铁路无线通信系统电磁环境保护区划定研讨Word格式文档下载.docx
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硕士
致谢
经历了一年时间的磨砺，我的硕士毕业论文终于完稿，回首大半年来收集、整理、思索、停滞、修改直至最终完成的过程，我得到了许多人的关怀和帮助，现在我要向他们表达我最诚挚的谢意。
首先，我要深深感谢我的导师xxx老师。
x老师为人谦和，平易近人。
在论文的选题、搜集资料和写作阶段，x老师都给了我极大的关怀和鼓励。
在论文的编写过程中，每当我有所疑问，x老师总会放下繁忙的工作，耐心的为我进行讲解；
在我的论文初稿完成之后，x老师又在百忙之中抽出时间对我的论文进行批改，提出许多中肯的指导意见，使我在论文的研究和编写过程中不致迷失方向。
她那份对待工作的责任感和使命感将激励我的一生，她对我们的关心和教诲我更将永远铭记。
借此机会，我谨向x老师致以深深地谢意。
摘要
随着无线电技术的飞速发展，无线电频率资源日益紧张。
随着无线服务的类型和数量的增加，干扰已经成为影响无线通信的一个重要因素。
为避免干扰，影响人民生命安全和财产的稳定，无线电管理部门应当为重要广播电台设立电磁环境保护区。
分析了无线网络的发展需求，铁路和铁路，说无线通信系统的干扰，特别是GSM-R系统可分析的概念和计算方法，根据电磁stö
rungen.nach列车运行安全要求和相应的电磁兼容标准GSM-R系统和450MHz的列车调度无线电磁环境的保护区进行的铁路，和铁路通过环保审批无线电台的选址提供理论依据。
关键词：
铁路无线电通信；
GSM-R；
干扰；
保护区
ABSTRACT
Astheradiotechnologyisbloominginasignificantscale,theradiofrequencyresourcesaregettingmoreandmoreinadequate.Withtheradioapplicationincreaseintermsofcategoryandquantity,theinterferenceamongfrequencybandsisemergingasanimportantfactorthatdeterioratesthetelecommunicationquality.Inordertoprotectpeople’ssafetyandproperty,theradioregulationbureaushouldestablishcorrespondingelectro-magneticreservearea.
Thisarticleanalyzesthedevelopmentanddemandofrailwayradiocommunicationsystem.Basedonitsspecialimportance,thepotentialinterferenceontherailwayradiocommunicationsystem,especiallytheGSM-Rsystemwillbedescribed.Meanwhile,thecalculationequationandmethodforquantifyingelectro-magneticinterferenceareprovided.Accordingtotherailwayoperationsafetyrequirementandcorrespondingelectro-magneticcompatibilitystandard,thearticlecalculatetheelectro-magneticreserveareaofrailwayGSM-Rsystemand450MHzradiotraindispatchingcommunicationsystemrespectively.Arealexampleofelectro-magneticreserveareacalculationislisted.Thisprovidedtheoreticalproofforbothprotectionofrailwayelectro-magneticenvironmentandapprovalofradiostationlocationalongtherailway.
