1、2018年7月18日,1,第四讲 铁道部GSM-R与中国移动GSM之间的边界场强协调,2018年7月18日,2,一、问题的提出,2018年7月18日,3,1、无线频谱资源,2018年7月18日,4,2、共用EGSM频段,共用EGSM频率资源：885-889MHz/930-934MHz铁道部在铁路车站及铁路轨道沿线两侧的地域内使用，建设铁路专用GSMR移动通信网。中国移动在铁路车站及铁路轨道沿线两侧一定区域以外使用。,2018年7月18日,5,(1) 同频干扰,2018年7月18日,6,(2) 干扰的产生邻频干扰,2018年7月18日,7,(3) 正常通信条件,对同频和邻频载干比要求： for
2、cochannel interference: C/Ic = 9dBfor adjacent (200kHz) interference: C/Ia1= 9dBfor adjacent (400kHz) interference:C/Ia2=41dBfor adjacent (600kHz) interference:C/Ia3=49dB,2018年7月18日,8,(4) 干扰导致的结果,GSM-R系统和GSM系统的通信质量恶化，情况严重时，将导致通信中断。通信中断对GSM-R系统而言，即降低了可靠性和行车效率。,2018年7月18日,9,二、无线电波传播理论,2018年7月18日,10,1、
3、无线电波传播特性,2018年7月18日,11,(1) 无线电波传播特性,平均路径损耗对数正态阴影(慢)衰落信号快衰落信号 三者叠加构成了最终的接收信号。,2018年7月18日,12,(2) 快衰落信号,快衰落是由多径传播和移动台移动引起的，故又称多径衰落。快衰落严重时深度达到2040dB，这种现象可能会造成接收信号的恶化。研究指出，在多径传播过程中，假设存在N条多径信道：N条信道相互独立且没有一个信道的信号占主导地位，此时接收信号的包络衰落变化服从瑞利分布。如果存在一个起支配作用的直射波，则接收信号的包络为莱斯分布。,2018年7月18日,13,(3) 慢衰落信号,接收信号除瞬时值出现快衰落之
4、外，由阴影效应和气象原因引起的信号变化，场强中值（平均值）也会出现缓慢变化，称为慢衰落。慢衰落接收信号近似服从对数正态分布，变化幅度取决于障碍物状况、工作频率、障碍物和移动台移动速度等。,2018年7月18日,14,2、无线电波传播模型,自由空间传播模型 HATA模型 COST231 WIM模型衰减因子模型,2018年7月18日,15,（1）小区分类,宏小区覆盖半径约130Km，基站发射天线通常架设在周围建筑物上方，在收发之间通常没有直达射线。宏小区的覆盖适用于铁路沿线的环境。微小区的覆盖半径约0.11Km，覆盖面积并不一定是圆的，发射天线的高度和周围建筑物高度相同或略高或略低，通常收发天线之
5、间分为两种情况：视距情况和非视距情况。微小区覆盖可应用在编组站、大型车站等业务量较大但对列车速度要求不高的地区微微小区的半径约0.010.1Km，分为室内和室外两种情况。发射天线在屋顶下面或建筑物内。无论室内还是室外，通常都需要考虑视距和非视距两种情况。,2018年7月18日,16,（2）自由空间传播模型,预测接收机和发射机之间完全无阻挡的视距路径时的接收信号场强适用范围：卫星通信系统和微波视距无线链路自由空间路径损耗为：,2018年7月18日,17,（3）HATA模型,适用范围：适用于宏小区，但不适用于微小区和微微小区。频率f：1501500MHz距离d：120km基站天线高度 hb：302
6、00m移动台天线高度hm：110m,2018年7月18日,18,路径损耗公式：市区： 大城市：中小城市：,2018年7月18日,19,校正因子,郊区：乡村（准开放）：乡村（开放）：,2018年7月18日,20,路径损耗,GSM-R下行链路工作频段930-934MHz。计算选取频点f=932MHz，基站高度为35米、45米、50米的情况下，分别计算手持台（天线高度：1.5m）和机车台（天线高度：4.5m ）的路径损耗。,2018年7月18日,21,路径损耗,2018年7月18日,22,机车台最小接收(中值)电平,假定：f=932MHz，hm=4.5m，Gb=10dB(含馈线、接头损耗)，Gm=0
