第5讲 GSM-R通信系统--频率复用
GSM频率复用技术资料
下面介绍1xቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ频率复用方式，采用1x3频率复用 方式时，每个基站的三个小区组成一个簇，按簇进 行频率复用，即每个基站的1, 2, 3小区分别使用相 同的频率集，如图4-16所示。
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图4-16 1x3频率复用方式
1x3紧密复用方式的复用度比3x3复用方式和MRP 技术更加紧密，能提高更多的容量。频率规划简单， 在优化阶段需调整或增扩载频时，无需重新规划频率。 采用射频跳频，获取比基带跳频更大的跳频增益。当 然，随着复用距离的减小，同频和邻频干扰也显著增 加，需要相关措施解决。 在许多实际问题中采用1x3的组网方式，由于目 前话务量还没有达到过于拥塞的程度，所以采用了一 些基本的控制干扰的措施如降低静态输出功率、降低 天线下倾角等方法就能解决干扰问题。但是当用户量 的进一步增加，话务量进一步增大的情况下，有可能 要增加基站或载频数，这时的网络具有以下的特点： 站距更为紧密，频率复用度更高，话务量更大，网络 的干扰严重。因此当用户量进一步增加的话，如何避 免或减少无线干扰，保证话音质量，就成为需要解决 的关键问题。 为了解决这一问题，研究人员开发出了紧密复用 模式下的同心圆（Concentric Cell）技术 。如图4-17
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C2 C1
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多重频率复用方式在GSM系统中应用的分析
多重频率复用方式在GSM系统中应用的分析摘要:对目前广泛应用于GSM系统的多重频率复用方式（MRP）的工作原理、应用基础、应用中的一些问题，如频率分组的原则、优化的方法等进行了分析，并列举了实例，提出了有关MRP方式推广应用的一些看法。
关键词:GSM多重频率复用应用分析按照GSM体制规范的推荐，我国的GSM移动通信网络一般都采用4×3频率复用方式来提高频率的利用率。
这种规则的频率配置方式对基站的条件要求较高，而现实中基站（小区）的天线高度、地形地貌差异都会比较大，小区覆盖范围会有较大差异，而且各小区的业务需求不同，所需的频道数目往往也就不相同，因此完全套用理想化的规则的频率复用方式，要么同频干扰保护比难以保证，要么会造成频谱利用率不高。
为了能够根据无线网络的实际情况动态地按各小区的业务之需分配频率，人们根据GSM系统的特点提出了一种非规则频率复用方式——多重频率复用方式（MRP）。
这种方式在我国GSM网中仍处在探讨应用阶段。
为了进一步了解这种频率复用方式在GSM系统中的应用情况，特作如下分析。
1 MRP应用于GSM系统的基础1.1 更紧凑的频率复用一般，频率复用就是将可用频率分成若干组，频率以组为基础分配到每个小区，每小区的频道数等于系统可用的总频道数除以频率分组的数值N（N称为频率的复用系数）。
N愈大，整个系统内的同频小区的间隔就愈大，C／I值就愈大，但每组可用的频道却愈少，频率利用率也愈低。
相反，N愈小，C／I值就愈小。
在移动通信网络中，一个基站小区对另一个同频基站小区的C／I值可以由式（1）进行估算， C／I＝alg （D／R）＋（K）（1）式中：a为传播路径损耗斜率；D／R为同频道复用保护距离系数，D为干扰小区至被干扰小区远端边缘的距离，R为干扰小区的直径；K为考虑传播条件、天线方向去耦、天线下倾等因素的综合修正因子。
若采用4×3复用方式，则 D≈（3n）12＝（3×4）1／2R＝3.46R（2）式中，n为簇内基站数。
GSM-R是什么？具体有什么用途
GSM-R是什么？具体有什么用途第一篇：GSM-R 是什么？具体有什么用途GSM-R 是什么？具体有什么用途GSM-R通信技术起源于欧洲，目前在德国、瑞士、荷兰、意大利等国家均已进入商业运用。
由于GSM-R具有适应铁路运输特点的功能优势，以及更符合通信信号一体化技术发展的需要，因此铁道部2000年底正式确定将GSM-R作为我国铁路专用通信的发展方向。
GSM-R在GSM公众移动通信系统平台上增加了铁路运输专用调度通信功能。
GSM-R通信系统包括：交换机、基站、机车综合通信设备、手机等设备组成。
以青藏铁路为例：青藏铁路是世界上海拔最高的铁路线，青藏线北起青海省格尔木市，途经纳赤台、五道梁、沱沱河、雁石坪，翻越唐古拉山进入西藏自治区境内后，经安多、那曲、当雄至西藏自治区首府拉萨市，全长约1142km。