Keywords:
Railwayradiocommunication;
GSM-R;
Electro-magneticinterference;
Electro-magneticreservearea
1引言
1.1研究背景
无线电技术是信息产业发展的驱动力的一个重要技术领先，随着国家经济社会的快速发展，人们生活水平的不断提高，各种无线业务已经渗透到社会经济生活的各个领域，广泛应用于通信、国防、交通、航空、航天、工业、农业、广播电视等行业和部门。
无线技术的快速发展，特别是在移动数字通信、数字集群通信、宽带无线接入、卫星数字多媒体广播技术和新业务，为代表的新技术层出不穷，极大地促进了经济和社会的发展，物质丰富，人民群众的文化生活。
此外，在农村和边远地区普遍满足通信服务的需求，帮助边远贫困地区跨越数字鸿沟，实现信息公平共享，无线通信技术也发挥着非常特殊的作用。
无线电技术及其应用水平是标志一个国家的综合实力和发展水平。
无线电频谱资源是现代人类社会和经济发展的物质基础，已成为信息时代人类生存的基本要素。
随着无线电业务和无线电技术的日益普及，无线电频率越来越高。
无线电频谱是有限的自然资源，虽然时间、编码和无线电频谱复用的空间和频率，频率复用和无线服务和不同的设备共享，但使用频率或频率在一定地区、一定时间和一定的技术条件下是有限的。
随着现代社会的飞速发展，人们对无线电业务和应用的需求越来越大，加剧了无线电频谱资源供需矛盾。
特别是，一些黄金波段，如移动通信频带，已经过于密集，这凸显了无线电频谱资源的稀缺性。
同时，无线电频谱资源在广播、电视、射电天文、航空导航、空间探测、移动通信等重要领域都具有不可替代的地位。
无线电频谱是无限的，它可以被使用，但它不会消耗。
如果无线电频谱使用不当，会造成无线电业务之间的严重干扰，给无线电应用带来极大危害。
这是一个更大的资源浪费。
无线电干扰是指无线电通信过程中，电磁能量进入接收系统或通过直接或间接的信道耦合耦合方式，造成有用信号质量下降、信息差错或丢失，甚至阻塞通信现象。
随着中国的广播事业的快速发展，无线电新技术、新业务的广泛应用，无线电台（站）在无线电干扰的数量急剧增加，也变得越来越严重，特别是一些重点站的干扰，直接影响到社会稳定、国家安全和人民生命财产的安全。
1.2研究目的
铁路通信网是提供及时、可靠的铁路急救救援、通信指挥调度、交通安全、检查和维修，确保列车和人员的安全，提高运输效率，实现高效运行而设立的。
铁路通信网是一种集区间移动通信和列车官方通信于一体的列车移动通信系统。
由于铁路列车具有高速运动的特点，无线接入网在铁路通信网中占有相当大的比重。
随着铁路安全、轴承、信息化、操作、管理和无线通信业务需求的不断增加等方面，一些部门对铁路、公共工程、电力、汽车、客运和物流是无线语音和车之间的数据传输通道的要求。
一旦单一的无线列车调度系统已经不能满足铁路无线通信发展的需要，就需要一个能够实现调度中心和车站服务员，列车司机可以在无线通信系统之间进行通话的系统。
该系统必须是一个线路区间，可以实现官方通信功能，并实现列车司机与控制中心双向实时数据通信，先进的无线通信系统实现铁路现代化管理的需要。
专为铁路无线通信而设计的综合数字移动通信系统GSM，即GSM-R，应运而生。
1993、UIC（国际铁路联盟）选择了GSM作为未来铁路移动通信系统的基础上，适应铁路调度系统的通信需求。
GSM-R网络干扰来自很多方面。
从技术上讲，GSM-R演进和剥离出GSM系统，其相应的技术原理和使用频率非常相似，且极易相互干扰。
就覆盖范围而言，铁路系统覆盖面广，带状分布窄，与其他无线通信网络接触面积较大，比一般网络更容易受到干扰。
基于GSM-R在铁路运营和安全中的重要性，保证铁路通信系统的安全稳定不受威胁，避免干扰，已成为各相关单位的首要任务。
本研究的目的是基于国际标准和国内标准铁路的电磁兼容性，根据计算公式和电磁环境保护区域铁路通信系统的方法，计算出相应的储备的规模和范围，确定保护措施和要求，对无线电频率管理部门分配提供理论的监督管理站和实践依据，为中国的铁路无线通信事业的发展奠定了坚实的基础。
1.3主要研究内容
本课题的主要内容如下：
分析铁路系统无线通信网络的发展和需求，分析铁路无线通信系统的干扰，特别是GSM-R系统。
