GSM-R基本原理

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1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,浙江省無線電監(jiān)測(cè)站,GSM-R 的根本概念,浙江省無線電監(jiān)測(cè)站,爭(zhēng)論提綱,為什么我們需要GSMR技術(shù),GSMR技術(shù)的根本原理,我國將來高速鐵路的進(jìn)展趨勢(shì),浙江省無線電監(jiān)測(cè)站,為什么我們需要GSMR技術(shù)？,什么是鐵路移動(dòng)通信網(wǎng),我國鐵路無線移動(dòng)通信系統(tǒng)的現(xiàn)狀,將來業(yè)務(wù)需求,技術(shù)要求,面臨的選擇,浙江省無線電監(jiān)測(cè)站,什么是鐵路移動(dòng)通信網(wǎng),鐵路移動(dòng)通信網(wǎng)是為鐵路公務(wù)、應(yīng)急搶險(xiǎn)、行車修理等人員和旅客供給準(zhǔn)時(shí)牢靠的通信，以提高效勞等級(jí)和運(yùn)輸效率，保證列出的安全，到達(dá)高效運(yùn)營而建立的。它是一種集列車公務(wù)通信和區(qū)間移動(dòng)作業(yè)通信為一體的列車移動(dòng)通信系統(tǒng)。隨著我國鐵路列車向高速化與準(zhǔn)高

2、速化方向的邁進(jìn)，為保證行車安全，實(shí)現(xiàn)有效的人機(jī)把握和提高運(yùn)輸效率，要求建立一個(gè)功能更加完善的，技術(shù)構(gòu)成更加先進(jìn)的鐵路無線移動(dòng)通信網(wǎng)。,浙江省無線電監(jiān)測(cè)站,我國鐵路無線移動(dòng)通信系統(tǒng)的現(xiàn)狀,由于鐵路列車具有高速運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，因而無線移動(dòng)通信在鐵路通信網(wǎng)中占有相當(dāng)大的比重。我國鐵路移動(dòng)通信主要包括以下幾種系統(tǒng)：,列車無線調(diào)度通信系統(tǒng),站場(chǎng)無線調(diào)度 系統(tǒng),站務(wù)人員無線移動(dòng)通信系統(tǒng),區(qū)間無線移動(dòng)通信及公務(wù)移動(dòng)通信系統(tǒng),浙江省無線電監(jiān)測(cè)站,我國鐵路無線移動(dòng)通信系統(tǒng)的現(xiàn)狀,目前鐵路部門存在上述無線移動(dòng)通信系統(tǒng)，有其歷史和體制的緣由。但是隨著鐵路的進(jìn)一步進(jìn)展和對(duì)鐵路通信信息技術(shù)要求的進(jìn)一步提高，這種多種體制并存

3、的狀況其弊端也越來越明顯,1、各種體制根本上都承受模擬體制，技術(shù)落后、設(shè)備陳舊，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足我國鐵路通信將來進(jìn)展的需要；,2、這些系統(tǒng)是為了滿足鐵路各部門的不同的需要同時(shí)設(shè)置的，分別承受單獨(dú)頻段和各自的通信協(xié)議，各個(gè)系統(tǒng)各自獨(dú)立，彼此不兼容，應(yīng)用有限；,3、無線頻率、線路等資源被各個(gè)系統(tǒng)單獨(dú)占用，造成資源鋪張；,4、無線數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)是無線移動(dòng)通信技術(shù)進(jìn)展的主要方向，目前各個(gè)鐵路無線移動(dòng)通信系統(tǒng)僅局限于利用常規(guī)的模擬信道進(jìn)展話音通信，不利于進(jìn)展無線數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)。,浙江省無線電監(jiān)測(cè)站,將來業(yè)務(wù)需求,鐵路無線移動(dòng)通信系統(tǒng)的業(yè)務(wù)主要包括兩個(gè)大的方面，即鐵路內(nèi)部業(yè)務(wù)和旅客通信的需要。,鐵路內(nèi)部業(yè)務(wù)：,有

4、安全要求的業(yè)務(wù),無安全要求的業(yè)務(wù),旅客通信：,通信業(yè)務(wù),信息效勞,浙江省無線電監(jiān)測(cè)站,技術(shù)要求,將來鐵路無線移動(dòng)通信系統(tǒng)必需要適應(yīng)鐵路高速化的要求。在技術(shù)和功能方面，將來鐵路對(duì)無線移動(dòng)通信系統(tǒng)的要求主要包括：,1、無線移動(dòng)通信系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造、硬件設(shè)備、軟件算法方面都要適應(yīng)列車最高時(shí)速到達(dá)300km/h500km/h時(shí)的狀況。,2、無線移動(dòng)通信系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)無線列控方式。此種方式為基于通信的信號(hào)和列車把握方式，在高速列車的地面調(diào)度中心之間進(jìn)展大量的雙向信息傳輸。,3、高速鐵路無線移動(dòng)通信網(wǎng)沿著高速鐵路建設(shè)，無線基站設(shè)置為鏈狀構(gòu)造；由于列車的高速行駛，頻繁跨越小區(qū)，無線移動(dòng)通信系統(tǒng)必需具有快速越區(qū)切

