數字直放站在GSM-R系統應用中的技術分析

蘭建伙

摘要：本文筆者對數字直放站在GSM-R系統的應用進行了研究分析，并在文章中指出了數字直放站在GSM-R系統應用的價值，并以具體工程實例總結了數字直放站在GSM-R系統中的技術應用。

關鍵詞：數字直放站;GSM-R系統;技術應用

中圖分類號：U285? 文獻標識碼：A? 文章編號：1672-9129（2020）02-0044-02

Abstract： in this paper， the author studies and analyzes the application of digital repeater in gsm-r system， and points out the value of digital repeater in gsm-r system， and summarizes the technical application of digital repeater in gsm-r system with a concrete engineering example.

Key words： digital repeater; GSM - R system; Technology application

前言：GSM-R系統是指我國鐵路網絡系統，是我國鐵路無線通信系統國的重要組成部分。而數字直放站在GSM-R系統當中的應用，能夠有效的解決GSM-R系弱場干擾和噪音疊加的問題。數字直放站在GSM-R系統改造中應用，能夠有效的降低數字傳輸噪音、增強數字傳播線性功率，從而提升GSM-R通信網的傳輸質量。所以，當前對于數字直放站在GSM-R系統中的應用研究十分重要。

1? 數字直放站在GSM-R系統應用的價值

1.1提升組網靈活性。數字直放站應用于GSM-R系統當中，提升了GSM-R系統組網的靈活性。在數字直放站應用后，GSM-R系統的信號分路和合路都能夠采用數字方法進行實現。在數字直放站應用后，系統上行分路能夠利用比特流的復制，而下行合路也通過數字實現，而在數字化分路與合路的過程中，系統中的信號干擾性相對比較低，且沒有消耗，從而能夠減少上行合路噪音。所以，與傳統直放站相比，數字直放站支持更多靈活的組網方式，包括星型組網方式、鏈型組網方式以及環形組網方式多種。

1.2擴大覆蓋范圍。數字直放站在GSM-R系統中應用，擴大了信號功率的覆蓋范圍[1]。數字直放站相比，功率更大，信號覆蓋面積更廣。數字直放站中采用了數字技術對傳播信號進行處理，從而對信號傳播過程中的失真問題進行有效的補償，從而在一定程度上增加了信號傳播的功率。數字直放站的信號傳播功率可以達到60W，而不同直放站的輸出功率最大僅為20W，一般功率普遍在2-7W左右。可見，持員工的積極性，提高員工的凝聚力，從源頭上提高安裝質量。

數字直放站的傳播功率是普通直放站傳播功率的3-9倍左右，所以其傳播距離更遠、信號傳播效果更好，也具有更廣的傳播覆蓋面積。

1.3降低干擾。數字直放站在GSM-R系統當中應用，能夠有效的降低數字信號傳播干擾。通過數字直放站數字處理技術的應用，方便了直放站對傳播信號的控制。在數字直放站應用中，將各直放站進行有效連接，并利用數字直放站的延時信號控制，實現多徑信號傳輸的干擾降低。GSM-R系統在進行多徑信號傳播的過程中，各數字直放站能夠同時發出多徑信號，并對發送信號進行調整，保證信號在15 vs 之內不受到多徑信號的干擾，從而實現干擾性能提升。

1.4降低噪聲。GSM-R系統應用數字直放站之后，可以有效的降低信號傳播噪音。在數字直放站應用中，處理技術轉化為數字信號處理，直放站將模擬射頻型號也轉換為數字信號，從而可以有效的減少近端機和遠端機信號傳輸的噪音。首先，在數字信號處理過程中，遠端機光模塊、尾纖連接 、長途光纖的信號傳播可以有效的失真控制，從而提升信號傳播質量，減少信號雜音，從而減少信號噪音。其次，在近端機信號處理中，數字處理信號強度更大，對于信號傳輸的失真性幾乎為零，所以有效的減少了近端機信號傳輸噪音。

2? 數字直放站在GSM-R系統應用中的技術

2.1工程實例。本工程為A鐵路段通信工程施工，A鐵路段位于我國S省，鐵路段的線路全長為268.11km，A鐵路段中包括140座橋梁，總長度達到12.2km。并且地形多為山地和丘陵地帶，所以A鐵路段中隧道工程也比較多，總計共有隧道90座，隧道總長度達到了33.01km。所以，整個A鐵路的橋梁和隧道比例為17%左右，而橋梁和隧道工程也是影響橋梁隧道信號傳輸的主要因素之一。另外，由于丘陵地勢比較密集，所以A鐵路段內的隧道排列比較密集，對于無線信號的傳輸也造成了一定的干擾，以下是本鐵路段工程GSM-R系統中數字直放站應用的具體總結。