绝大部分线路在高原缺氧的无人区。
为了满足铁路运输通信、信号及调度指挥的需要，采用了GSM-R移动通信系统。
青藏线GSM-R通信系统实现了如下功能：1、调度通信功能调度通信系统业务包括列车调度通信、货运调度通信、牵引变电调度通信、其他调度及专用通信、站场通信、应急通信、施工养护通信和道口通信等。
2、车次号传输与列车停稳信息的传送功能车次号传输与列车停稳信息对铁路运输管理和行车安全具有重要的意义，它可通过基于GSM-R电路交换技术的数据采集传输应用系统来实现数据传输，也可以采用GPRS方式来实现。
3、调度命令传送功能铁路调度命令是调度所里的调度员向司机下达的书面命令，它是列车行车安全的重要保障。
采用GSM-R系统传输通道传输调度命令无疑将加速调度命令的传递过程，提高工作效率。
4、列车尾部装置信息传送功能将尾部风压数据反馈传输通道纳入GSM-R通信系统，可以方便地解决尾部风压数据传输问题。
5、调车机车信号和监控信息系统传输功能提供调车机车信号和监控信息传输通道，实现地面设备和多台车载设备间的数据传输，并能够存储进入和退出调车模式的有关信息。
频率复用模式
GSM网频率复用技术随着GSM 900MHz数字移动通信网容量的迅速扩张，在许多地区，频率资源变得越来越紧张，某种程度上已制约了移动通信业务的发展。
为了满足移动通信业务发展的需求，有些省、市已将GSM使用的频率扩展到12.2MHz带宽，即使这样，频率资源仍然紧张。
在模拟网暂时不能退频的情况下，如何提高频率利用率，尽可能提高GSM网络的容量，已成为移动通信运营部门和众多厂家共同关心的热点问题。
为此研究出了许多频率复用新技术。
本文主要介绍有关这方面的技术。
1、频率复用的概念频率复用也称频率再用，就是重复使用 (reuse) 频率，在GSM网络中频率复用就是，使同一频率覆盖不同的区域（一个基站或该基站的一部分(扇形天线)所覆盖的区域），这些使用同一频率的区域彼此需要相隔一定的距离（称为同频复用距离），以满足将同频干扰抑制到允许的指标以内。
原邮电部颁布的《900MHz TDMA数字公用陆地蜂窝移动通信网技术体制》要求，若采用定向天线，建议采用4×3复用方式，业务量较大的地区，根据设备的能力还可以采用其它的复用方式，如3×3复用方式，2×6复用方式等。
无论采用哪种复用方式，基本原则是考虑了不同的传播条件，不同的复用方式及多个干扰等因素后，必须满足干扰保护比的要求，即：同频道干扰保护比：C/I （载波/干扰）≥9dB邻频道干扰保护比：C/I （载波/干扰）≥－9dB载波偏离400KHz时的干扰保护比： C/I（载波/干扰）≥－41dB注：工程设计中需对以上C/I 另加3dB余量。
2、常规的 4×3 频率复用技术根据GSM 体制规范的建议，通常在无线网络规划中都采用4×3 频率复用方式，即4个基站区（每个基站分为3个120°扇形小区或60°三叶草形小区），12个扇形区为一小区群。
这种频率复用方式由于同频复用距离大，能够比较可靠地满足GSM体制对同频干扰保护比和邻频干扰保护比的指标要求，使GSM 网络运行质量好，安全性好。
GSM频率复用及频率规划简介
GSM频率复用及频率规划简介作者：蔡智超来源：《硅谷》2010年第23期摘要：频率复用也称频率再用，就是重复使用(reuse)频率。
在GSM网络中频率复用就是，使同一频率覆盖不同的区域(一个基站或该基站的一部分(扇形天线)所覆盖的区域)，这些使用同一频率的区域彼此需要相隔一定的距离(称为同频复用距离)，以满足将同频干扰抑制到允许的指标以内。
关键词：频率复用；频率规划中图分类号：TN92文献标识码：A文章编号：1671－7597(2010)1210001－011、频率复用技术在不考虑增加频率资源的前提下，提高GSM的网络容量的途径主要有两个：一是小区分裂，通过增加基站密度，提高网络容量；二是频率复用技术。
频率复用也称频率再用，就是重复使用(reuse)频率。
在GSM网络中频率复用就是，使同一频率覆盖不同的区域(一个基站或该基站的一部分(扇形天线)所覆盖的区域)，这些使用同一频率的区域彼此需要相隔一定的距离(称为同频复用距离)，以满足将同频干扰抑制到允许的指标以内。
2、频率划分蜂窝系统根据所用频段可以分为GSM900M和DCSl800M系统，载频间隔为200KHz。
