主頁(http://www.www.xzhtuan.com):TETRA和GSM-R的比較之一:射頻性能比較 TETRA 從設計之初就是為了迎合專業(yè)無線移動(PMR)市場和公共安全功能的需求。而GSM-R 是由GSM 系統(tǒng)修改而來,即由公眾無線網(wǎng)絡系統(tǒng)改造成適合鐵路運營的專業(yè)無線移動系統(tǒng)。專業(yè)無線移動系統(tǒng)專為需要快速通信的專業(yè)人士設計,可同時與工作組中的每一個人進行通信,并有應急功能。另一方面,公眾無線網(wǎng)面向完全不同的用戶,為普通公眾使用,適合個人呼叫,對快速呼叫的建立沒有要求。下表給出了TETRA 和GSM-R 的射頻性能比較 ![]()
從表可以看出,運營者需要考慮頻率復用、使用范圍等重要方面。下面注4中重點考慮最大終端速度的多普勒效應和潛在的碼間干擾。
注1:在頻譜利用率方面,因為TETRA 提供4 信道/25kHz,而GSM 提供8 信道/200kHz,TETRA 的頻譜利用率是GSM 的頻譜利用率的4 倍。
TETRA 系統(tǒng)有更多的頻譜效率和更多的有效信道,因此TETRA 能提供更多的信道,支持更大的容量,在不增加任何射頻設備的情況下有更強的能力來符合未來移動數(shù)據(jù)應用。
注2:從GSM-R 的2 ×4MHz(20 信道)頻段中提供防止GSM-R 和模擬FM(GSM-R 直通解決方案)相互干擾所需要的300kHz 防衛(wèi)帶。這一要求很容易妨礙那些鐵路交通繁忙的城市頻率規(guī)劃。
注3:基于19dB 的C/I 要求的TETRA 系統(tǒng)需要使用12 個小區(qū)頻率復用模式,基于9dB 的 C/I 要求的GSM 系統(tǒng)需要使用7 個小區(qū)復用模式?紤]到這種頻率復用情況,以及在同樣帶寬內TETRA 提供的語音信道比GSM 高4 倍,我們發(fā)現(xiàn)TETRA 的頻譜效率是GSM 系統(tǒng)(全向天線)的頻譜效率的2.3 倍(4 ×7/12)。
許多鐵路運營商,尤其是在人口稠密的城市里要面對頻譜效率問題。頻譜效率較高的系統(tǒng)意味著需要較少頻譜就能提供同樣數(shù)量的話務量。這就有助于解決管理者和運營者面對的頻率配置問題。
注4:有人提出TETRA 能否適合高速移動終端。因為如今的火車平均速度非常快,時速超過200 公里,最高達到350 公里左右,所以無線系統(tǒng)在高速情況下的性能很重要。速度會影響 TETRA 的誤碼率,尤其是在高速鐵路應用中,當火車時速達到350 公里時,這個問題尤顯重要,實際上,GSM-R標準要求無線通信系統(tǒng)應該支持時速達500公里的應用場合?墒牵鼪]有明確是否在相應的速度下做過測試。
下面是高速對TETRA誤碼率性能影響的簡短報告。這個報告也提到了GSM-R的相應狀況。眾所周知,終端速度影響因素如下:1.多普勒頻移:但時速為50km/h時,多普勒頻移為18.5Hz;當時速為200km/h時,多普勒頻移為74Hz;當時速400km/h時,多普勒頻移為185Hz;當時速1000km/h時,多普勒頻移為370Hz; 2.改變信道傳輸?shù)乃俾剩ㄋヂ渎剩?
在下列方式中,可以導致接收機誤碼率性能的變化:
1.隨著速度的增加,如果接收機在一個足夠寬的范圍內不使用自動頻率控制(AFC),差分解調器的性能會惡化。TETRA使用了具有AFC的差分解調器,多普勒頻移就不是問題。 AFC性能在接受載頻突然變化時會受到影響,例如在小區(qū)切換時,或當高速運行的火車非常接近基站時都會有這個問題。但是,正確設計的接收機可檢測到失鎖,并在僅丟失幾個時隙的數(shù)據(jù)后就快速捕獲到信號。正確設計的切換機制還可消除數(shù)據(jù)丟失。大的多普勒頻偏會影響注冊無線設備的性能,但正確的接收機設計考慮了多普勒頻偏,可以解決這個問題。
2.GSM接收機需要均衡器,相干和均衡性能會隨著速度的提高而惡化,因為跟蹤變化信道的信道估計能力要快速下降。多數(shù)TETRA接收機常規(guī)不使用均衡器,值得注意,GSM均衡快速衰落信道困難的原因是速度增加接收性能變壞。一些GSM-R生產(chǎn)商計劃改良均衡器以解決這個問題。
3.由于交織器效果的增強,交織卷積編碼信道的性能(例如大多數(shù)的TETRA邏輯信道)會隨著速度的提高而改良到一定限度。仿真表示,在速度提高到約300km/h之前,編碼的TETRA信道誤碼率一直在下降,之后逐漸升高,在500km/h時與50km/h時的誤碼率想當。GSM也使用交織卷積編碼信道;作為一個選項,使用跳頻解決頻率選擇性干擾。這樣,編碼信道部分的性能應該大致相當。以上論述表明TETRA接收機比GSM接收機更容易實現(xiàn)高速移動終端信號的正確解調。原因是GSM有較短的符號周期,相干接收機需要信道跟蹤,其性能隨速度提高而變壞,但隨著GSM-R的均衡器的改進,TETRA和GSM-R都可以以500km/h速率工作。
TETRA MOU成員公司的試驗已經(jīng)證明TETRA在800MHz頻段上可以以500km/h速率工作。
注5:根據(jù)地形而不同,在農村GSM系統(tǒng)的小區(qū)覆蓋半徑大約是10km。而TETRA是10km~25km。同樣數(shù)量的TETRA基站可以覆蓋更大的區(qū)域,或者說要覆蓋一個指定區(qū)域需要更少的TETRA基站。這將降低系統(tǒng)建設費用,對鐵路運營商來說很重要。小區(qū)大小的效果對鐵路運營者很有意義,鐵路沿線需要較大的小區(qū)半徑和較少的RF站址,這可能代表有效的投資。TETRA的58km界限是由于自由空間傳播延時造成,TETRA突發(fā)結構中有14個防護比特。GSM在相鄰的時隙間有8.25比特(30us)。它的傳輸界限為4.5km。但GSM允許防護時間可以擴展到237us,這樣就可使傳輸距離達到40km。
注6:當相鄰的小區(qū)信到全忙(所有業(yè)務信道全部使用)時,需要特別地考慮TETRA和GSM-R的小區(qū)無縫切換。但是,因為TETRA的緊急呼叫功能中有斷開低優(yōu)先級用戶強行預占的協(xié)議,TETRA能更好地提供小區(qū)之間無縫切換。
因為當火車穿越小區(qū)時數(shù)據(jù)傳輸和話音通信都不允許掉線,這個特征從安全角度考慮非常重要。
(中國集群通信網(wǎng) | 責任編輯:陳曉亮) |