2.2技術方案。

（1）數字直放站工作原理設計。在本工程GSM-R系統數字直放站設計方案中，首先是對工作原理進行設計。其主要內容包括以下幾個方面;1.GSM-R系統數字直放站組成包括近端機、遠端機、操作維護設備等組成，如圖1為GSM-R系統數字直放站結構示意圖。2.在數字光纖直放站設計中，采用無線電技術進行數據傳輸，并設計將GSM-R系統的近端機信號進行數字化處理，利用光纖傳輸將數字信號傳送到遠端機中，而遠端機在經過數字信號處理之后，對信號中頻數字單元進行有效的還原，發達，從而實現了GSM-R基站信號覆蓋面積提升。3. GSM-R系統直放站的上行信號鏈路和設計。系統近端機利用耦合器將主天線的移動信號發送到射頻單元，并利用近端機轉化為中頻信號，最后利用遠端機將中頻信號發射覆蓋。4. GSM-R系統數字直放站的上行信號鏈路設計。遠端機天線將信號傳輸到射頻單元，并利用射頻單元轉化數字信號變為中頻數字信號，最后經過光傳輸單元將信號中頻處理回傳給基站。5.本工程GSM-R 數系統數字直放站設計選擇單網覆蓋方案，其中對接收電平為 -98 dBm 的覆蓋設計。

（2）數字直放站業務功能設計。功能設計是GSM-R 系統數字直放站設計中的重要組成部分，本工程GSM-R 系統數字直放站建設的功能設計具體包括以下幾方面內容;1. GSM-R 數字直放站系統設計具有調度通信功能，保證高速列車運行中可以接收到調度信息，其中主要包括列車車次基本信息傳送接收，列車運行調度命令信息的傳送、列車信號和運行監控信息的傳送，列車尾部信息數據的傳送等。2.與鐵路維護人員的信息通信相連接，其中包括鐵路養護人員信息工作人員連接、橋梁隧道養護工作人員通信連接、鐵路接觸網養護通信連接。方便鐵路運輸過程中出現意外進行搶修。3. GSM-R數字直放站技術設計需滿足公安部門、交通部門以及道路救援部門的通信需求，方便鐵路運輸應急處理。

（3）數字直放站鏈路預算設計。在GSM-R 系統數字直放站技術方案設計中，對于鏈路預算設計選擇使用Okumura-Hata 模型，模型中對數字直放站的最大輸出功率進行了假設，設置為43 dBm。而在預算中，當數字直放站天線高度設置為30m時，直放站信號范圍可以覆蓋城區面積為0.95km單位之內，而信號郊區覆蓋面積可以達到1.85km范圍之內，而農村的覆蓋面積可以達到2.8km范圍之內。而當線路高度理論設置為500m范圍之內，隧道口天線的覆蓋范圍為城區0.43 km，郊區 0.9 km，農村 1.2 km，覆蓋范圍均有下降[2]。

（4）數字直放站技術應用設計。A路段工程設計采用“數字光纖直放站 + 漏纜 / 天線”信號傳輸模式。以下是GSM-R數字直放站系統的具體技術應用;1.在系統中應用了數字光傳輸技術，一定程度上增加了信號的穩定性。2. GSM-R數字直放站系統設計使用無線電軟件技術。通過無線電軟件技術的應用，實現了信號的數字處理，從而保證各基站能夠實現延時調整，最終減少多路徑干擾，實現覆蓋面增加[3]。3.系統設計將光傳輸模塊進行數字化轉化，并設計采用濾波器對光頻率和信號頻率的干擾性雜波進行處理，從而提升整體系統的噪音處理功能。4.在GSM-R數字直放站設計中，采用合成小區的設計方法，從而能夠實現單個小區覆蓋范圍增加，并在一定程度上對信號頻道切換次數進行了減少。

3? 結語

本文筆者對GSM-R系統數字直放站的有點進行總結，數字直放站在GSM-R系統中應用，增加了信號傳播的抗干擾性，減少了噪音，并提升了信號傳播的覆蓋面積。另外，本文筆者以具體工程為例，總結了GSM-R數字直放站系統的方案設計。希望能夠對GSM-R系統數字直放站技術的應用發展有所幫助。

參考文獻：

[1]崔國興. 數字直放站在GSM—R系統應用中的技術研究[J]. 鐵道工程學報， 2016（4）：87-90.

[2]冉曉徑. 數字光纖直放站在GSM-R網絡中的分析與應用[J]. 中國新技術新產品， 2015， 000（012）：21-21.

[3]崔國興. 數字直放站在GSM-R系統應用中的技術研究[J]. 鐵道工程學報， 2016， v.33;No.211（04）：89-92.