GSM-R承载CTCS-3业务的通信质量分析

摘要

CTCS—3级列车运行控制系统是高速列车安全运行的重要保障。CTCS—3级列控系统是基于GSM—R无线通信实现车—地信息双向传输、无线闭塞中心(RBC)生成行车许可的列控系统。列车高速运动情况下无线信道上的信号衰落和多径干扰直接影响移动台接收信号的质量，尤其是GSM—R网络的线性覆盖特征以及列车的高速运行导致的频繁越区切换成为影响列控信息传输的重要因素之一。为了对已建和待建的GSM—R网络提供有效的设计依据，保障高速列车运行安全，本文基于CTCS—3列控业务数据特点，从场强、信道及越区切换等方面对GSM—R承载CTCS—3列控业务时的服务质量进行分析，具体内容如下：
　　 根据京津高速铁路沿线场强实测数据，在Okumura—Hata和COST—231—Walfish—Ikegami路径损耗模型的基础上，采用最小二乘曲线拟合的方法给出描述京津线部分路段路径损耗的经验公式，对于类似地理环境地区的GSM—R网络小区规划和网络维护提供了依据。
　　 通过建立GSM—R多径信道传输仿真模型，研究了多径信道下信噪比和多普勒效应对信号传输误码率的影响，提出基站选址的建议。
　　 基于GSM—R网络切换的过程，分析了切换时延及其对CTCS—3级列控系统可能带来的影响，提出了一种适用于GSM—R网络的快速切换改进算法，算法性能分析显示，该算法能有效降低切换时延，避免乒乓切换。

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致谢

第一章绪论

1.1 课题研究背景

1.2 国内外主要研究现状

1.3 本文研究目的和意义

1.4 本文内容和结构安排

第二章CTCS-3和GSM-R系统结构及原理

2.1 CTCS-3级列控系统

2.1.1 CTCS-3级列控系统基本结构

2.2 GSM-R网络

2.2.1 GSM-R网络基本结构

2.2.2 GSM-R网络无线覆盖

2.2.3 GSM-R空中接口主要参数

2.2.4 GSM-R网络的无线信道

2.3满足CTCS-3级列控系统的GSM-R网络质量指标

2.3.1 GSM-R承载CTCS-3级列控系统的网络接口

2.3.2 CTCS-3级列控系统对GSM-R网络的QoS要求

第三章无线信道的路径损耗和多径衰落

3.1路径损耗模型

3.1.1 Okumura-Hata路径损耗模型

3.1.2 COST-231-Walfish-lkegami路径损耗模型

3.2结合实测数据构建修正的路径损耗模型

3.3多径信道模型

3.3.1多径衰落的统计特性

3.3.2多径衰落的影响因素

3.4 GSM-R多径干扰信道仿真

3.4.1构造多径干扰信道仿真模型

3.4.2多径信道下信噪比对误码率的影响

3.4.3多径信道下多普勒效应对误码率的影响

第四章GSM-R切换分析及优化

4.1 GSM-R切换过程

4.1.1测量过程

4.1.2触发过程

4.1.3选择过程

4.1.4执行过程

4.2 GSM—R切换时延分析

4.2.1基站子系统预处理时延

4.2.2切换执行时延

4.2.3切换失败时延

4.3切换对GSM-R网络及CTCS-3级列控系统的影响

4.3.1切换时延对GSM-R切换重叠区的影响

4.3.2切换中断时间对CTCS-3级列控信息传输的影响

4.3.3切换失败对CTCS-3级列控信息传输的影响

4.4一种改进的切换算法

4.4.1切换算法设计

4.4.2算法性能分析

第五章总结与展望

5.1总结

5.2展望

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的学术论文