发现并梳理有关无线电电磁兼容标准ITU-R和我国，给各种干扰的计算方法和计算公式的基础上，对电磁环境保护区域。
根据铁路的安全运作及相应的电磁兼容标准铁路GSM-R系统和450MHz无线列调电磁环境保护系统计算的要求，并给出了电磁环境保护区铁路调度系统为例，铁路电磁环境保护和电台建立铁路沿线位置的审批和发现铁路系统规则调度的干扰对铁路无线通信系统的保护提供了理论基础，高效安全运行。
2GSM-R系统简介及干扰分析
2.1GSM-R系统简介
GSM-R是综合铁路数字移动通信系统，是一种专门用于铁路日常运营管理的移动通信系统。
GSM-R标准的GSM标准的演变，这是基于GSM无线公共网络系统对调度通信功能和相应的功能，适用于高速环境，成为一个专业的无线网络通信系统在铁路调度通信操作，是一个非常有效的工具。
由于GSM-R可以在高速列车与普通列车之间进行通信，所以可以将现有的铁路通信系统整合成单一的网络平台，降低运营成本和集成成本。
但是GSM-R已经提供了很多业务和非常成熟的GSM平台来提高铁路的参考功能，只需要改变到最低限度，因此GSM-R系统的运行性能可靠，价格低廉。
除了支持所有现有的电信业务和GSM承载业务，sm-r增加了集群的功能以满足铁路无线电定位的要求。
GSM-R的集群功能包括优先级服务、语音组呼业务和话音广播业务三种业务。
此外，GSM-R还包括一些特定于铁路的功能，如功能寻址、基于位置的寻址、铁路紧急呼叫、调度操作、多司机通信等。
2.2GSM-R系统干扰分析
GSM-R网络干扰可分为网络干扰和网络间的干扰。
跨网络的干扰主要来自于各公共移动通信系统。
无线电频段用于GSM-R上行和下行930-934mhz885-889mhz国务院和900MHz的GSM通信系统用于上行链路和下行链路890-915mhz935-960mhz频带，两工作频率非常接近。
此外，这两个系统的核心技术是完全一致的。
他们一见面，边界必须被打扰。
CDMA也干扰了GSM-R的CDMA825-840mhz上行、下行870-885mhz频段，5m带和下行区间GSM-R而CDMA采用扩频技术，传输数据时，它将扩展信号的频谱，传输频带宽。
它可以很容易地危及GSM-R在5m，从而造成干扰。
顾名思义，网络干扰源于GSM-R系统本身，是GSM-R本身作为干扰源的干扰。
有两种网络干扰，网络中的干扰和多径传输干扰。
网络中的干扰是由资源配置不合理造成的铁路。
GSM-R系统的频率是分开分布的，相邻区域之间的频率通常是间隔的，以避免干扰。
混合包装的铁路系统和分布是必须考虑的，所以在管理铁路线段。
在实际应用中，有可能形成相邻的区段，这些铁路线不是相邻的，而是地理位置上的。
如果两部分使用相同或相似的频段，他们可能互相干扰。
铁路服务区域狭窄、跨度大，容易受地理环境的影响，造成多径传输干扰。
复杂的地理环境可能会导致信号在传输过程中多次到达，在一次或多次反射之后，会对接收端造成干扰。
此外，非法电台的设置和设备的工作也可能对GSM-R系统产生干扰。
2.3GSM-R系统电磁环境保护区规定
基于以上问题，为了保证铁路的高效安全运行，需要在铁路沿线设置电磁环境保护区，以最大限度地隔离干扰信号。
部有关文件规定，4.5米高的天线，50%次，在同频干扰限制在铁路轨道的幅度概率测量应小于或等于-105dbm；
两侧2km城市铁路在省会城市和直辖市，在6公里处的两侧铁路轨道市等地区，与1.5米天线，50%时间、幅值概率测量，信号基站的下行控制信道应小于或等于-85ddbm。
下一步，我们将计算的GSM-R系统的电磁环境和无线列车调度通信系统450mhz。
2.4GSM-R向LTE-R的演进
2.4.1LTE物理层使用的技术
物理层技术是一种无线通信系统的关键技术。
在3GPP的讨论很多，下行频分多址接入（OFDMA）是用于上行单载波频分多址接入（LE）和jl2l（SC-FDMA）调制是用。
LTE系统中的一个重要特征是OFDM是一种多载波调制技术。
它有许多优点，如高的频谱效率、抗多径衰落、频率选择性衰落的有效性，等等。
OFDM调制技术将信道分成若干相互正交的子信道，而正交的子载波信号的编码、调制后分别。
一般来说，载波频谱重叠是不同的，每个子信道都比较平坦，所以在接收机中，可以使用相应的解调、解调初始信号，同时具有最佳频谱利用率。
