铁路数字移动通信系统的传输干扰性能分析与改善

第３３卷第７期铁 道 学 报Ｖｏｌ．３３　Ｎｏ．７

２　０　１　１年７月ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＴＨＥ　ＣＨＩＮＡ　ＲＡＩＬＷＡＹ　ＳＯＣＩＥＴＹ　Ｊｕｌｙ　２０１１

文章编号：１００１－８３６０（２０１１）０７－００３８－０６

铁路数字移动通信系统的传输干扰性能分析与改善

林思雨，　钟章队，　艾　渤

（北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室，北京　１０００４４）

摘　要：传输干扰率是铁路数字移动通信系统的服务质量指标中重要的一项，其描述铁路数字移动通信系统误

码性能对列车控制信息传输的影响程度。在介绍铁路数字移动通信系统传输干扰基本概念的基础上，分析影响

铁路数字移动通信系统传输干扰性能的重要因素，包括列车控制系统信息传输特性、列车控制系统链路层数据传

输协议、通信系统越区切换等。基于列车运行速度与传输干扰间的关系，提出采用分布式天线扩大小区覆盖范围

的方案，降低数据传输与越区切换发生的碰撞概率，以改善传输干扰性能。通过对分布式天线系统覆盖范围以及

对其同频干扰、载波干扰比等性能指标的理论分析，证明了分布式天线覆盖方案可以有效地扩大广义小区的覆盖

面积以改善铁路数字移动通信系统传输干扰性能。

关键词：高速铁路；铁路数字移动通信系统；服务质量；传输干扰；分布式天线

中图分类号：ＴＮ９２９．５；Ｕ２８５．２１ 文献标志码：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－８３６０．２０１１．０７．００７

Ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｏｎ　Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ

Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　Ｒａｉｌｗａｙ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｍｏｂｉｌｅ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍ

ＬＩＮ　Ｓｉ－ｙｕ，　ＺＨＯＮＧ　Ｚｈａｎｇ－ｄｕｉ，　ＡＩ　Ｂｏ

（Ｓｔａｔｅ　Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ｒａｉｌ　Ｔｒａｆｆｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　ａｎｄ　Ｓａｆｅｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　Ｊｉａｏｔｏｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００４４，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｏｎｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｏｆ　ｓｅｒｖｉｃｅ（ＱｏＳ）ｏｆ　ｔｈｅ　ｒａｉｌｗａｙ　ｄｉｇｉｔａｌｍｏｂｉｌｅ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｎｄｉｃｅ，ｗｈｉｃｈ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ　ｔｈｅ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｂｉｔ　ｅｒｒｏｒ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＧＳＭ－Ｒ　ｓｙｓｔｅｍ　ｏｎｔｒａｉｎ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｍｅｓｓａｇｅ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ．Ｔｈｅ　ｃｏｎｃｅｐｔ　ｏｆ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｒａｉｌｗａｙ　ｄｉｇｉｔａｌ　ｍｏｂｉｌｅ　ｃｏｍ－ｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｓ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅｎ，ｔｈｅ　ｆａｃｔｏｒｓ　ｔｈａｔ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｒａｉｌｗａｙ　ｄｉｇ－ｉｔａｌ　ｍｏｂｉｌｅ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ａｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ，ｗｈｉｃｈ　ｉｎｃｌｕｄｅ　ｔｈｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｔｒａｉｎ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｍｅｓｓａｇｅｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ，ｄａｔａ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｐｒｏｔｏｃｏｌ　ｉｎ　ｔｈｅ　ＭＡＣ　ｌａｙｅｒ　ａｎｄ　ｈａｎｄｏｖｅｒ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｈｅ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅ　ｓｃｈｅｍｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｅｌｌ　ｃｏｖｅｒａｇｅ　ａｒｅａ　ｅｘｐａｎｄｅｄ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　ａｎｔｅｎｎａｓ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｓ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｂａｓｉｓ　ｏｆｔｈｅ　ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｔｈｅ　ｔｒａｉｎ　ｍｏｖｅｍｅｎｔ　ｓｐｅｅｄ　ａｎｄ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．Ｔｈｉｓ　ｓｃｈｅｍｅ　ｃａｎｒｅｄｕｃｅ　ｔｈｅ　ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ　ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｄａｔａ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ａｎｄ　ｈａｎｄｏｖｅｒ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｏ－ｃｈａｎｎｅｌｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ　ａｎｄ　ｃａｒｒｉｅｒ　ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ　ｒａｔｉｏ．Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ｓｃｈｅｍｅ　ｉｓ　ｖｅｒｉｆｉｅｄ　ｂｙ　ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ　ａｎａｌｙ－ｓｉｓ．

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄ　ｒａｉｌｗａｙ；ｒａｉｌｗａｙ　ｄｉｇｉｔａｌ　ｍｏｂｉｌｅ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ；ＱｏＳ；ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ；ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　ａｎｔｅｎｎａｓ　ｓｙｓｔｅｍ

随着列车运行速度的提高，无线通信信号多普勒频移将增大、相干时间减少、电平交叉率变快、越区切换发生频繁，这些变化将对承载列车运行控制信息（简

收稿日期：２００９－０６－１０；修回日期：２００９－１２－３０

基金项目：国家自然科学基金资助项目（６０８３０００１）；国家重点实验室重点课题（ＲＣＳ２００８ＺＺ００６）北京交通大学优秀博士

生科技创新基金资助项目（１４１０５９５２２）。

作者简介：林思雨（１９８４—），男，北京人，博士研究生。

Ｅ－ｍａｉｌ：０７１１１０１７＠ｂｊｔｕ．ｅｄｕ．ｃｎ称列控信息）传输的铁路数字移动通信系统ＧＳＭ－Ｒ产生不利影响。服务质量是ＧＳＭ－Ｒ系统性能在业务上的具体体现，直接影响用户满意程度。

目前对ＧＳＭ－Ｒ系统用于列控信息传输业务的服务质量（ＱｏＳ）研究还停留在测试方法以及应用分析上［１－２］，ＱｏＳ指标要求也是根据工程经验结合一定理论分析而制定［３］。随着列车运行速度的提高，当前我国ＧＳＭ－Ｒ系统如何满足列控信息高效可靠传输的要求