GSM-R基本原理

单击此处编辑母版标题样式,浙江省无线电监测站,GSM-R 的根本概念,浙江省无线电监测站,争论提纲,为什么我们需要GSMR技术,GSMR技术的根本原理,我国将来高速铁路的进展趋势,浙江省无线电监测站,为什么我们需要GSMR技术？,什么是铁路移动通信网,我国铁路无线移动通信系统的现状,将来业务需求,技术要求,面临的选择,浙江省无线电监测站,什么是铁路移动通信网,铁路移动通信网是为铁路公务、应急抢险、行车修理等人员和旅客供给准时牢靠的通信，以提高效劳等级和运输效率，保证列出的安全，到达高效运营而建立的。它是一种集列车公务通信和区间移动作业通信为一体的列车移动通信系统。随着我国铁路列车向高速化与准高速化方向的迈进，为保证行车安全，实现有效的人机把握和提高运输效率，要求建立一个功能更加完善的，技术构成更加先进的铁路无线移动通信网。,浙江省无线电监测站,我国铁路无线移动通信系统的现状,由于铁路列车具有高速运动的特点，因而无线移动通信在铁路通信网中占有相当大的比重。我国铁路移动通信主要包括以下几种系统：,列车无线调度通信系统,站场无线调度 系统,站务人员无线移动通信系统,区间无线移动通信及公务移动通信系统,浙江省无线电监测站,我国铁路无线移动通信系统的现状,目前铁路部门存在上述无线移动通信系统，有其历史和体制的缘由。但是随着铁路的进一步进展和对铁路通信信息技术要求的进一步提高，这种多种体制并存的状况其弊端也越来越明显,1、各种体制根本上都承受模拟体制，技术落后、设备陈旧，远远不能满足我国铁路通信将来进展的需要；,2、这些系统是为了满足铁路各部门的不同的需要同时设置的，分别承受单独频段和各自的通信协议，各个系统各自独立，彼此不兼容，应用有限；,3、无线频率、线路等资源被各个系统单独占用，造成资源铺张；,4、无线数据传输业务是无线移动通信技术进展的主要方向，目前各个铁路无线移动通信系统仅局限于利用常规的模拟信道进展话音通信，不利于进展无线数据传输业务。,浙江省无线电监测站,将来业务需求,铁路无线移动通信系统的业务主要包括两个大的方面，即铁路内部业务和旅客通信的需要。,铁路内部业务：,有安全要求的业务,无安全要求的业务,旅客通信：,通信业务,信息效劳,浙江省无线电监测站,技术要求,将来铁路无线移动通信系统必需要适应铁路高速化的要求。在技术和功能方面，将来铁路对无线移动通信系统的要求主要包括：,1、无线移动通信系统在网络构造、硬件设备、软件算法方面都要适应列车最高时速到达300km/h500km/h时的状况。,2、无线移动通信系统能够实现无线列控方式。此种方式为基于通信的信号和列车把握方式，在高速列车的地面调度中心之间进展大量的双向信息传输。,3、高速铁路无线移动通信网沿着高速铁路建设，无线基站设置为链状构造；由于列车的高速行驶，频繁跨越小区，无线移动通信系统必需具有快速越区切换的功能。,浙江省无线电监测站,技术要求,4、系统应当满足双线双向运行要求和功能寻址的要求。,5、具有牢靠的保密措施。,6、能够适应不同的地形环境(平原、丘陵、山区、桥梁、隧道、城市),7、模块式构造、公共标准、维护简洁,8、系统满足故障安全原则，与现有列控系统比较具有一样或更高的安全牢靠性。,9、充分利用频谱资源，具有较强的通用性，适应各种铁路运输的需要。,浙江省无线电监测站,面临的选择,综合以上分析，我国铁路新一代的无线移动通信解决方案的选择必需从以下几个方面考虑：,1、能够供给一个综合的移动通信系统平台，可以依据铁路各个部门的需求供给虚拟的独立的专用移动通信系统；,2、满足我国铁路将来的无线移动通信业务需求，保证铁路运行的安全高效；,3、适应我国铁路向高速化进展对无线移动通信系统的技术需求；,4、能够有效地利用无线频率资源；,5、承受先进成熟的现代通信技术，并且技术标准能与兴盛国家接轨；,6、能够便于向更先进的通信系统过渡，以便满足铁路进展的新的需求。,浙江省无线电监测站,面临的选择,目前，欲进入我国市场的具有调度功能的数字移动通信系统，欧洲的GSM-R系统、欧洲的TETRA系统、MOTOROLA的iDEN系统、以色列的FNMA系统，它们都是基于TDMA多址方式系统。