LTE系统的优势是建立在一系列关键技术[斧]。
在无线环境下，OFDM技术可以实现高速数据传输。
单载波的多用户接入技术在原理和技术简单，能够提高移动带宽的小区边缘比特率。
目前，MIMO技术得到越来越广泛的研究。
它在改善整个系统的传输效率有着重要的作用。
多天线、多通道技术是在发送和接收应用。
能够独立使用并行空间信道传输信息，大大提高了数据传输率。
MIMO技术通过优化多径无线信道的传输和接收作为一个整体，优化了系统的整体性能。
软件无线电技术利用数字信号处理软件来实现无线性能，这是一个关键的技术，使移动终端在不同系统的正常功能。
在上行传输，LTE采用SC-FDMA技术。
该技术是OFDM的改进。
它不仅使OFDM正交传输特性，同时考虑单载波传输的PAPR特性。
终端的功率放大器的效率明显提高，与功率放大器的成本降低。
此外，它配置频谱资源更灵活，使用循环前缀抗多径衰落，不变的载体序列和可变时间间隔。
一个在LTE系统最基本的参数称为载体空间。
理论分析与仿真结果比较后，最终决定是使用1skhz子载波间隔。
在上行和下行信道，每个细胞是最小的资源块。
2.4.2传输信道与物理信道之间的映射
最原始的命令不是直接在物理信道中执行的，而是通过物理层映射到传输层中的传输层m来执行的，已经定义了原始数据传输的形式和特性。
传输信道通常有两种常见的信道和专用信道。
在处理公共信道，不同的命令是固定的方式不同。
私人渠道解决不同于普通的通道，它使用一个内部的解决方案。
一个专用的传输通道由两部分组成，上行和下行传输。
在LTE中，每一个独立编码和调制器的输出具有对应于不同业务情况的码字，并根据信道，在下行传输中，可以传输两个码、码字，而不是层数和对应的数量。
层的数量总是大于在码字数。
两个码字的传输率只能控制在大多数，但层数可以是1,2,3、4层，使码字层映射的定义。
层映射具有空间复用层映射和单天线层映射，传输分集分为三层映射。
2.4.3LTE信道编码多天线技术
在信道编码，LTE系统采用MIMO技术迄今为止最全面的一种无线通信系统，IEEE802.16e主要采用空间分集技术，利用MIMO传输模式非常LTE相比。
在下行链路MIMO模式下，由于采用了MIMO技术，可以在并行空间内传输多个独立的信道，并且这些信道的传输可以在不干扰的情况下同时进行。
在无线移动通信领域，智能天线技术已经取得了重大的突破。
其中，多通道，多输出，多天线技术是其中的关键技术。
该技术可以成倍地增加通信系统的容量，大大提高频谱利用率，同时也能保持相同的带宽。
这是新一代移动通信系统必须采用的重要技术。
事实上，MIMO技术早已出现，但近年来在这方面的研究已取得重大突破。
一般来说，多径传播引起的信道衰落和被认为是一种消极因素。
LTEMIMO更倾向于闭环环节，因为动态的信息可以从闭环渠道获得和处理信息来补充开环技术的不足，具有很好的适应性，使系统的性能变好，必然会更复杂。
LTE对MIMO进行联合优化，针对不同的优化规则、需求、前提条件和可用方法提出了几种解决方案。
2.4.4物理层过程
终端必须首先寻找自己的网络发现服务，那么你可以访问网络，包括在小区搜索过程和随机接入过程，相互作用时，为了达到增强覆盖和干扰抑制效果，终端和网络需要把功率调整到适当的的大小，这就是所谓的发电过程控制。
1同步过程
我们进入该地区的第一个细胞搜索后，UE与基站的同步交互，必须进行小区搜索，同步信号测试后，可获得的细胞区域的物理层（CellID），然后我们说，基于以上信息，接收广播消息和读这面积，得出系统在小区的信息，这个信息来决定下一个用户的操作。
在LTE小区搜索中的物理资源块的带宽中部6（PRB。
（物理资源块）在完成上述操作信号的基础上搜索、检测UE基站发送主同步信号和辅助同步信号。
2功率控制过程
控制上行共享信道功率调整其发射功率，从而补偿路径损耗、阴影衰落和快衰落3S1效应；
此外，对不同的小区之间的干扰的控制水平，还可以通过控制实现了上行共享信道的功率，降低频率相同的细胞效应干扰。
为了补偿信道损耗，以及由于阴影衰落和快衰落引起的损失，需要调整上行链路控制信道的发射功率。
此外，对上行控制信道的功率也可以确定不同小区之间的干扰程度。
下行链路功率分配控制所有下行链路物理信道的发射功率，包括数据信道和广播信道，以及控制信道和参考符号，等等。
