數(shù)字直放站在GSM-R系統(tǒng)應(yīng)用中的技術(shù)分析

蘭建伙

摘要：本文筆者對數(shù)字直放站在GSM-R系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)行了研究分析，并在文章中指出了數(shù)字直放站在GSM-R系統(tǒng)應(yīng)用的價值，并以具體工程實(shí)例總結(jié)了數(shù)字直放站在GSM-R系統(tǒng)中的技術(shù)應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：數(shù)字直放站;GSM-R系統(tǒng);技術(shù)應(yīng)用

中圖分類號：U285? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? 文章編號：1672-9129（2020）02-0044-02

Abstract： in this paper， the author studies and analyzes the application of digital repeater in gsm-r system， and points out the value of digital repeater in gsm-r system， and summarizes the technical application of digital repeater in gsm-r system with a concrete engineering example.

Key words： digital repeater; GSM - R system; Technology application

前言：GSM-R系統(tǒng)是指我國鐵路網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，是我國鐵路無線通信系統(tǒng)國的重要組成部分。而數(shù)字直放站在GSM-R系統(tǒng)當(dāng)中的應(yīng)用，能夠有效的解決GSM-R系弱場干擾和噪音疊加的問題。數(shù)字直放站在GSM-R系統(tǒng)改造中應(yīng)用，能夠有效的降低數(shù)字傳輸噪音、增強(qiáng)數(shù)字傳播線性功率，從而提升GSM-R通信網(wǎng)的傳輸質(zhì)量。所以，當(dāng)前對于數(shù)字直放站在GSM-R系統(tǒng)中的應(yīng)用研究十分重要。

1? 數(shù)字直放站在GSM-R系統(tǒng)應(yīng)用的價值

1.1提升組網(wǎng)靈活性。數(shù)字直放站應(yīng)用于GSM-R系統(tǒng)當(dāng)中，提升了GSM-R系統(tǒng)組網(wǎng)的靈活性。在數(shù)字直放站應(yīng)用后，GSM-R系統(tǒng)的信號分路和合路都能夠采用數(shù)字方法進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。在數(shù)字直放站應(yīng)用后，系統(tǒng)上行分路能夠利用比特流的復(fù)制，而下行合路也通過數(shù)字實(shí)現(xiàn)，而在數(shù)字化分路與合路的過程中，系統(tǒng)中的信號干擾性相對比較低，且沒有消耗，從而能夠減少上行合路噪音。所以，與傳統(tǒng)直放站相比，數(shù)字直放站支持更多靈活的組網(wǎng)方式，包括星型組網(wǎng)方式、鏈型組網(wǎng)方式以及環(huán)形組網(wǎng)方式多種。

1.2擴(kuò)大覆蓋范圍。數(shù)字直放站在GSM-R系統(tǒng)中應(yīng)用，擴(kuò)大了信號功率的覆蓋范圍[1]。數(shù)字直放站相比，功率更大，信號覆蓋面積更廣。數(shù)字直放站中采用了數(shù)字技術(shù)對傳播信號進(jìn)行處理，從而對信號傳播過程中的失真問題進(jìn)行有效的補(bǔ)償，從而在一定程度上增加了信號傳播的功率。數(shù)字直放站的信號傳播功率可以達(dá)到60W，而不同直放站的輸出功率最大僅為20W，一般功率普遍在2-7W左右?？梢?，持員工的積極性，提高員工的凝聚力，從源頭上提高安裝質(zhì)量。

數(shù)字直放站的傳播功率是普通直放站傳播功率的3-9倍左右，所以其傳播距離更遠(yuǎn)、信號傳播效果更好，也具有更廣的傳播覆蓋面積。

1.3降低干擾。數(shù)字直放站在GSM-R系統(tǒng)當(dāng)中應(yīng)用，能夠有效的降低數(shù)字信號傳播干擾。通過數(shù)字直放站數(shù)字處理技術(shù)的應(yīng)用，方便了直放站對傳播信號的控制。在數(shù)字直放站應(yīng)用中，將各直放站進(jìn)行有效連接，并利用數(shù)字直放站的延時信號控制，實(shí)現(xiàn)多徑信號傳輸?shù)母蓴_降低。GSM-R系統(tǒng)在進(jìn)行多徑信號傳播的過程中，各數(shù)字直放站能夠同時發(fā)出多徑信號，并對發(fā)送信號進(jìn)行調(diào)整，保證信號在15 vs 之內(nèi)不受到多徑信號的干擾，從而實(shí)現(xiàn)干擾性能提升。

