铁路数字移动通信系统（GSM-R）应用基础理论PDF电子书下载

第1章　概述 1

1.1 GSM-R系统 1

1.1.1　GSM-R系统简介 1

1.1.2　GSM-R系统相关标准及规范 2

1.1.3 国内外GSM-R发展状况 3

1.2　GSM-R系统中的理论问题 5

1.2.1　应用基础理论及关键技术 5

1.2.2　相关研究的国内外现状 6

1.2.3　GSM-R基础研究受国家资助状况 8

1.3　GSM-R系统未来发展 8

1.3.1　GSM-R系统发展展望 8

1.3.2　高可信无线通信网络GSMR-C 9

1.3.3　GSMR-C理论研究发展方向 10

第2章　GSM-R应用基础理论相关数学基础 11

2.1 概率论 11

2.1.1　概率分布和概率密度 11

2.1.2　期望、矩和方差 13

2.1.3　不相关性和独立性 14

2.2　随机过程 16

2.2.1　随机过程基本概念 16

2.2.2　平稳性、均值和自相关函数 17

2.2.3　宽平稳过程、时间平均和遍历性 18

2.2.4　功率谱 19

2.2.5　概率论与随机过程在GSM-R应用基础理论研究中的应用 19

2.3　排队论 20

2.3.1　排队论基本概念及模型 20

2.3.2　排队模型的Markov过程分析方法 23

2.3.3　排队论在GSM-R应用基础理论研究中的应用 25

2.4　粗糙集理论 25

2.4.1　知识与知识表达系统 26

2.4.2　不精确范畴，近似与粗糙集 26

2.4.3　知识约简及依赖性 27

2.4.4　粗糙集理论在GSM-R应用基础理论研究中的应用 28

2.5　着色Petri网基本理论 28

2.5.1　着色Petri网基本概念 28

2.5.2　着色Petri网的基本特性和分析方法 30

2.5.3　着色Petri网理论在GSM-R应用基础理论研究中的应用 30

2.6　灰色聚类理论 31

2.6.1　灰数、灰数白化与灰度 31

2.6.2　灰色序列生成 33

2.6.3　灰色关联、变权与定权聚类 34

2.6.4　灰色聚类理论在GSM-R理论研究中的应用 37

2.7　本章小结 38

第3章　无线电波传播理论 39

3.1 引言 39

3.2　无线电波传播机制 39

3.2.1　直射 39

3.2.2　反射 40

3.2.3　绕射 41

3.2.4　散射 42

3.3　无线电波衰落特性 42

3.3.1　平均路径损耗 43

3.3.2　阴影衰落 44

3.3.3　小尺度衰落 47

3.4　电波传播模型 53

3.4.1　电波传播模型的建立 53

3.4.2　宏小区模型 54

3.4.3　微小区传播模型 56

3.4.4　微微小区传播模型 58

3.4.5　室内传播模型 58

3.5　传播模型环境参数及模型校正 59

3.5.1　传播模型环境参数 59

3.5.2　铁路环境下传播模型的校正 61

3.5.3　无线链路预算 63

3.6　阴影衰落的测量 66

3.6.1　场强与电平的关系 66

3.6.2　Lee氏定律 67

3.6.3　统计区间的确立依据 68

3.6.4　采样数目的确立依据 73

3.6.5　置信度的确立依据 75

3.6.6　测量次数的确立依据 76

3.6.7　统计处理方法 76

3.7　小尺度衰落特性的测量 79

3.7.1　影响小尺度衰落的因素 79

3.7.2　多径随时间变化规律 80

3.7.3　多径径数的变化规律 82

3.7.4　多径径数的时间间隔变化规律 85

3.7.5　小尺度衰落测量方法 86

3.8　电波传播理论在高速铁路中的应用 90

3.8.1　高速铁路电波传播特点 90

3.8.2　与电波传播相关的高速铁路工程设计 91

3.8.3　与电波传播相关的高速铁路工程验收 92

3.9　本章小结 92

第4章　GSM-R系统中的干扰分析理论 93

4.1 基本概念 93

4.1.1　干扰的分类 93

4.1.2　载干比与信噪比 95

4.1.3　同频、邻频及交调／互调干扰 95

4.1.4　频率复用距离及复用模式 97

4.1.5　通信质量 99

4.1.6　接收灵敏度与接收系统灵敏度 100

4.2　噪声干扰 101

4.2.1 自然噪声 101

4.2.2　人为噪声 102

4.2.3　内部噪声 102

4.2.4　噪声干扰分析 103

4.3 同频干扰 105

4.3.1　同频干扰的生成机理及计算 105

4.3.2　大尺度路径损耗同频载干比 109

4.3.3　阴影衰落下的同频载干比 110

4.3.4　小尺度衰落下的载干比 115

4.4　邻频干扰 121

4.4.1　邻频干扰的生成机理 121

4.4.2　邻频干扰载干比计算 124

4.5　同邻频干扰综合模型 127