下行功率分配以各为一个单位，控制基站的发射功率在不同的时间和不同的子载波上。
3随机存取过程
TSG36.300协议，对大量随机接入场景需求的定义，以及所有这些场景异步随机接入过程，当初始实现物理层物理层异步随机接入过程，首先需要按照上面的信息：
（1）随机存取，即信道参数，频率位置。
（2）确定循环移位建立中的参数、前导序列（逻辑根序列表索引和集合类型（规则或高速集）和循环移位NCS）。
随机接入响应授权。
当一个响应命令是从物理层接收，发送随机接入响应命令消息总共20bit、从低到高的含义，如下:
1CQI请求:
lbito
2掌管上行延迟:
1bito
3控制上行信道传送功率指令:
3bito
4使用哪种调制方式和编码方式:
Obito
5资源块的长度:
1Obita
6跳频的标识:
i}判定是不是进行数据跳频的重要依据是跳频标识的设置参数，当参数是1的时候，将执行跳频。
一旦出现了跳频，移动终端将利用专用的比特模块指示和发布指令。
3电磁环境测试评估
3.1电磁环境保护区划定方法
3.1.1保护区的划定方法
（1）计算方法
根据itu-rsm.337-6推荐，我们首先计算在干扰接收机的干扰水平，然后指定可接受的干扰水平。
1）在接收机输入端的干扰电平
干扰接收机的输入干扰电平主要取决于频谱因子和空间因子。
A.。
扩频因子
频谱因子取决于干扰发射机的频率和干扰接收机的频率响应。
为了了解发射机的调制方式、信号带宽和传输速率，确定干扰信号的功率谱密度，确定干扰发射机的频谱特性。
对于接收机的扰动，我们必须知道接收机的等效频率响应特性。
我们使用制造商的指标，如F级，6db和40dB带宽，基于频率响应模型的接收机。
频移因子抑制因子（f）OCR的频谱表示，由以下关系定义：
其中：
P（F）：
干扰信号的功率谱密度（W/Hz）
H（f）：
等效工作频率响应干扰接收机
F：
高频发射机接收机和干扰的抑制范围。
B.空间因素
空间因素对信号的衰减与距离的计算密切相关。
它与传播模型和接收机前端的干扰信号的统计分布密切相关。
因此，我们应该使用工作tu-r.提出相应的传播模型
接收机的干扰电平是干扰源与接收机之间的干扰信号的增益和损耗的函数：
PT：
发射功率干扰（DBW）
GT：
干扰天线增益（dBi）在接收方向
Gy：
接收天线的增益（dBi）在干扰源方向
LB（D）：
基本传输损耗（DBI）当干扰源和接收器之间的距离D
2）干扰标准
如果满足以下不等式，我们认为干扰是可以容忍的：
Pd：
要求的信号电平（DBW）
PI：
干扰信号电平（DBW）
保护比（DBW）
基于以上两点，我们可以确定计算程序：
1.确定信号水平Pd（DBW）为干扰接收机前端的要求
2.使用下面的公式来计算接收机的前端产生的干扰电平：
病人：
P.I.R.（E）（DBW）
GR：
接收天线增益相对全向天线（DBW）
传播路径损耗
OCR（F）：
对频率间隔频率偏移抑制因子。
与上述3.骤1和2PD和PI干扰到标准公式，以获得或计算在f和d之间的频率间隔的容许范围内的干扰。
（2）代替计算方法
为了弥补这种衰落的影响，接收到的信号电平应高于敏感水平。
有一个替换程序决定干扰接收器和干扰源之间需要的隔离，反映阴影效应，如下所示：
1.计算所需的干扰源干扰的接收机的距离公式3-5：
干扰源与被干扰接收机之间的干扰，以确保干扰在容许范围内（dB）要求。
dBWP.I.（E.R.）
相对于全向天线接收天线的增益（DBW）
销：
最小信号电平（DBW）要求
保护比率（分贝）
OCR（F）说：
频率间隔Δ邓英寸的频偏抑制因子
N：
对数正态衰落余量（dB）。
2。
为上述公式建立一个适当的传输模型，它能容忍频率区间f和区间d范围内的关系干扰。
3.1.2各种干扰的计算
（1）发射机的计算
从A发射带发射计算：
工作tu-rSM。
1541-2给出了发射机的发射谱带的计算。
的带外发射的开始和结束（OOB）域范围见表3-1。
表3-1OoB域的开始与结束
注1-当BN＜BL是在时间，频率间隔为0.5BN0.5BL之间，没有衰减的建议。
注2-BL和埠被ITU-RSM了。
1539建议。
ITU-RSM。
1541-
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