其上、下行频率划分如下：U5M900：共124个频点，频率与载频号(n)的关系如下：基站收：f1(n)＝890.2＋(n－1)X0.2MHz基站发：f2(n)＝f1(n)＋45MHzDCS1800：共374个频点，频率与载频号(n)的关系如下：基站收：f1(n)＝1710，2＋(n－512)×0.2MHz基站发：f2(n)＝f1(n)＋95MHz3、技术要求无论采用哪种复用方式，基本原则是考虑了不同的传播条件，不同的复用方式及多个干扰等因素后，必须满足干扰保护比的要求，即同频道干扰保护比：C/I(载波/干扰)≥9dB：邻频道干扰保护比C/I(载波/干扰)≥－9dB；载波偏离400KHz时的干扰保护比C/I(载波/干扰)≥－41dB：工程设计中需对以上C/I另加3dB余量。
GSM-R系统的组成及业务功能
目前，一般高铁线路GSM-R系统所承载的分组域数据业务主要有无线车次号信息、调度命令、近路预告信息。
分组域数据业务主要针对于那些对实时性要求较低（与电路域业务相比），突发性强，有一定的数据量的业务。采用分组交换技术，可以高效传输数据和信令，只有当传输数据时才占用网络资源。优化了对网络资源和无线资源的利用，同时提高了传输的速率。无线资源中的一个频点即一个TDMA帧可分配1到8个无线接口时隙。这些时隙能为用户所共享，且上行链路和下行链路的分配是独立的。可以同时使用8个时隙进行数据传输，最高速率可达171.2kbps（理论值）。
图3-3无线资源频谱图
图3-4GSM-R频道号对应频率表
2、小区频率配置的基本原则：同一个基站的载频间隔不小于400KHz，相邻基站载频间隔不小于400KHz。
3、GSM-R系统的频率资源很紧X，既然这一段频段资源少，为什么不考虑使用更高的频段，比如1800M左右的频率（3G所使用的频率）?
无线电波频率越高，在传播过程中造成的衰落就约快，这样一个基站的覆盖X围就越小，则小区半径越小，所以频率是和小区的半径成反比的，频率高，半径小，那么一定的X围内，沿线所建基站就多，这样干扰就大。此外，高速列车要频繁的进行越区切换，其对铁路业务的影响是极大的，容易能造成通信延时以及掉话。
3系统功能1sim卡数据管理2sim卡资源管理3sim卡个人化4sim卡业务受理4系统用法1sim卡申购上报2sim卡数据下发3sim卡业务上报4持卡人信息上报sim卡数据管理sim卡个人化sim卡资源管理sim卡业务受理sim卡存库管理系统维护sim卡发卡管理接口管理数据字典管理图351sim卡管理系统示意图五gsmr数据管理系统1系统简介依据sim卡管理系统需求规x关于数据管理的有关需求定义和编号20定义的数据x围结合当前数据管理方法填报方法等有关数据管理工作的规定利用数据库技术实现对gsmr网络数据的信息化管理
GSM-R基本原理
一 概述
1.1 无线通信系统的分类
按技术体制分类：模拟、数字、数模兼容 按工作波长分类：短波、微波等 按无线传输方式分类：微波中继、卫星等 按工作状态分类：固定、移动等 按在通信网中的位置分类：无线传输、无线接入
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1.2 蜂窝移动通信概念
蜂窝概念是解决频率不足和用户容量问 题的重大突破 现今的公众移动通信网均采用蜂窝的概 念
• 作用二: 是当信息源给出的是模拟语音信号时，信源编码器 将其转换成数字信号，以实现模拟信号的数字化传输。
• 信源编码方法：PCM、ADPAM、DM等
• 信源译码是信源编码的逆过程。
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通常使用平均主观分（MOS）来评价一种话音编码的优劣。 数字话音编码需要满足以下要求： （1）在给定的编码速率下，话音质量尽可能高； （2）在多音环境或强噪声下，应有较好的编码效果，MOS 分不应低于 3.5 分； （3）编译码延时不能过长应控制在几十毫秒之内； （4）算法应该具有较好的抗误码性能，计算量小，性能 稳定； （5）编译码器应便于大规模集成。 主要的话音编码技术分为波形编码、声源编码和混合编 码。混合编码方案有多脉冲激励线性预测编码（MPLPC）和码 激励线性预测编码（CELPC）。
无线区簇必须满足：
1) 无线区簇应能够彼此相邻接； 2) 相邻无线区簇内任意两个同频复用区中心距离应该相等。
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我们把由若干个使用全部频率的小区组成的集合 称为一个簇。 把不同簇中使用相同频率的小区称为同频小区。 任意两个同频小区之间的距离称为同频复用距离。 为了避免同频小区之间的干扰，必须选定一个合 适的同频复用距离。
GSM-R通信系统解析
