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

卞周進(jìn)

摘要：本文主要介紹了數(shù)字直放站以及GSM-R系統(tǒng)的特點(diǎn)以及將數(shù)字直放站應(yīng)用到GSM-R系統(tǒng)中的優(yōu)勢(shì)，并對(duì)數(shù)字直放站上行噪聲抑制技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹。將數(shù)字直放站應(yīng)用到GSM-R系統(tǒng)中可以解決干擾以及噪聲問(wèn)題，提高傳輸效率。通過(guò)對(duì)數(shù)字直放站以及GSM-R系統(tǒng)的分析，以期促進(jìn)我國(guó)數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌l(fā)展。

關(guān)鍵詞：數(shù)字直放站；GSM-R；噪聲干擾

1 數(shù)字直放站以及GSM-R系統(tǒng)的介紹

數(shù)字直放站的工作原理是通過(guò)近端機(jī)將基站發(fā)出的射頻信號(hào)經(jīng)過(guò)數(shù)字處理之后將光電轉(zhuǎn)化為光信號(hào)，然后再通過(guò)光纖將其傳輸?shù)竭h(yuǎn)端，最后通過(guò)遠(yuǎn)端機(jī)將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為射頻信號(hào)發(fā)射出去。為了使信號(hào)處理過(guò)程更加方便，數(shù)字直放站與基站之間通過(guò)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行傳輸。

GSM-R系統(tǒng)是由國(guó)際鐵路聯(lián)盟和歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)制定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，其主要目的是促進(jìn)歐洲新一代鐵路移動(dòng)通信技術(shù)的開(kāi)發(fā)。GSM-R系統(tǒng)可以連接GSM、PSTN、PDN、FAS、RBC等系統(tǒng)，使鐵路信息平臺(tái)更加綜合化、數(shù)字化、方便化，使列車(chē)以及鐵路沿線(xiàn)上的人員語(yǔ)音通信更加方便快捷。

1.1數(shù)字直放站的特點(diǎn)

數(shù)字直放站多徑干擾小，可以實(shí)現(xiàn)時(shí)延調(diào)整。數(shù)字直放站可以使信號(hào)到達(dá)各個(gè)直放站遠(yuǎn)端機(jī)的時(shí)延一致，使光纖鏈路上的時(shí)延可以忽略，僅需要考慮空間波時(shí)延。由于數(shù)字直放站應(yīng)用數(shù)字處理技術(shù)進(jìn)行信號(hào)傳輸，因此時(shí)延比較大，在實(shí)際工程中可以將一般宏基站用做信源設(shè)備來(lái)降低單機(jī)時(shí)延。數(shù)字光纖直放站近端機(jī)與遠(yuǎn)端機(jī)的最大傳輸范圍約為20km。應(yīng)用數(shù)字直放站可以減少上行底噪的增加，進(jìn)而減少噪聲干擾。

1.2GSM-R系統(tǒng)的特點(diǎn)

GSM-R是由無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)、有線(xiàn)交換網(wǎng)絡(luò)以及其他通信網(wǎng)絡(luò)接口組成的以GSM技術(shù)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)。GSM-R是GSM技術(shù)的發(fā)展，采用GMSK調(diào)制方式，調(diào)制速率為270kb/s。GSM-R不僅具有GSM系統(tǒng)的特點(diǎn)，其還具有集群通信的特點(diǎn)，具有鐵路軌道電路功能。GSM-R系統(tǒng)可以完成從固定自動(dòng)控制端到移動(dòng)自動(dòng)控制端的數(shù)據(jù)傳輸，為數(shù)據(jù)傳輸提供更安全的通道。GSM-R的頻率管理與GSM系統(tǒng)兼容，可以實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音通信和數(shù)據(jù)通信，還能按照用戶(hù)需求分配帶寬，拓展新的業(yè)務(wù)。GSM-R系統(tǒng)與GSM系統(tǒng)相比工作頻帶得到了延伸，并且增加了語(yǔ)音組呼、話(huà)音廣播的功能，增強(qiáng)優(yōu)先級(jí)，并且能在高時(shí)速運(yùn)輸情況下實(shí)現(xiàn)正常通信。

2 數(shù)字直放站的優(yōu)勢(shì)及上行噪聲抑制分析

將數(shù)字直放站應(yīng)用于GSM-R系統(tǒng)中可以明顯減少噪聲干擾，同時(shí)減少多徑干擾。數(shù)字直放站操作簡(jiǎn)單，組網(wǎng)方式靈活，覆蓋能力也比較強(qiáng)，而且具備上行分集接收功能。數(shù)字直放站采用數(shù)字處理及傳輸技術(shù)使噪聲系數(shù)較低，而且不會(huì)抑制有用信號(hào)。