1.4降低噪聲。GSM-R系統(tǒng)應(yīng)用數(shù)字直放站之后，可以有效的降低信號傳播噪音。在數(shù)字直放站應(yīng)用中，處理技術(shù)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號處理，直放站將模擬射頻型號也轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，從而可以有效的減少近端機(jī)和遠(yuǎn)端機(jī)信號傳輸?shù)脑胍?。首先，在?shù)字信號處理過程中，遠(yuǎn)端機(jī)光模塊、尾纖連接 、長途光纖的信號傳播可以有效的失真控制，從而提升信號傳播質(zhì)量，減少信號雜音，從而減少信號噪音。其次，在近端機(jī)信號處理中，數(shù)字處理信號強(qiáng)度更大，對于信號傳輸?shù)氖д嫘詭缀鯙榱?，所以有效的減少了近端機(jī)信號傳輸噪音。

2? 數(shù)字直放站在GSM-R系統(tǒng)應(yīng)用中的技術(shù)

2.1工程實(shí)例。本工程為A鐵路段通信工程施工，A鐵路段位于我國S省，鐵路段的線路全長為268.11km，A鐵路段中包括140座橋梁，總長度達(dá)到12.2km。并且地形多為山地和丘陵地帶，所以A鐵路段中隧道工程也比較多，總計共有隧道90座，隧道總長度達(dá)到了33.01km。所以，整個A鐵路的橋梁和隧道比例為17%左右，而橋梁和隧道工程也是影響橋梁隧道信號傳輸?shù)闹饕蛩刂?。另外，由于丘陵地勢比較密集，所以A鐵路段內(nèi)的隧道排列比較密集，對于無線信號的傳輸也造成了一定的干擾，以下是本鐵路段工程GSM-R系統(tǒng)中數(shù)字直放站應(yīng)用的具體總結(jié)。

2.2技術(shù)方案。

（1）數(shù)字直放站工作原理設(shè)計。在本工程GSM-R系統(tǒng)數(shù)字直放站設(shè)計方案中，首先是對工作原理進(jìn)行設(shè)計。其主要內(nèi)容包括以下幾個方面;1.GSM-R系統(tǒng)數(shù)字直放站組成包括近端機(jī)、遠(yuǎn)端機(jī)、操作維護(hù)設(shè)備等組成，如圖1為GSM-R系統(tǒng)數(shù)字直放站結(jié)構(gòu)示意圖。2.在數(shù)字光纖直放站設(shè)計中，采用無線電技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，并設(shè)計將GSM-R系統(tǒng)的近端機(jī)信號進(jìn)行數(shù)字化處理，利用光纖傳輸將數(shù)字信號傳送到遠(yuǎn)端機(jī)中，而遠(yuǎn)端機(jī)在經(jīng)過數(shù)字信號處理之后，對信號中頻數(shù)字單元進(jìn)行有效的還原，發(fā)達(dá)，從而實(shí)現(xiàn)了GSM-R基站信號覆蓋面積提升。3. GSM-R系統(tǒng)直放站的上行信號鏈路和設(shè)計。系統(tǒng)近端機(jī)利用耦合器將主天線的移動信號發(fā)送到射頻單元，并利用近端機(jī)轉(zhuǎn)化為中頻信號，最后利用遠(yuǎn)端機(jī)將中頻信號發(fā)射覆蓋。4. GSM-R系統(tǒng)數(shù)字直放站的上行信號鏈路設(shè)計。遠(yuǎn)端機(jī)天線將信號傳輸?shù)缴漕l單元，并利用射頻單元轉(zhuǎn)化數(shù)字信號變?yōu)橹蓄l數(shù)字信號，最后經(jīng)過光傳輸單元將信號中頻處理回傳給基站。5.本工程GSM-R 數(shù)系統(tǒng)數(shù)字直放站設(shè)計選擇單網(wǎng)覆蓋方案，其中對接收電平為 -98 dBm 的覆蓋設(shè)計。