5、換的功能。,浙江省無線電監(jiān)測(cè)站,技術(shù)要求,4、系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)滿足雙線雙向運(yùn)行要求和功能尋址的要求。,5、具有牢靠的保密措施。,6、能夠適應(yīng)不同的地形環(huán)境(平原、丘陵、山區(qū)、橋梁、隧道、城市),7、模塊式構(gòu)造、公共標(biāo)準(zhǔn)、維護(hù)簡(jiǎn)潔,8、系統(tǒng)滿足故障安全原則，與現(xiàn)有列控系統(tǒng)比較具有一樣或更高的安全牢靠性。,9、充分利用頻譜資源，具有較強(qiáng)的通用性，適應(yīng)各種鐵路運(yùn)輸?shù)男枰?浙江省無線電監(jiān)測(cè)站,面臨的選擇,綜合以上分析，我國鐵路新一代的無線移動(dòng)通信解決方案的選擇必需從以下幾個(gè)方面考慮：,1、能夠供給一個(gè)綜合的移動(dòng)通信系統(tǒng)平臺(tái)，可以依據(jù)鐵路各個(gè)部門的需求供給虛擬的獨(dú)立的專用移動(dòng)通信系統(tǒng)；,2、滿足我國鐵路將來的

6、無線移動(dòng)通信業(yè)務(wù)需求，保證鐵路運(yùn)行的安全高效；,3、適應(yīng)我國鐵路向高速化進(jìn)展對(duì)無線移動(dòng)通信系統(tǒng)的技術(shù)需求；,4、能夠有效地利用無線頻率資源；,5、承受先進(jìn)成熟的現(xiàn)代通信技術(shù)，并且技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)能與興盛國家接軌；,6、能夠便于向更先進(jìn)的通信系統(tǒng)過渡，以便滿足鐵路進(jìn)展的新的需求。,浙江省無線電監(jiān)測(cè)站,面臨的選擇,目前，欲進(jìn)入我國市場(chǎng)的具有調(diào)度功能的數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)，歐洲的GSM-R系統(tǒng)、歐洲的TETRA系統(tǒng)、MOTOROLA的iDEN系統(tǒng)、以色列的FNMA系統(tǒng)，它們都是基于TDMA多址方式系統(tǒng)。,我國鐵路數(shù)字無線移動(dòng)通信承受何種通信系統(tǒng)，現(xiàn)在爭(zhēng)論的焦點(diǎn)主要在GSM-R系統(tǒng)和TETRA系統(tǒng)之間。究竟承受那

7、一種通信系統(tǒng)，不同的專家之間存在著較大的分歧。稍后，將對(duì)這兩種系統(tǒng)進(jìn)展比較。,浙江省無線電監(jiān)測(cè)站,GSMR技術(shù)的根本原理,GSM,R,概念介紹,GSM,主要相關(guān)技術(shù),GSM,R,系統(tǒng)組成,浙江省無線電監(jiān)測(cè)站,GSMR概念介紹,GSMR基于GSM Phase 2標(biāo)準(zhǔn)的GSM-R是國際鐵路聯(lián)盟(UIC)和歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)ETS工為歐洲新一代鐵路無線移動(dòng)通信開發(fā)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。GSM-R由無線、交換網(wǎng)絡(luò)及與其他通信網(wǎng)絡(luò)的接口組成。它與GSM一樣，承受GMSR調(diào)制，8時(shí)隙/200kHz TDMA方式，調(diào)制速率為270kb/s。,浙江省無線電監(jiān)測(cè)站,GSM主要相關(guān)技術(shù),多址技術(shù),數(shù)字調(diào)制技術(shù),話音編碼技術(shù),

8、信道編碼技術(shù),穿插技術(shù),調(diào)頻技術(shù),浙江省無線電監(jiān)測(cè)站,多址技術(shù),在蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中，通常有很多移動(dòng)臺(tái)同時(shí)通過基站和其它用戶進(jìn)展通信，因而必需對(duì)不同的移動(dòng)臺(tái)和基站發(fā)出的信號(hào)賜予不同的特征，使基站能從眾多移動(dòng)臺(tái)的信號(hào)中區(qū)分出是哪一個(gè)移動(dòng)臺(tái)發(fā)出的信號(hào)，而每個(gè)移動(dòng)臺(tái)也能識(shí)別出基站發(fā)出的信號(hào)哪個(gè)是發(fā)給自己的信號(hào)，解決這個(gè)問題的方法稱為多址技術(shù)。,浙江省無線電監(jiān)測(cè)站,多址技術(shù)種類,浙江省無線電監(jiān)測(cè)站,數(shù)字調(diào)制技術(shù),解調(diào)制過程的實(shí)質(zhì)是用調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)變無線電載波信號(hào)的某一參數(shù)，以便把數(shù)字信號(hào)傳遞出去。,為什么在數(shù)字通信系統(tǒng)中，要將300Hz3400Hz 的低頻語音信號(hào)調(diào)制到高頻的載波上進(jìn)展發(fā)送呢？,浙江省無線