7、dB (含馈线、接头损耗)，Pt=43dBm(20W)机车台接收(中值)电平：Pr(dBm)=Pt+Gb+Gm-L=53-L(dBm)机车台灵敏度-104dBm,2018年7月18日,23,机车台覆盖半径,2018年7月18日,24,(4) COST231 WIM模型,适用范围：适用于宏小区、微小区频率f：8002000MHz距离d：0.025km基站天线高度 hb：450m移动台天线高度hm：13m,2018年7月18日,25,路径损耗公式：视距路径： 其中，Lfs=自由空间损耗=当带入GSM-R频点 f=932MHz时，,2018年7月18日,26,非视距路径： = 从屋顶到街面的衍射和散
8、射损耗 = 多遮蔽物衍射损耗,街道方向因子,：道路宽度；b：建筑物的间隙；hf：建筑物高度,2018年7月18日,27,2018年7月18日,28,路径损耗,当选取GSM-R频点f=932MHz，道路宽度=10m，建筑物高度=20m，街道方向因子=350 ，建筑物间隙=10m，基站高度为35m、45m、50m的情况下，分别计算手持台（天线高度：1.5m）和车载台（天线高度：4.5m ）的路径损耗。所得计算结果，如下表所示：,2018年7月18日,29,路径损耗,2018年7月18日,30,覆盖半径,前提条件同宏小区,2018年7月18日,31,(5)衰减因子模型,适用范围：适用于微微小区。频率
9、f：8002000MHz距离d：0.010.1km,2018年7月18日,32,路径损耗 其中nsf表示同层测试的指数值；FAF表示楼层衰减因子对于目前的GSM-R网络来说，室内覆盖的频段为900MHz，近地距离d0取1m，f= 900MHz时，近地点的自由空间路径损耗 为31.48，故衰减因子模型可简化为：,2018年7月18日,33,路径损耗,在实际工程中，大型建筑物楼层之间往往采用钢结构和钢筋混凝土结构，对信号的屏蔽很强，在此仅考虑信号对同层的覆盖，衰减因子公式可简化为： Nsf的取值可查经验表，办公楼为3.25，一般建筑物为2.76，d0取1m,2018年7月18日,34,路径损耗,故
10、GSM-R网络中微微小区的路径损耗为：办公楼：一般建筑物：,2018年7月18日,35,3、EIRENE对场强的规定,在 EIRENE SRS ref CLA111D004v14 中定义了ERIENE最低覆盖要求，这一标准保证了火车通过GSM-R保持通讯的标准性能，即使在停车的情况下也要满足。 电平覆盖要求指的是安装在机车顶部的天线所能接收的电平强度，根据不同的火车速度将定义不同的电平覆盖要求。对于每个100米的间隔内，满足电平要求的累积分布概率是95%。也就是说，在每个100米的间隔内，按95%的累积分布概率，所测量到的覆盖电平要大于或等于一个指定的值。,2018年7月18日,36,覆盖电平
11、要求,对于语音和非安全数据，以38.5 dBV/m (-98 dBm)的覆盖电平，达到95的覆盖概率； 对ETCS 2/3级，行驶速度小于或等于220km/h的铁路线，以41.5 dBV/m (-95 dBm)的覆盖电平，覆盖概率达到95。 对ETCS 2/3级，行驶速度大于280km/h的铁路线， 以44.5 dBV/m (92 dBm)的覆盖电平，覆盖概率达到95； 对ETCS 2/3级，行驶速度大于220km，小于或等于280km/h的铁路线， 覆盖电平在41.5 dBV/m和44.5 dBV/m之间(-95 dBm和92 dBm之间)，覆盖概率达到95。,2018年7月18日,37,三
12、、铁道部与中国移动的协调规程,2018年7月18日,38,1、背景,根据信息产业部关于铁路专用GSM-R移动通信系统使用频率及有关问题的函的有关要求，铁道部与中国移动通信集团有限公司就共用EGSM频率时的设台协调和干扰处理制定了相关规程。,2018年7月18日,39,2、协调的机构,铁道部、中国移动分别确定各自的协调归口管理部门，处理共用EGSM频率有关设台协调和干扰的处理问题。铁道部无线电管理办公室全面负责与中国移动的协调工作，其下设分支机构为铁路局无线电管理机构。中国移动通信公司XXX部负责与铁道部的协调工作，其下设分支机构为中国移动公司各省分公司。中华人民共和国信息产业部是最终的协调仲裁