GSM-R(GSM for Railway)GSM,全名为：Global System for Mobile Communications，中文为全球移动通讯系统，俗称"全球通"，是一种起源于欧洲的移动通信技术标准，是第二代移动通信技术，其开发目的是让全球各地可以共同使用一个移动电话网络标准，让用户使用一部手机就能行遍全球。
全球贸易组织(GSMA)GSM-R数字集群移动通信系统简介2006年7月1日，随着青藏铁路的全线通车，我国铁路所使用的一种世界上领先的铁路数字移动通信系统也在青藏线上正式投入使用。
这种通信系统就是GSM-R铁路全球移动通信系统。
GSM-R（Global System For Mobile Communications For Railway）系统是欧洲铁路综合调度移动通信系统的简称。
是专门为铁路通信设计的综合专用数字移动通信系统。
它是在8时隙/200KHz TDMA多址方式GSM蜂窝系统上增加调度通信功能构成的一个综合专用移动通信系统。
它基于GSM的基础设施及其提供的高级语音呼叫业务，提供铁路特有的调度业务，并以此为信息化平台，使铁路部门可以在这个平台上实现铁路管理信息的共享。
GSM-R系统是基于GSM的规范协议，增加了优先级、组呼、广播呼叫等铁路运输专用调度通信功能，适用于铁路通信的需要。
为了完成调度通信的功能，GSM-R系统与GSM系统不同的是在其结构中增加了组呼寄存器（GCR）。
GSM-R系统除了具有语音传送功能外，更重要的是具有数据传送功能，它与GPS卫星定位系统、机车车载计算机结合后能够实现机车和地面之间列车控制信息的实时传送，达到控制列车运行，确保列车安全的目的。
GSM-R网络属于铁路运输指挥专用调度通信系统，因此其网络和业务具有调度通信所要求的封闭性、安全性和实时性特征，要求与外部通信网络只能进行有限的互联互通，即为实现铁路运输指挥业务需要，与铁路专用电话网、铁路各种MIS 信息网络互联互通，一定程度上与公众通信网络互联互通。
GSM时隙分配原理及频率复用
GSM时隙分配原理及频率复用E1基础知识 Timeslot（时隙）专用于某一个单个通道的时隙信息的串行自复用的一部分。
在T1和E1服务中，一个时隙通常指一个64kbps的通道。
E1线路基础知识总结：一条E1是2M的链路，用PCM编码。
一个E1的帧长为256个bit，分32个时隙，一个时隙为8个bit。
每秒有8k个E1的帧通过接口，即256*8k=2048kbps。
每个时隙在E1帧中占8bit，即一条E1中含有32个8*8K=64K. E1有成帧、成复帧和不成帧三种方式。
在成帧的E1中第0时隙用于传输帧同步数据，其余31时隙用于传输有效数据，在成复帧中E1中除了0时隙外，第16时隙是用于传输信令的，其余30个时隙传输有效数据。
不成帧结构的E1中所有32个时隙传输有效数据。
E1信道中8bit组成一个时隙，32个时隙组成一个帧(F),16个帧组成一个复帧（MF）。
在一个帧中，TS0主要用于传送帧定位信号（FAS）、CRC-4（循环冗余校验）和对端告警指示，TS16主要传送随路信令（CAS）、复帧定位信号和复帧对端告警指示，TS1至TS15和TS17至TS31公30个时隙传送话音或数据信息，我们称之为“净荷”，TS0和TS16为“开销”。
如果采用带外公共信道信令（CCS），TS16就失去了传送信令的用途，该时隙也可用来传送信息信号，这时帧结构的净荷就成了TS1至TS31，开销就只有TS0了。
由PCM编码介绍E1:由PCM编码中E1，分32个时隙，TS0-TS31.其中TS0为帧同步码，TS16为信令时隙，当使用到信令时（共路信令或随路信令）时，该时隙用来传输信令，用户不可用来传输数据。
2M的PCM码型有：：PCM30用户可用时隙30个，TS16传送信令，无CRC 校验。
：PCM31用户可用时隙31个，TS16不传送信令，无CRC校验。
PCM30C：PCM30C用户可用时隙30个，TS16传送信令，有CRC校验。
4.3GSM频率复用技术解析
紧密复用
宽松复用
0
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经济，但干扰大， 需相关措施支持
干扰小，但不经济
图4-14 频率复用度示意图
在GSM系统中，最基本的频率复用方式为频 率复用方式，“4”表示4个基站，“3”表示每基站 3个小区，即将一个蜂窝等分成三个小区，使用3 组不同频率。这12个扇形小区为一个频率复用簇， 同一簇中频率不能被复用。这种频率复用方式由 于同频复用距离大，能够比较可靠地满足GSM体 制对同频干扰和邻频干扰的指标要求。使GSM网 络运行质量好，安全性好。频率复用方式下，它 的频率复用度为12，如图4-15所示。
4.3 频率复用技术