9、電監(jiān)測(cè)站,為什么要數(shù)字調(diào)制技術(shù),無線傳輸過程中，高頻信號(hào)傳輸?shù)挠行?基站放射機(jī)、移動(dòng) 天線的實(shí)際長度,浙江省無線電監(jiān)測(cè)站,數(shù)字調(diào)制技術(shù)的分類,依據(jù)數(shù)字調(diào)制轉(zhuǎn)變的參數(shù)可以把調(diào)制技術(shù)分為三類：,1轉(zhuǎn)變載波信號(hào)振幅的叫幅移鍵控ASK,2轉(zhuǎn)變頻率的叫頻移鍵控FSK,3轉(zhuǎn)變相位的叫相移鍵控PSK,另外還有一種QAM調(diào)制正交振幅調(diào)制，即同時(shí)轉(zhuǎn)變振幅和相位，它是FSK與PSK的結(jié)合。,浙江省無線電監(jiān)測(cè)站,語音編碼技術(shù),由于GSM系統(tǒng)是一種全數(shù)字系統(tǒng)，話音或其它信號(hào)都要進(jìn)展數(shù)字化處理，因而第一步要把話音模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)即1和0的組合。我們對(duì)PCM編碼比較生疏，它是承受A律波形編碼，分為3步：,采樣：在

10、某瞬間測(cè)量模擬信號(hào)的值。采樣速率8KHz/s。,量化：對(duì)每個(gè)樣值用8個(gè)比特的量化值來表示對(duì)應(yīng)的模擬信號(hào)瞬 間值，即為樣值指配25628個(gè)不同電平值中的一個(gè)。,編碼：每個(gè)量化值用8個(gè)比特的二進(jìn)制代碼表示，組成一串具有離散特性的數(shù)字信號(hào)流。,浙江省無線電監(jiān)測(cè)站,語音編碼技術(shù),用這種編碼方式，數(shù)字鏈路上的數(shù)字信號(hào)比特速率為64kbits8*8kbits。假設(shè)GSM系統(tǒng)也承受此種方式進(jìn)展話音編碼，那么每個(gè)話音信道是64kbits，8個(gè)話音信道就是512kbits?？紤]實(shí)際可使用的帶寬，GSM標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定載頻間隔是200KHz。因此要把它們保持在規(guī)定的頻帶內(nèi)，必需大大地降低每個(gè)話音信道的編碼比特率，這就要

11、靠轉(zhuǎn)變?cè)捯艟幋a的方式來實(shí)現(xiàn)。,聲碼器編碼可以是很低的速率可以低于5kbits，雖然不影響話音的可懂性，但話音的失真性很大，很難區(qū)分是誰在講話。波形編碼器話音質(zhì)量較高，但要求的比特速率相應(yīng)較高。因此GSM系統(tǒng)話音編碼器2是承受聲碼器和波形編碼器的混合物-混合編碼器，全稱為線性猜測(cè)編碼-長期猜測(cè)編碼-規(guī)章脈沖鼓舞編碼器LPC-LTP-RPE編碼器。每話音信道的編碼速率為13kbits,浙江省無線電監(jiān)測(cè)站,信道編碼技術(shù),信息 添加比特 發(fā)送比特,0 000 0000,1 111 1111,浙江省無線電監(jiān)測(cè)站,信道編碼技術(shù)分類,分組編碼,卷積編碼,浙江省無線電監(jiān)測(cè)站,穿插技術(shù),為什么需要穿插技術(shù)？,什么是穿插技術(shù)？,浙江省無線電監(jiān)測(cè)站,穿插技術(shù),浙江省無線電監(jiān)測(cè)站,調(diào)頻技術(shù),為什么需要調(diào)頻技術(shù)？,什么是調(diào)頻技術(shù)？,浙江省無線電監(jiān)測(cè)站,調(diào)頻技術(shù),浙江省無線電監(jiān)測(cè)站,GSMR系統(tǒng)組成,浙江省無線電監(jiān)測(cè)站,我國將來高速鐵路的進(jìn)展趨勢(shì),現(xiàn)在的目標(biāo)是由模擬向數(shù)字化的轉(zhuǎn)變GSMR,以后呢？,浙江省無線電監(jiān)測(cè)站,完畢,感謝！,浙江省無線電監(jiān)測(cè)站,