13、机构。,2018年7月18日,40,3、协调的程序,根据铁路GSM-R网络发展规划和建设安排，铁道部以书面材料的方式，在设计工作完成后向中国移动通报GSM-R系统建设情况，其中包括建设范围、基站站址、建设时间等。中国移动应在收到书面材料1个月内给予书面回复。必要时双方可以会议的形式研究具体处理办法。中国移动在铁路沿线采用共用频段建设GSM系统时，应按前述规定向铁道部通报建设情况。,2018年7月18日,41,4、协调的内容,双方的移动通信网络受到干扰时，受干扰的一方应提供干扰的测试报告。干扰测试报告应由具备相应资质和能力的机构负责提供。报告的内容应包括：受干扰的频率、位置、时间、业务的性质、干
14、扰信号的强度、频谱图及干扰源的可能位置等。,2018年7月18日,42,(1) 干扰的处理,由双方主管部门组织，密切配合，尽快查找干扰产生的原因。如确定干扰确由已方引起，则应立即提出解决方案，并消除干扰，在10个工作日内将干扰的处理结果通知对方。下属主管部门应同时将干扰报告和处理结果报铁道部和中国移动进行备案。,2018年7月18日,43,(2) 干扰的处理,为保证双方的移动通信系统正常运用，对经确认的干扰，可能危及铁路行车安全和系统运营质量时，双方应建立紧急处理机制，采取有效果断措施进行处理以消除干扰。无法协调处理的干扰，双方应报请当地省级无线电管理机构负责协调解决。若仍无法解决时，则各自报
15、请上级主管部门协调解决。,2018年7月18日,44,5、对边界场强的规定,铁路GSM-R系统覆盖范围 边界最大场强,2018年7月18日,45,(1) 铁路GSMR系统覆盖范围,在直辖市、省会城市和计划单列市的城区，铁路GSM-R覆盖范围应小于铁路轨道两侧各2km；其他地域覆盖范围应小于铁路轨道两侧各6km。覆盖范围内应满足铁路GSM-R系统专用移动通信业务应用的需要。,2018年7月18日,46,(2) 边界最大场强,直辖市、省会城市、计划单列市城区 以铁路两侧2km处为铁路GSM-R覆盖区边界，边界处GSMR的覆盖场强，其接收机接收电平应不大于-80至-85dBm（50%的地点和时间概率
16、）。,2018年7月18日,47,(3) 边界最大场强,其他地区以铁路两侧6km处为铁路GSM-R覆盖区边界，边界处GSM-R的覆盖场强，其接收机接收电平应不大于-80至-85dBm（50%的地点和时间概率）。,2018年7月18日,48,(4) 边界场强覆盖率与区内通信概率的关系,2018年7月18日,49,四、在GSM-R的建设中贯彻协调程序,2018年7月18日,50,1、GSM-R网络建设前,对沿线的电磁环境进行测量对中国移动沿铁路线EGSM频段使用调查,2018年7月18日,51,(1) 对大秦沿线的电磁环境进行测量,2018年7月18日,52,(2) 对青藏沿线的电磁环境进行测量,
17、2018年7月18日,53,(3) 沿线电磁环境测量工具,采用Griffin场强测试仪,2018年7月18日,54,2、GSM-R网络建设中,合理的无线网络规划合理的场强设计科学的场强验收,2018年7月18日,55,(1) 合理的无线网络规划,无线网络规划包括：频率规划、小区规划；频率规划包括：网内同频干扰的防护和邻频干扰的防护；小区规划包括：站址选择、天线高度 、天线俯仰角、天线方位、BSIC规划、邻小区表规划、参数定制。,2018年7月18日,56,(2) 合理的场强设计,场强覆盖设计曲线(中值)红线所示，设计指标(粉红色直线)大于-70/-74/-77dBm (35m铁塔高度)；场强覆盖验收曲线(95%)绿线所示，验收指标(黄色直线)大于-92dBm；场强覆盖实际使用曲线(平均值)兰线所示，随季节、天气、列车速度、老化等因素的变化会下移。,2018年7月18日,57,(3) 科学的场强验收,采用Griffin场强测试仪的验收测试,2018年7月18日,58,(4) 电磁环境验收测试,中国移动在铁路线的覆盖，ARFCN45、57、124,2018年7月18日,59,3、GSM-R网络建设后,对铁路运营中的无线频率进行监测对频率进行管理如出现干扰与中国移动进行协调,2018年7月18日,60,(1) 干扰分析与抗干扰措施,