,我国铁路数字无线移动通信承受何种通信系统，现在争论的焦点主要在GSM-R系统和TETRA系统之间。究竟承受那一种通信系统，不同的专家之间存在着较大的分歧。稍后，将对这两种系统进展比较。,浙江省无线电监测站,GSMR技术的根本原理,GSM,R,概念介绍,GSM,主要相关技术,GSM,R,系统组成,浙江省无线电监测站,GSMR概念介绍,GSMR基于GSM Phase 2标准的GSM-R是国际铁路联盟(UIC)和欧洲电信标准协会ETS工为欧洲新一代铁路无线移动通信开发的技术标准。GSM-R由无线、交换网络及与其他通信网络的接口组成。它与GSM一样，承受GMSR调制，8时隙/200kHz TDMA方式，调制速率为270kb/s。,浙江省无线电监测站,GSM主要相关技术,多址技术,数字调制技术,话音编码技术,信道编码技术,穿插技术,调频技术,浙江省无线电监测站,多址技术,在蜂窝移动通信系统中，通常有很多移动台同时通过基站和其它用户进展通信，因而必需对不同的移动台和基站发出的信号赐予不同的特征，使基站能从众多移动台的信号中区分出是哪一个移动台发出的信号，而每个移动台也能识别出基站发出的信号哪个是发给自己的信号，解决这个问题的方法称为多址技术。,浙江省无线电监测站,多址技术种类,浙江省无线电监测站,数字调制技术,解调制过程的实质是用调制信号转变无线电载波信号的某一参数，以便把数字信号传递出去。,为什么在数字通信系统中，要将300Hz3400Hz 的低频语音信号调制到高频的载波上进展发送呢？,浙江省无线电监测站,为什么要数字调制技术,无线传输过程中，高频信号传输的有效性,基站放射机、移动 天线的实际长度,浙江省无线电监测站,数字调制技术的分类,依据数字调制转变的参数可以把调制技术分为三类：,1转变载波信号振幅的叫幅移键控ASK,2转变频率的叫频移键控FSK,3转变相位的叫相移键控PSK,另外还有一种QAM调制正交振幅调制，即同时转变振幅和相位，它是FSK与PSK的结合。,浙江省无线电监测站,语音编码技术,由于GSM系统是一种全数字系统，话音或其它信号都要进展数字化处理，因而第一步要把话音模拟信号转换成数字信号即1和0的组合。我们对PCM编码比较生疏，它是承受A律波形编码，分为3步：,采样：在某瞬间测量模拟信号的值。采样速率8KHz/s。,量化：对每个样值用8个比特的量化值来表示对应的模拟信号瞬 间值，即为样值指配25628个不同电平值中的一个。,编码：每个量化值用8个比特的二进制代码表示，组成一串具有离散特性的数字信号流。,浙江省无线电监测站,语音编码技术,用这种编码方式，数字链路上的数字信号比特速率为64kbits8*8kbits。假设GSM系统也承受此种方式进展话音编码，那么每个话音信道是64kbits，8个话音信道就是512kbits。考虑实际可使用的带宽，GSM标准中规定载频间隔是200KHz。因此要把它们保持在规定的频带内，必需大大地降低每个话音信道的编码比特率，这就要靠转变话音编码的方式来实现。,声码器编码可以是很低的速率可以低于5kbits，虽然不影响话音的可懂性，但话音的失真性很大，很难区分是谁在讲话。波形编码器话音质量较高，但要求的比特速率相应较高。因此GSM系统话音编码器2是承受声码器和波形编码器的混合物-混合编码器，全称为线性猜测编码-长期猜测编码-规章脉冲鼓舞编码器LPC-LTP-RPE编码器。每话音信道的编码速率为13kbits,浙江省无线电监测站,信道编码技术,信息 添加比特 发送比特,0 000 0000,1 111 1111,浙江省无线电监测站,信道编码技术分类,分组编码,卷积编码,浙江省无线电监测站,穿插技术,为什么需要穿插技术？,什么是穿插技术？,浙江省无线电监测站,穿插技术,浙江省无线电监测站,调频技术,为什么需要调频技术？,什么是调频技术？,浙江省无线电监测站,调频技术,浙江省无线电监测站,GSMR系统组成,浙江省无线电监测站,我国将来高速铁路的进展趋势,现在的目标是由模拟向数字化的转变GSMR,以后呢？,浙江省无线电监测站,完毕,感谢！,浙江省无线电监测站,