频率复用原理 常规频率复用技术 紧密频率复用技术 蜂窝系统的扩容
4.3.1 频率复用原理
蜂窝通信网络把整个服务区域划分为若干个较小的区域（Cell， 在蜂窝系统中称为小区），各小区均用小功率的发射机（即基站发 射机）进行覆盖，许多小区像蜂窝一样能布满（即覆盖）任意形状 的服务地区。 蜂窝系统的基本原理是频率复用。通常，相邻小区不允许使用 相同的频道，否则会发生相互干扰（称同道干扰），但由于各小区 在通信时所使用的功率较小，因而任意两个小区只要相互之间的空 间距离大于某一数值，即使使用相同的频道，也不会产生显著的同 道干扰（保证信干比高于某一门限）。为此，把若干相邻的小区按 一定数目划分成区群，并把可供使用的无线频道分成若干个（等于 区群中的小区数）频率组，区群内小区均使用不同的频率组，而任 意小区使用的频率组，在其它区群相应的小区中还可以再用，这就 是频率复用，如图4-13所示。频率复用是蜂窝通信网络家解决用户 增多而被有限频谱制约的重大突破。
MRP (Multiple Reuse Pattern)即多重复用技术，其实质是将载 波分层，各层采用不同的复用模式，以达到扩容的目的。多重复用 就是把所有频带分为几部分,每部分采用不同的频率复用系数,就是 说同一网络采用不同的频率复用方式。例如共有37 个信道,其中控 制信道载频以12扇区为一复用群,业务信道载频分别以9 、6 、4扇 区为复用群。在多重复用方式中,同一小区的业务载频的复用度之 所以能一个比一个高,是因为采用跳频技术,通过跳频将不同载频干 扰进行了平均,主要保证平均干扰情况符合要求,就能满足通话要求。 MRP技术可根据容量需求及话务量分布情况灵活进行频率规划， 可逐步提高网络容量，比仅使用3x3复用方式网络容量高，与 2x3,1x3相比对网络质量影响小，采用的技术如跳频、功率控制， 不连续发射(DTX)是较成熟的技术，在设备及软件上无其它特殊要 求，只要进行仔细的网络规划和优化，能满足网络安全可靠运行。 容量提高较高，较大地提高了频率利用率，频道配置灵活，不同的 频率复用方式可根据容量需求逐步引入，还可根据话务量分布情况， 仅在话务量高的地方增加载频。
GSM-R技术资料
GSM-R简介GSM-Railway属于专用移动通信的一种，专用于铁路的日常运营管理，是非常有效的调度指挥通信工具。
GSM-R是基于分组数据的通信方式。
GSM-R（GSMforRailways）系统是专门为铁路通信设计的综合专用数字移动通信系统。
它在GSMPhase2+的规范协议的高级语音呼叫功能，如组呼、广播呼叫、多优先级抢占和强拆业务的基础上，加入了基于位置寻址和功能寻址等功能，适用于铁路通信特别是铁路专用调度通信的需要。
主要提供无线列调、编组调车通信、区段养护维修作业通信、应急通信、隧道通信等语音通信功能，可为列车自动控制与检测信息提供数据传输通道，并可提供列车自动寻址和旅客服务。
在中国铁路的频段为上行885-889MHz，下行方向为930-934MHz。
GSM-R系统包括网络子系统（NSS）、基站子系统（BSS）、运行和业务支撑子系统（OSS/BSS）和终端设备等四个部分。
其中，网络子系统包括移动交换子系统（SSS）、移动智能网（IN）子系统和通用分组无线业务（GPRS）子系统。
GSM-R系统采用主从同步方式，TMSC、MSC、HLR、SCP等设备应就近从BITS设备中获取定时信号，MSC至BSS间的G数字链路应兼作同步链路使用，BSS从MSC获取同步时钟信号，也可从就近的BITS设备或SDH 设备提取同步时钟信号。
GSM-R传输系统指的是为GSM-R系统各子系统之间的连接提供通道的数字传输系统，包括GSM-R系统为提供基本服务所必需的传输配套单元，如传输光、电缆和传输设备，但不包括直放站远端机和近端机之间的连接通道，也不包括天馈线等连接。
具体的实际应用：武广线、新丰镇编组站、大秦线、胶济线、青藏线、石太线、合宁线、京津城际线等。
GSM-R通信技术起源于欧洲，目前在德国、瑞士、荷兰、意大利等国家均已进入商业运用。
由于GSM-R具有适应铁路运输特点的功能优势，以及更符合通信信号一体化技术发展的需要，因此铁道部2000年底正式确定将GSM-R 作为我国铁路专用通信的发展方向。
GSM-R演示文稿
四、GSM-R原理简介（6）
• 组网方式
GSM-R由核心网和无线网组成，核心网采用二级网络结构，设立 移动业务大区汇接中心（TMSC）和本地网端局（MSC）。无线网络是 由铁路沿线、车站内的一些小区（一个基站或基站的某个扇区覆盖的区 域）组成。
四、GSM-R原理简介（7）
• GSM-R中用到的关键技术
