數字直放站在GSM—R系統應用中的技術研究

卞周進

摘要：本文主要介紹了數字直放站以及GSM-R系統的特點以及將數字直放站應用到GSM-R系統中的優勢，并對數字直放站上行噪聲抑制技術進行了簡要介紹。將數字直放站應用到GSM-R系統中可以解決干擾以及噪聲問題，提高傳輸效率。通過對數字直放站以及GSM-R系統的分析，以期促進我國數據傳輸的發展。

關鍵詞：數字直放站；GSM-R；噪聲干擾

1 數字直放站以及GSM-R系統的介紹

數字直放站的工作原理是通過近端機將基站發出的射頻信號經過數字處理之后將光電轉化為光信號，然后再通過光纖將其傳輸到遠端，最后通過遠端機將光信號轉化為射頻信號發射出去。為了使信號處理過程更加方便，數字直放站與基站之間通過數字信號進行傳輸。

GSM-R系統是由國際鐵路聯盟和歐洲電信標準協會制定的技術標準，其主要目的是促進歐洲新一代鐵路移動通信技術的開發。GSM-R系統可以連接GSM、PSTN、PDN、FAS、RBC等系統，使鐵路信息平臺更加綜合化、數字化、方便化，使列車以及鐵路沿線上的人員語音通信更加方便快捷。

1.1數字直放站的特點

數字直放站多徑干擾小，可以實現時延調整。數字直放站可以使信號到達各個直放站遠端機的時延一致，使光纖鏈路上的時延可以忽略，僅需要考慮空間波時延。由于數字直放站應用數字處理技術進行信號傳輸，因此時延比較大，在實際工程中可以將一般宏基站用做信源設備來降低單機時延。數字光纖直放站近端機與遠端機的最大傳輸范圍約為20km。應用數字直放站可以減少上行底噪的增加，進而減少噪聲干擾。

1.2GSM-R系統的特點

GSM-R是由無線網絡、有線交換網絡以及其他通信網絡接口組成的以GSM技術為基礎的系統。GSM-R是GSM技術的發展，采用GMSK調制方式，調制速率為270kb/s。GSM-R不僅具有GSM系統的特點，其還具有集群通信的特點，具有鐵路軌道電路功能。GSM-R系統可以完成從固定自動控制端到移動自動控制端的數據傳輸，為數據傳輸提供更安全的通道。GSM-R的頻率管理與GSM系統兼容，可以實現語音通信和數據通信，還能按照用戶需求分配帶寬，拓展新的業務。GSM-R系統與GSM系統相比工作頻帶得到了延伸，并且增加了語音組呼、話音廣播的功能，增強優先級，并且能在高時速運輸情況下實現正常通信。

2 數字直放站的優勢及上行噪聲抑制分析

將數字直放站應用于GSM-R系統中可以明顯減少噪聲干擾，同時減少多徑干擾。數字直放站操作簡單，組網方式靈活，覆蓋能力也比較強，而且具備上行分集接收功能。數字直放站采用數字處理及傳輸技術使噪聲系數較低，而且不會抑制有用信號。

2.1 數字直放站應用于GSM-R系統中的優勢

數字直放站應用光纖實現數字信號傳輸，帶外噪聲抑制效果較強，而且可以顯著減少傳輸過程中的噪聲。數字直放站遠端機在基站上的上行噪聲較低，可以控制各個射頻單元的上行噪聲，減少噪聲之間相互影響的情況。數字直放站可以調節各種信號的發射時間，實現信號發送同步，進而保證直放站發射的時延差，而且選址不受距離限制，增強基站接收靈敏度。由于在信號傳輸過程中射頻傳輸和光傳輸之間沒有相互影響，因此不會影響射頻信號的傳輸以及發射，增強適應性。數字直放站的信號不會出現損耗，組網方式靈活，可以有效減少光纖資源的浪費。同時還可以降低施工難度，增強傳輸鏈路的使用壽命。由于數字直放站采用了大功率高線性功放，因此可以準確實現失真預補償以及校正，提高最大輸出功率。數字直放站的上行覆蓋質量提高，可以實現大功率廣域覆蓋狀態下上下行鏈路的平衡，而且還提供分集接收、合并功能。

2.2 數字直放站上行噪聲抑制分析

數字直放站上行噪聲抑制原理為首先由主機軟件設定比較門限值，然后上行信號經過低噪聲放大器后進入變頻模塊，變頻模塊將模擬中頻信號轉移到數字處理模塊，模數轉換器再將模擬中頻信號轉化為數字中頻信號，然后中頻信號進入現場可編程門陣列，再由直接數字控制系統將其轉換為基帶信號。比較器還會對載波信道的信號進行比較，當信號強度小于門限值時，現場可編程門陣列會利用數字衰減將其關斷，如果信號強度高于門限值則不會進行數字衰減，而是再次經過變頻發送到基站進行進一步的處理。

數字直放站可以應用軟件無線電選頻將空閑時隙和非空閑時隙區分出來，將非空閑時隙信號放大的同時將空閑時隙信號衰減。數字直放站通過設定門限值來進行上行噪聲抑制，而且此種方式不會抑制有用信號，同時控制基站上行底噪抬升情況。

數字直放站在GSM-R系統中的漏纜傳輸距離為1.72km，而且在信號冗余覆蓋時遠端機之間的距離可以達到1.5km，不冗余時的距離為3km。數字直放站支持多種組網方式，如星性、環形、混合型等。隨著我國科技水平的不斷提高，數字直放站也將得到不斷發展，在將來數據傳輸中的作用也越來越重要。

3 總結

數字直放站與模擬直放站相比，輸出功率得到提高，噪聲系數以及對基站的底噪抬升減少，組網方式更加靈活，兼容性也更強。GSM-R技術較GSM技術提高了數據傳輸效率，并且支持集群通信。將數字直放站應用到GSM-R系統中可以提高數據傳輸效率以及傳輸穩定性，進而促進我國鐵路數據傳輸的發展，促進我國科技的進步。

參考文獻

[1]彭維英.數字直放站在GSM-R弱場中的應用研究[J].鐵道建筑技術，2018，（6）：1-3，14.

[2]劉躍遙，王炳旭.GSM-R光纖直放站設計解讀[J].鐵路通信信號工程技術，2017，（3）：41-43.

（作者單位：南京泰通科技股份有限公司）