数字直放站在GSM—R系统应用中的技术研究

卞周进

摘要：本文主要介绍了数字直放站以及GSM-R系统的特点以及将数字直放站应用到GSM-R系统中的优势，并对数字直放站上行噪声抑制技术进行了简要介绍。将数字直放站应用到GSM-R系统中可以解决干扰以及噪声问题，提高传输效率。通过对数字直放站以及GSM-R系统的分析，以期促进我国数据传输的发展。

关键词：数字直放站；GSM-R；噪声干扰

1 数字直放站以及GSM-R系统的介绍

数字直放站的工作原理是通过近端机将基站发出的射频信号经过数字处理之后将光电转化为光信号，然后再通过光纤将其传输到远端，最后通过远端机将光信号转化为射频信号发射出去。为了使信号处理过程更加方便，数字直放站与基站之间通过数字信号进行传输。

GSM-R系统是由国际铁路联盟和欧洲电信标准协会制定的技术标准，其主要目的是促进欧洲新一代铁路移动通信技术的开发。GSM-R系统可以连接GSM、PSTN、PDN、FAS、RBC等系统，使铁路信息平台更加综合化、数字化、方便化，使列车以及铁路沿线上的人员语音通信更加方便快捷。

1.1数字直放站的特点

数字直放站多径干扰小，可以实现时延调整。数字直放站可以使信号到达各个直放站远端机的时延一致，使光纤链路上的时延可以忽略，仅需要考虑空间波时延。由于数字直放站应用数字处理技术进行信号传输，因此时延比较大，在实际工程中可以将一般宏基站用做信源设备来降低单机时延。数字光纤直放站近端机与远端机的最大传输范围约为20km。应用数字直放站可以减少上行底噪的增加，进而减少噪声干扰。

1.2GSM-R系統的特点

GSM-R是由无线网络、有线交换网络以及其他通信网络接口组成的以GSM技术为基础的系统。GSM-R是GSM技术的发展，采用GMSK调制方式，调制速率为270kb/s。GSM-R不仅具有GSM系统的特点，其还具有集群通信的特点，具有铁路轨道电路功能。GSM-R系统可以完成从固定自动控制端到移动自动控制端的数据传输，为数据传输提供更安全的通道。GSM-R的频率管理与GSM系统兼容，可以实现语音通信和数据通信，还能按照用户需求分配带宽，拓展新的业务。GSM-R系统与GSM系统相比工作频带得到了延伸，并且增加了语音组呼、话音广播的功能，增强优先级，并且能在高时速运输情况下实现正常通信。

2 数字直放站的优势及上行噪声抑制分析

将数字直放站应用于GSM-R系统中可以明显减少噪声干扰，同时减少多径干扰。数字直放站操作简单，组网方式灵活，覆盖能力也比较强，而且具备上行分集接收功能。数字直放站采用数字处理及传输技术使噪声系数较低，而且不会抑制有用信号。

2.1 数字直放站应用于GSM-R系统中的优势

数字直放站应用光纤实现数字信号传输，带外噪声抑制效果较强，而且可以显著减少传输过程中的噪声。数字直放站远端机在基站上的上行噪声较低，可以控制各个射频单元的上行噪声，减少噪声之间相互影响的情况。数字直放站可以调节各种信号的发射时间，实现信号发送同步，进而保证直放站发射的时延差，而且选址不受距离限制，增强基站接收灵敏度。由于在信号传输过程中射频传输和光传输之间没有相互影响，因此不会影响射频信号的传输以及发射，增强适应性。数字直放站的信号不会出现损耗，组网方式灵活，可以有效减少光纤资源的浪费。同时还可以降低施工难度，增强传输链路的使用寿命。由于数字直放站采用了大功率高线性功放，因此可以准确实现失真预补偿以及校正，提高最大输出功率。数字直放站的上行覆盖质量提高，可以实现大功率广域覆盖状态下上下行链路的平衡，而且还提供分集接收、合并功能。

2.2 数字直放站上行噪声抑制分析

数字直放站上行噪声抑制原理为首先由主机软件设定比较门限值，然后上行信号经过低噪声放大器后进入变频模块，变频模块将模拟中频信号转移到数字处理模块，模数转换器再将模拟中频信号转化为数字中频信号，然后中频信号进入现场可编程门阵列，再由直接数字控制系统将其转换为基带信号。比较器还会对载波信道的信号进行比较，当信号强度小于门限值时，现场可编程门阵列会利用数字衰减将其关断，如果信号强度高于门限值则不会进行数字衰减，而是再次经过变频发送到基站进行进一步的处理。

数字直放站可以应用软件无线电选频将空闲时隙和非空闲时隙区分出来，将非空闲时隙信号放大的同时将空闲时隙信号衰减。数字直放站通过设定门限值来进行上行噪声抑制，而且此种方式不会抑制有用信号，同时控制基站上行底噪抬升情况。

数字直放站在GSM-R系统中的漏缆传输距离为1.72km，而且在信号冗余覆盖时远端机之间的距离可以达到1.5km，不冗余时的距离为3km。数字直放站支持多种组网方式，如星性、环形、混合型等。随着我国科技水平的不断提高，数字直放站也将得到不断发展，在将来数据传输中的作用也越来越重要。

3 总结

数字直放站与模拟直放站相比，输出功率得到提高，噪声系数以及对基站的底噪抬升减少，组网方式更加灵活，兼容性也更强。GSM-R技术较GSM技术提高了数据传输效率，并且支持集群通信。将数字直放站应用到GSM-R系统中可以提高数据传输效率以及传输稳定性，进而促进我国铁路数据传输的发展，促进我国科技的进步。

参考文献

[1]彭维英.数字直放站在GSM-R弱场中的应用研究[J].铁道建筑技术，2018，（6）：1-3，14.

[2]刘跃遥，王炳旭.GSM-R光纤直放站设计解读[J].铁路通信信号工程技术，2017，（3）：41-43.

（作者单位：南京泰通科技股份有限公司）