四、GSM-R原理简介（1）
• • • • • GSM-R系统结构 线状覆盖 频率配置 组网方式 GSM-R中用到的关键技术
四、GSM-R原理简介（2）
• GSM-R系统结构
GSM-R通信系统主要由交换子系统（SSS）、基站子系统 （BSS）、运行与维护子系统（OMC）、通用无线分组业务子系 统（GPRS）、终端子系统及移动智能网子系统（IN）六大部分组 成，如下图所示。
二、我国GSM-R的发展过程及应用 （1）
我国铁路无线列车调度通信制式经历了四十多年的运营，其无线 通信也是使用单信道模拟制式。无线通信系统采用频点，信道，固定 分配的方式，固定分配给了无线列调、站调、公安等无线系统使用， 各个部门间不能相互共享，造成频率资源的极大浪费，铁路无线通信 系统枢纽地区干扰严重不具备网络能力，移动终端对讲距离受限，邻 站交界区易发生业务中断，各个无线通信系统分散，不能联合组网， 使得各系统之间用户无法进行联络，无线、有线调度网基本独立，无 法形成有机融合的整体。无线列调系统是开放系统，并未做任何鉴权 加密处理，对用户无需进行身份识别，只要无线终端用户频点和调制 方式与无线列调相同，便可以加入到无线列调系统内的通信。因此话 音业务可以被接收或窃听，给行车安全带来极大的隐患。
五、GSM-R厂商及成功案例
GSM-R网络设备商有西门子、北电和华为等，三个厂商在GSM都有 着丰富的工程经验。西门子在运输、车辆、通信信号等交通领域综合实力 很强，其GSM-R设备已经应用在瑞典、荷兰、英国等国家和我国胶济铁 路。北电网络公司的GSM-R设备已应用到德国、法国、英国等国家和我 国青藏铁路。华为公司是国内能够提供GSM-R成套设备的厂商，其设备 已应用于大秦铁路。
GSM-R无线通信系统概述
GPRS最大限度重用已有的GSM网络基础设施
GPRS提供高效的无线资源利用率
GPRS提供高达171.2Kbps的无线接入速率
与已有的GSM-R电路交换系统有很多交互
GPRS系统基于标准的开放接口
GPRS子系统的特点
GPRS提供的业务
HLR2
SCP2
HLRn
交换网实现铁路
基本电信业务
TMSC1
TMSC2
TMSCn
用户平面
控制平面
MSC1
MSC2
MSC3
MSCn
整理课件
4、GPRS子系统概述
为什么引入GPRS子系统？
解决频率资源紧张问题，提高数据传输速率。
什么是GPRS？
通用分组无线业务（General Packet Radio Service）的英文缩
用户管理系统
管理本网用户的相关数据，提供开户、销户以及用户业务权限更改
等操作功能，支撑业务的正常运行。
优先。通话时无法进行数据传输。但在数据传输时可以收到
通话信号，从而暂时中断数据传输而切换到话务功能。待通
话结束后再接续数据传输。
C类（Class-C）：只具有GPRS功能，MS只能应用于GPRS
服务。
整理课件
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5、基站子系统
BSS在系统中的地位与作用：
BSS通过无线接口与终端相接，负责无线信号发送接收和无线资源
标应符合具体业务需求，并预留远期发展条件。山区、隧道、路堑等弱
场区可根据需要采用光纤直放、射频直放站和LCX等技术措施。
整理课件
6、运行与支持子系统
GSM-频率规划(频率复用)
频率规划调整包括：频率复用方式调整各小区BCCH载波频率调整各小区TCH载波频率调整频率复用方式的调整频率复用是指在数字蜂窝中重复使用相同频率，把有限的频率分成若干组，依次开成一簇频率分配给相邻的小区进行使用。
频率复用方式包括普通复用：4X3复用3X3复用2X6复用1X3复用双重复用：BCCH、TCH分别采用不同的复用方式同心圆复用：常规层、超级层分别采用不同的复用方式多重复用MRP：各层频率分别采用不同的复用方式普通复用方式4X3普通复用方式：4X3普通复用方式主要针对每基站为3个扇区的规划。
12个频率为一组，轮流分配到4个基站中，第个基站可使用其中的3个频率。
注意：4X3频率复用方式是900MHZ TDMA 数字公用陆地蜂窝移动通信网络持术体制建议采用的复用方式。
4X3频率复用方式是最常用、最典型的频率复用方式。
3X3普通复用方式：3X3普通复用方式主要针对每基站为3个扇区的规划。
9个频率为一组，轮流分配到3个基站中，第个基站可使用其中的3个频率。
注意：3X3频率复用方式是900MHZ TDMA 数字公用陆地蜂窝移动通信网络持术体制建议采用的复用方式。
3X3频率复用方式通常与跳频（基带跳频）、DTX、功率控制一起使用，可达到抗干扰要求。