（2）數(shù)字直放站業(yè)務(wù)功能設(shè)計。功能設(shè)計是GSM-R 系統(tǒng)數(shù)字直放站設(shè)計中的重要組成部分，本工程GSM-R 系統(tǒng)數(shù)字直放站建設(shè)的功能設(shè)計具體包括以下幾方面內(nèi)容;1. GSM-R 數(shù)字直放站系統(tǒng)設(shè)計具有調(diào)度通信功能，保證高速列車運(yùn)行中可以接收到調(diào)度信息，其中主要包括列車車次基本信息傳送接收，列車運(yùn)行調(diào)度命令信息的傳送、列車信號和運(yùn)行監(jiān)控信息的傳送，列車尾部信息數(shù)據(jù)的傳送等。2.與鐵路維護(hù)人員的信息通信相連接，其中包括鐵路養(yǎng)護(hù)人員信息工作人員連接、橋梁隧道養(yǎng)護(hù)工作人員通信連接、鐵路接觸網(wǎng)養(yǎng)護(hù)通信連接。方便鐵路運(yùn)輸過程中出現(xiàn)意外進(jìn)行搶修。3. GSM-R數(shù)字直放站技術(shù)設(shè)計需滿足公安部門、交通部門以及道路救援部門的通信需求，方便鐵路運(yùn)輸應(yīng)急處理。

（3）數(shù)字直放站鏈路預(yù)算設(shè)計。在GSM-R 系統(tǒng)數(shù)字直放站技術(shù)方案設(shè)計中，對于鏈路預(yù)算設(shè)計選擇使用Okumura-Hata 模型，模型中對數(shù)字直放站的最大輸出功率進(jìn)行了假設(shè)，設(shè)置為43 dBm。而在預(yù)算中，當(dāng)數(shù)字直放站天線高度設(shè)置為30m時，直放站信號范圍可以覆蓋城區(qū)面積為0.95km單位之內(nèi)，而信號郊區(qū)覆蓋面積可以達(dá)到1.85km范圍之內(nèi)，而農(nóng)村的覆蓋面積可以達(dá)到2.8km范圍之內(nèi)。而當(dāng)線路高度理論設(shè)置為500m范圍之內(nèi)，隧道口天線的覆蓋范圍為城區(qū)0.43 km，郊區(qū) 0.9 km，農(nóng)村 1.2 km，覆蓋范圍均有下降[2]。

（4）數(shù)字直放站技術(shù)應(yīng)用設(shè)計。A路段工程設(shè)計采用“數(shù)字光纖直放站 + 漏纜 / 天線”信號傳輸模式。以下是GSM-R數(shù)字直放站系統(tǒng)的具體技術(shù)應(yīng)用;1.在系統(tǒng)中應(yīng)用了數(shù)字光傳輸技術(shù)，一定程度上增加了信號的穩(wěn)定性。2. GSM-R數(shù)字直放站系統(tǒng)設(shè)計使用無線電軟件技術(shù)。通過無線電軟件技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了信號的數(shù)字處理，從而保證各基站能夠?qū)崿F(xiàn)延時調(diào)整，最終減少多路徑干擾，實(shí)現(xiàn)覆蓋面增加[3]。3.系統(tǒng)設(shè)計將光傳輸模塊進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)化，并設(shè)計采用濾波器對光頻率和信號頻率的干擾性雜波進(jìn)行處理，從而提升整體系統(tǒng)的噪音處理功能。4.在GSM-R數(shù)字直放站設(shè)計中，采用合成小區(qū)的設(shè)計方法，從而能夠?qū)崿F(xiàn)單個小區(qū)覆蓋范圍增加，并在一定程度上對信號頻道切換次數(shù)進(jìn)行了減少。

3? 結(jié)語

本文筆者對GSM-R系統(tǒng)數(shù)字直放站的有點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)，數(shù)字直放站在GSM-R系統(tǒng)中應(yīng)用，增加了信號傳播的抗干擾性，減少了噪音，并提升了信號傳播的覆蓋面積。另外，本文筆者以具體工程為例，總結(jié)了GSM-R數(shù)字直放站系統(tǒng)的方案設(shè)計。希望能夠?qū)SM-R系統(tǒng)數(shù)字直放站技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展有所幫助。

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