GSM-R无线网络的频率规划

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1、摘要　文章在分析GSM-R无线网络的频率分配原则和频率复用距离的基础上，对三种常见GSM-R无线网络的组网方式的频率规划进行了探讨。1、引言　　GSM-R系统属于铁路运输指挥专用综合移动通信系统，其网络和业务具有调度通信网络要求的封闭性、安全性、可靠性和实时性特征。GSM-R是基于GSM技术解决铁路通信的新技术，在常规业务方面延续了GSM特点，GSM-R网络规划技术也同GSM技术大致相同，但是由于铁路覆盖和铁路业务需求有其自身的特点，因此GSM-R系统的网络规划和GSM技术会有所不同，而频率规划是目前GSM制式网络规划的重要环节，良好的频率规划是网络质量的基础，本文将就GSM-R频率规划的相关

2、问题进行分析。2、GSM-R工作频段及频率分配和规划原则　　（1）工作频率　　采用900MHz工作频段，885MHz～889MHz（移动台发，基站收）、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。按等间隔频道配置的方法，共有21个载频。频道序号从999～1019，扣除低端999和高端1019做为隔离保护，实际可用频道19个，频道序号为1000～1018。频道序号和频道标称中心频率的关系为：　　fL(n)=890.000MHz+(n-1024)×0.200MHz　　（移动台发，基站收）　　fH(n)=fL(n)+45

3、MHz　　（基站发，移动台收）　　n=999～1019　　（2）频率分配原则　　频道分配应考虑同频道干扰、邻频道干扰和互调干扰等因素，并使载干比满足以下要求：　　同频道载干比：控制信道及列控业务信道C/I≥12dB，其他业务信道所在频率的C/I≥9dB。　　邻频道载干比：C/I≥-6dB。　　偏离载波400kHz时的干扰保护比：C/I≥-38dB。　　（3）频率规划基本原则　　良好的网络结构是一个良好频率计划的基础。在进行一定区域内的频率规划时，一般采用地理分片的方式进行，但需要在分片交界处预留一定频点（频率足够使用时）或进行频点划分。交界处的选择尽量避开热点地区或组网复杂区。　　不管采用何种

4、方式进行频率规划，一般需要遵循以下原则：　　（1）同基站内不允许存在同频频点；　　（2）同一小区内BCCH和TCH的频率间隔最好在400k以上；　　（3）没有采用跳频时，同一小区的TCH间的频率间隔最好在400k以上；　　（4）非1×3复用方式下，直接邻近的基站避免同频（即使其天线主瓣方向不同，旁瓣及背瓣的影响也会因天线及环境的原因而难以预测）；　　（5）考虑到天线挂高和传播环境的复杂性，距离较近的基站应尽量避免同频相对。3、频率复用距离计算　　蜂窝系统容量受无线带宽的限制，频率必须进行复用才能满足一定区域内的容量需求。在同等区域内，频率复用距离越宽松，同邻频干扰越小，但容量也小；频率复用越紧

5、密，虽然容量得到一定的提升，但随之带来了同邻频干扰的上升。控制复用频点的相互干扰是频率规划中的关键。　　频率复用距离可根据GSM-R系统的载干比要求进行分析计算。　　假设C是信号有用功率，I是干扰信号的功率，在一个系统中，同频干扰可能有多个，先假设共有K个干扰源，每个干扰用IK表示，K的取值从1～K，那么同频信号的载干比就可以表示为：　　　（1）　　按照无线信号传播理论，信号在空间按照接收位置到发射位置的幂指数下降，假设天线的辐射功率为PT，在距离发射天线位置d处接收到平均信号功率Pd可以由下面公式表示：　　　（2）　　A为一个常数；n为传播指数，取值范围在2～4之间，随着环境不同取值不同。服

6、务基站的干扰I都是其余同频基站信号的总和，在PT取值都一定的情况下，式（1）中干扰信号强度Ik都可用式（3）表示：　　　（3）　　而服务基站服务范围有用信号应该以服务小区半径边缘来表示，即C可以表示为：　　　（4）　　根据以上分析C/I可以用距离参数进行归一化表示：　　　（5）　　根据GSM-R小区线状覆盖的不同方案可根据式（5）导出不同的计算公式。　　（1）单小区单方向覆盖方案　　单小区单方向和正常的GSM网络基站没有区别，就是一个小区一个方向，例如某处需要两个小区，两个方向应用各自的天线，馈线等天馈合路系统，如图1所示。该方案主要会造成系统切换次数的增加，切换次数的增加就意味着系统性能将受

7、到影响。图1　单小区单方向示意图　　假设在GSM～R系统中，相隔N个基站可以复用同一频点，基站间的距离d可表示为：　　　（6）　　其中dh为切换距离，其值大小取决切换时间和列车的最高时速要求。　　将式（6）代入式（5），则：　　 （7）　　（2）功分器单小区双方向覆盖方案　　单小区双方向就是一个小区分裂为两个方向，不同方向用不同天馈，在数据配置上为一个小区，实现单小区双方向需要增加外置设备功分器，