2.1 數(shù)字直放站應(yīng)用于GSM-R系統(tǒng)中的優(yōu)勢(shì)

數(shù)字直放站應(yīng)用光纖實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)傳輸，帶外噪聲抑制效果較強(qiáng)，而且可以顯著減少傳輸過(guò)程中的噪聲。數(shù)字直放站遠(yuǎn)端機(jī)在基站上的上行噪聲較低，可以控制各個(gè)射頻單元的上行噪聲，減少噪聲之間相互影響的情況。數(shù)字直放站可以調(diào)節(jié)各種信號(hào)的發(fā)射時(shí)間，實(shí)現(xiàn)信號(hào)發(fā)送同步，進(jìn)而保證直放站發(fā)射的時(shí)延差，而且選址不受距離限制，增強(qiáng)基站接收靈敏度。由于在信號(hào)傳輸過(guò)程中射頻傳輸和光傳輸之間沒(méi)有相互影響，因此不會(huì)影響射頻信號(hào)的傳輸以及發(fā)射，增強(qiáng)適應(yīng)性。數(shù)字直放站的信號(hào)不會(huì)出現(xiàn)損耗，組網(wǎng)方式靈活，可以有效減少光纖資源的浪費(fèi)。同時(shí)還可以降低施工難度，增強(qiáng)傳輸鏈路的使用壽命。由于數(shù)字直放站采用了大功率高線(xiàn)性功放，因此可以準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)失真預(yù)補(bǔ)償以及校正，提高最大輸出功率。數(shù)字直放站的上行覆蓋質(zhì)量提高，可以實(shí)現(xiàn)大功率廣域覆蓋狀態(tài)下上下行鏈路的平衡，而且還提供分集接收、合并功能。

2.2 數(shù)字直放站上行噪聲抑制分析

數(shù)字直放站上行噪聲抑制原理為首先由主機(jī)軟件設(shè)定比較門(mén)限值，然后上行信號(hào)經(jīng)過(guò)低噪聲放大器后進(jìn)入變頻模塊，變頻模塊將模擬中頻信號(hào)轉(zhuǎn)移到數(shù)字處理模塊，模數(shù)轉(zhuǎn)換器再將模擬中頻信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字中頻信號(hào)，然后中頻信號(hào)進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列，再由直接數(shù)字控制系統(tǒng)將其轉(zhuǎn)換為基帶信號(hào)。比較器還會(huì)對(duì)載波信道的信號(hào)進(jìn)行比較，當(dāng)信號(hào)強(qiáng)度小于門(mén)限值時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列會(huì)利用數(shù)字衰減將其關(guān)斷，如果信號(hào)強(qiáng)度高于門(mén)限值則不會(huì)進(jìn)行數(shù)字衰減，而是再次經(jīng)過(guò)變頻發(fā)送到基站進(jìn)行進(jìn)一步的處理。

數(shù)字直放站可以應(yīng)用軟件無(wú)線(xiàn)電選頻將空閑時(shí)隙和非空閑時(shí)隙區(qū)分出來(lái)，將非空閑時(shí)隙信號(hào)放大的同時(shí)將空閑時(shí)隙信號(hào)衰減。數(shù)字直放站通過(guò)設(shè)定門(mén)限值來(lái)進(jìn)行上行噪聲抑制，而且此種方式不會(huì)抑制有用信號(hào)，同時(shí)控制基站上行底噪抬升情況。

數(shù)字直放站在GSM-R系統(tǒng)中的漏纜傳輸距離為1.72km，而且在信號(hào)冗余覆蓋時(shí)遠(yuǎn)端機(jī)之間的距離可以達(dá)到1.5km，不冗余時(shí)的距離為3km。數(shù)字直放站支持多種組網(wǎng)方式，如星性、環(huán)形、混合型等。隨著我國(guó)科技水平的不斷提高，數(shù)字直放站也將得到不斷發(fā)展，在將來(lái)數(shù)據(jù)傳輸中的作用也越來(lái)越重要。

3 總結(jié)

數(shù)字直放站與模擬直放站相比，輸出功率得到提高，噪聲系數(shù)以及對(duì)基站的底噪抬升減少，組網(wǎng)方式更加靈活，兼容性也更強(qiáng)。GSM-R技術(shù)較GSM技術(shù)提高了數(shù)據(jù)傳輸效率，并且支持集群通信。將數(shù)字直放站應(yīng)用到GSM-R系統(tǒng)中可以提高數(shù)據(jù)傳輸效率以及傳輸穩(wěn)定性，進(jìn)而促進(jìn)我國(guó)鐵路數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌l(fā)展，促進(jìn)我國(guó)科技的進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：南京泰通科技股份有限公司）