4.5.1　单干扰源情况 127

4.5.2　多干扰源情况 128

4.6　交调／互调干扰机理及计算 129

4.6.1　互调干扰机理 129

4.6.2　互调干扰载干比的计算与三阶无互调信道组 131

4.7　大信号阻塞干扰 133

4.8　系统间干扰问题分析 133

4.8.1　CDMA系统对GSM-R系统的干扰途径 134

4.8.2　CDMA系统对GSM-R系统的杂散干扰分析 134

4.8.3　CDMA系统对GSM-R系统的阻塞干扰分析 135

4.9　本章小结 136

第5章　频率规划理论 137

5.1 基本概念 137

5.1.1　频率复用距离 137

5.1.2　链状网 137

5.1.3　面状网 139

5.2　GSM-R系统中的频率规划概述 139

5.2.1　基站站型的确定 140

5.2.2　频率规划方法的确定 140

5.2.3　GSM-R频率规划目标 141

5.3　线状铁路频率规划分析 141

5.3.1　粗糙集灰色聚类理论基本概念 142

5.3.2　基于粗糙集灰色聚类理论的频率规划理论 143

5.3.3　举例分析 146

5.4　面状频率规划算法 149

5.4.1　禁忌搜索法 149

5.4.2　遗传算法 153

5.4.3　爬山算法 155

5.4.4　穷举搜索法 156

5.4.5　顺序分配法 157

5.5　面状铁路频率规划分析 158

5.5.1　采用3×3频率复用的频率规划方案 159

5.5.2　采用2×3频率复用的频率规划方案 160

5.5.3　采用3×2频率复用的频率规划方案 160

5.5.4　采用4×3频率复用的频率规划方案 161

5.5.5　不规则频率复用的频率规划方案 162

5.5.6　几种频率规划方案的比较 162

5.6　本章小结 163

第6章　GSM-R无线组网理论 164

6.1　组网基本概念 164

6.1.1　通信／覆盖概率 164

6.1.2　覆盖半径 166

6.1.3　重叠区 166

6.1.4　双层网网络覆盖 167

6.2　越区切换 170

6.2.1　越区切换相关的基本概念 170

6.2.2　越区切换中的参数 172

6.2.3　越区切换可靠性理论 176

6.3　无线组网理论 176

6.3.1　无线网络的组网概念 176

6.3.2　无线网络组网方式 178

6.3.3　GSM-R网络结构 182

6.4　单层网组网 188

6.4.1　电平覆盖分布计算 189

6.4.2　覆盖半径和重叠区的计算 190

6.4.3　频率规划 198

6.4.4　C/I分布计算 198

6.4.5　越区切换可靠性分析 199

6.5　同站址双层网组网 204

6.5.1　电平覆盖分布计算 204

6.5.2　覆盖半径和重叠区的计算 204

6.5.3　频率规划 204

6.5.4　载干比C/I分布计算 205

6.5.5　越区切换可靠性分析 205

6.6　交织站址双层网组网 210

6.6.1　电平覆盖分布计算 210

6.6.2　覆盖半径和重叠区的计算 211

6.6.3　频率规划 211

6.6.4　载干比C/I分布计算 211

6.6.5　越区切换可靠性分析 211

6.7　本章小结 213

第7章　GSM-R系统QoS理论 214

7.1　网络服务质量 214

7.1.1　基本概念 214

7.1.2　QoS的关键性能指标.KPI/KQI 215

7.1.3　QoE、QoS、GoS、CEM、KPI/KQI间的关系 216

7.2　与网络QoS相关的技术 217

7.2.1　服务模型及其实现 217

7.2.2　QoS控制理论 220

7.2.3　基于QoS的路由技术 221

7.3　QoS体系建立 224

7.3.1　QoS体系框架及建立原则 224

7.3.2　QoS模型建立 227

7.3.3　QoS参数分解 229

7.3.4　QoS验证 230

7.4　GSM-R系统QoS指标的建立 230

7.4.1　GSM-R网络服务质量指标 230

7.4.2　GSM-R网络QoS与公网QoS 234

7.4.3　GSM-R网络分组域与电路域QoS 235

7.4.4　GSM-R网络QoS与列车控制QoS的关系 235

7.4.5　GSM-R网络QoS确立依据及原理 237

7.5　灰色聚类理论和粗糙集理论与GSM-R网络QoS分析 241

7.5.1 粗糙集模型对GSM-R网络QoS分析的适应性 242

7.5.2　灰色聚类理论与GSM-R网络QoS评估 242

7.5.3　粗糙集理论与GSM-R网络QoS KPI及指标权重的确定 246

7.6　本章小结 248

附录A　Lee氏定律推导 249

附录B　符号表 250

附录C　缩略语 252

参考文献 256