。GSM-R移动通信中最常用的模型为Okumura-Hata模型。这种模型的适用条件：a、频率150～1500MHz。

4、b、基站天线有效高度h为30～200m。bc、Ms天线高度h为1～10m。d、通信距离1～35Km。m在城区Hata模型的中值路径损耗的公式为：Lb城=+69.5526.16lgfh−13.82lgbb−+−a(hm)(44.96.55lg)(lg)hd其中MS天线修正因子⎧(1.1lg×−×−×−fh0.7)(1.56lgf0.8)中小城市⎪mah()=⎨m2⎪3.2lg（××[411.75×h）]　−.97400

5、文集条件：GSM-R的频率为900MHz，基站天线高度为30m，移动台高度为4m。507090110130150408011201400123456(km)0123456(km)图1大城市的路径损耗图2小城市的路径损耗根据Hata模型中值路径损耗和不同的修正因子,得到不同的地形损耗。（1）郊区2郊区校正因子：Kfmr=−+(2(lg(/28))5.4)40801201600123456(km)图3郊区的路径损耗（2）农村开阔地2农村开阔地校正因子：Qf=−−+(4.78[lg]f18.33lg40.94)0（3）农村准开阔地农村准开阔地校正因子：QQ=+5.5r068《2007

6、年铁路通信、信号、信息专业工程设计年会》论文集206010014020601001200123456(km)0123456(km)图4农村开阔地的路径损耗图5农村准开阔地的路径损耗2．基站与直放站的时延和覆盖距离GSM-R网络中，要求BS-MS-BS的传输时延小于233μS，因此对基站覆盖范围有一定的限制。空中电波要求小于34.5km，光纤中传播要求小于23km，对于铁路GSM-R网络来说，时间提前量基本上不存在限制。但是，光纤直放站存在另一个重要的时延限制，即多径时延限制。直放站信号实际上可以被认为是时延较大、强度较高的基站信号的多径成分，当基站信号切换到直放站信号或同一小区

7、的两个直放站之间切换时，要求两路信号C/R值不大于9dB时，时延差不应大于15μS。（1）基站与直放站均采用全向空间波覆盖假设基站的高度为30m，功率为40W。光纤直放站的高度为25m，功率为10W，移动基站高4m。D为BTS与光纤直放站距离，D1为两信号差为9db时，移动台距离BTS的距离,D2＝D－D1。BTS空间波信号到达A点的时延为：Tb＝D1*3.333μS。BTS射频信号经光纤直放站、光纤和空间到达A点的时延：Tr＝Dr＋Df＋D2*3.333μS其中：Df＝D*5μS根据两路信