3X3频率复用方式在带宽6MHZ以下时，不能提供足够的跳频增益，因此性能不佳。
1X3普通复用方式：它是将所有频率分成A1、A2、A3三组，将这三组分别作为每个基站3个扇区的MA，此种复用方式频率紧密度较高，多数用于TCH 频率复用中。
注意：3X3普通复用方式是较紧密的复用方式，虽然频率利用率较高，但其干扰增加很大，必须采用足够的抗干扰技术，如射频跳频、功控、不连继发射、天线分集等，否则将对网络质量造成较大影响，因此必须注意网络优化工作。
2X6普通复用方式：Motorola提出的用以解决高话务地区频率复用方式（六扇区）。
注意：2X6普通复用方式在不同天线方向上存在着不同的频率复用度。
GSM网上的频率复用
ＧＳＭ网上的频率复用频率复用技术是指同一载频的无线信道覆盖不同地区，这些使用相同载频的地区之间相隔一定的距离以使同频干扰抑制在可接受的范围内。
作为目前全世界最为流行的移动通信技术，ＧＳＭ网络在全球拥有最多的用户，并且此用户群正在成倍增长。
面对并不宽裕的频率资源，各大厂家都在积极开发新技术以适应市场的需要，如何采用新功能来进一步提高频率复用以提高网络容量也是大家较为关注的一个课题。
——编者早期的移动通信系统中，由于抗同、邻频干扰的功能较少，一般采用较宽松的频率复用方式。
例如在ＴＡＣＳ和ＡＭＰＳ等模拟系统中，由于信号采用模拟调制方式，抗衰落及信号解调能力都较差，所以它对同频保护门限的要求也较高，一般大于１８ｄＢ。
在ＴＡＣＳ系统中较为流行的频率复用方式是７／２１复用，７／２１复用即为将所有频点平均分在７个基站的２１个小区中（在蜂窝系统中一般将每个基站分为３个小区），在这２１个小区中频点不重复使用，以这２１个小区为一个拓扑结构在整网中重复使用。
从这个关系中大家可以看出每个小区的最高载频配置取决于两个因素，一是运营商所拥有的频率资源，二是在网络设计时所采用的频率复用方式。
拿７／２１复用为例，每小区最高载频配置＝所有频点数／２１。
我们也称２１为频率复用系数，它是衡量一个网络频率复用宽松程度的一个主要参数。
在ＧＳＭ系统初期，较为流行的是４／１２频率复用方式，这和ＴＡＣＳ系统的７／２１复用相比在频率资源的利用率上已有了很大的提高。
４／１２结构的复用系数是１２，和２１相比它能在每一个小区中配置更多的载频，从而在单位面积上提供更大的容量。
但是它是以４个基站为一组重复使用频点的，和以７个基站为一组的７／２１复用相比同频间隔距离要小。
ＧＳＭ系统之所以能采用较紧凑的频率复用技术是由于它采用数字调制技术，信号在抗衰落、抗干扰方面都要比模拟信号强得多。
从这一点可以看出，在频率资源有限的情况下，如何采用先进的技术和功能来进一步降低网络的频率干扰是提高网络频率复用从而增加网络容量的关键。
移动通信系统频率复用技术分析与比较
课程设计报告班级：通信10―― 02班姓名：王瑾学号：1006030218指导教师：冀常鹏成绩：__________________________电子与信息工程学院信息与通信工程系移动通信系统频率复用技术分析与比较摘要随着GSM 900MH数字移动通信网容量的迅速扩张，在许多地区，频率资源变得越来越紧张，某种程度上已制约了移动通信业务的发展。
为了满足移动通信业务发展的需求，有些省、市已将GSM使用的频率扩展到12.2MHz带宽，即使这样，频率资源仍然紧张。
在模拟网暂时不能退频的情况下，如何提高频率利用率，尽可能提高GSM 网络的容量，已成为移动通信运营部门和众多厂家共同关心的热点问题。
为此研究出了许多频率复用新技术。
本文主要介绍有关这方面的技术。
关键词：GSM移动通信系统，4X 3频率复用，MR我术目录1 频率复用. (4)1.1 频率复用目的. (4)1.2 频率复用原理. (4)1.3 技术要求. (4)2 4 X 3频率复用技术 (5)2.1 4 X 3频率复用技术的概念 (5)2.2 4 X 3 频率复用技术的优点 (5)3 MRP (Multiple Reuse Pattern) 技术 (5)3.1 基本原理 (5)3.2 固定型MRP (6)3.3 改进型MRP (6)3.4 MRP 技术的主要特点 (7)4 同心圆技术 (7)4.1 同心圆技术的概念 (7)4.2 普通同心圆GUO (7)4.3 智能双层网IUO (8)5 各种频率复用方式容量的比较 (8)6 微蜂窝技术 (9)6.1 现实网络的概况 (9)6.2 微蜂窝技术的含义及应用目的 (9)6.3 微蜂窝的建设 (9)6.3.1 微蜂窝的选点 (9)6.3.2 覆盖预测及模拟 (9)6.3.3 切换的控制 (10)7 总结 (11)参考文献 (11)1 频率复用1.1 频率复用目的我国城市人口密度很大，GSM^经过几次大规模扩容后，特大城市和部分大城市的市区宏蜂窝基站平均站距不到iooom小区覆盖半径也就是几百米左右，有些“热点”地区站距只有300m左右。
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15
采用等间隔频道配置的方法——DCS1800MHz
在1800MHz频段，共75MHz带宽，载频间隔200KHz，频道序号为512～885 。 其中：中国移动占用前10MHz ，512~561频道，中国联通占用后10MHz， 687~736频道。频道序号和频道标称中心频率关系为：
fl(n) = 1710.200+(n-512)*0.200MHz fh(n) = fl(n)+95MHz
37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 123 124
频率复用计算
设一个簇中的小区数为N，
N i2 ij j 2
其中，i、j为非零正整数。
面状覆盖
沿某一小区的任意一条六边形链移动i个小区后，逆时针旋转60 度后再移动j 个小区，此时到达的小区即为同频小区。
A
A A
A
A A
N i2 ij j 2
A
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GSM系统频率资源
GSM1800：
基站收：f1（n）＝1710＋（n－511）×0.2 MHz
基站发：f2（n）＝f1（n）＋95 MHz
采用等间隔频道配置的方法——GSM 900MHz
在900MHz频段，共25MHz带宽，载频间隔 200KHz，频道序号为1～124，其中，中国移动占用 1~94频道（890~909/935~954MHz），中国联通占用 96~124频道（909~915/954~960MHz）。
12
频率复用带来的问题
[fn]
ห้องสมุดไป่ตู้
[fn]
R
[fn]
频率的重复使用造成相互间的干扰-同频干扰
4*3 频率复用
C1 C2
A1
A1
C1 C2
A2 C3 A3 B1
D1 D2
A3 AA12AB31BA3C2B3B12CCD13B1D2C3D2D1D2A31AD3B23AB2B12BCC313BD2C3A21D1D3A2D2C1CA31A3C2DA12BB1C31C3B2C2D1D3 D2
16
谢谢大家！
14
GSM 900MHz各频道组的频道号
频道组号
各频 道组 的频 道号
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
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第5讲 频率复用
主讲：谭传武 通信与信号学院
为什么要频率复用？
频率资源有限，假设有8MHz频率资源， 则8MHz => 40 chs * 8 ts => 320ts ==> max. 320 个用户同时通话!!!
频率复用方式
根据GSM体制的推荐，GSM无线网络规划基本上采 用4*3频率复用方式，即每4个基站为一群，每个基站分 成3个三叶草形60°扇区或3个120°扇区，共需12组频 率。因为这种方式同频干扰保护比C/I能够比较可靠的满 足GSM标准的要求。比较典型的频率复用方式除4*3外， 还 有 3*3 、 2*6 、 1*3 及 多 重 频 率 复 用 MRP(Multiple Reuse Patten)。
GSM 900 :
890
915
935
960
双工距离 : 45 MHz
GSM 1800 :
1710
信道间隔： 200kHz
1785
1805
双工距离 : 95 MHz
1880
GSM系统频率资源
系统频点配置
GSM900：
基站收：f1（n）＝890＋n×0.2 MHz 基站发：f2（n）＝f1（n）＋45 MHz
3
复用度
复用度就是频率复用的紧密程度，简单的讲复用度大小就是每个 基本复用簇中小区的数量。 4*3：12 n*m：n*m
紧密复用
0
12
经济，但干扰大 需相关措施支持
宽松复用 20
干扰小，但不经济
12
GSM最基本的频率复用模式：4×3
“4”个站点 个 小 区 群
“3”个小区
个 频 率 组 成 一 组
B3
A3 B1
D2
B2 D3
B3
4*3 频率复用
4*3 频率复用频点分配示意
A1 B1 C1 D1 A2 B2 C2 D2 A3 B3 C3 D3 34 35 36 37 38 39
40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95