铁路无线接入网时钟频偏分析及其对列控业务QoS影响的研究

发布时间：2017-03-27 19:04

  本文关键词：铁路无线接入网时钟频偏分析及其对列控业务QoS影响的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着移动通信系统的发展,数字信号交换和传输的速率不断提高,时钟信号的频率偏差所产生的影响也越发明显,因此移动通信网络尤其是无线接入网对于时钟同步都有了更高的要求。我国铁路移动通信系统主要采用GSM-R (GSM for Railway)系统承载各类行车相关业务,由于GSM-R网络规模越来越大,网络在实际运行过程中时常会遇到由于时钟同步问题引发的故障和网络性能劣化,出现掉话、传输误码、切换失败等情况。然而时钟同步重要性在很长一段时间内并没有得到充分的认识,时钟同步技术的研究在铁路方面也不够深入和彻底。目前,铁路移动通信系统无线接入网的频偏分析大多集中在多普勒频移上,很少涉及到基站参考时钟频率偏差而引起移动台和基站上下行载波频率偏差的研究；时钟频率偏差对网络性能的影响也没有得到充分的验证,同时也缺乏完善有效的测试方法。针对以上这种情况,本论文的主要工作和具体贡献如下：(1)基于GSM-R网络各网元间时钟同步的实现方式,分析时钟信号从核心网传递至无线接入网过程中产生频率偏差的原因,研究时钟频偏对无线接入网性能和业务服务质量(Quality of Service, QoS)指标的影响。(2)基于参考时钟存在偏差的情况,分析频偏在无线接入网传递过程中各节点,包括基站时钟、上下行载波、多普勒频移的频率及相对频率偏差情况,并建立参考时钟频偏对各个节点频率及相对频率偏差影响的函数关系。(3)利用以上函数关系,针对GSM-R 900MHz系统,定量分析无线接入网中各节点由于参考时钟频偏造成的频率变化情况。(4)在实验室搭建实验环境,建立测试方案,通过向参考时钟添加频率偏差的方式测试频偏对GSM-R基站下行载波频率、电路交换数据业务(Circuit Switch Data, CSD) QoS以及切换成功率的影响。
【关键词】：无线接入网 时钟同步 频偏 电路交换数据业务 服务质量
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.5
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-9
• 序言9-12
• 1 引言12-16
• 1.1 论文研究的背景及现状12-13
• 1.1.1 移动通信系统时钟同步技术发展12-13
• 1.1.2 铁路移动通信系统同步网发展与现状13
• 1.2 论文研究的意义及目的13-14
• 1.3 论文内容及结构安排14-16
• 2 GSM-R系统时钟同步实现及频偏影响分析16-35
• 2.1 铁路移动通信系统同步技术16-20
• 2.1.1 铁路移动通信系统同步网概述16-17
• 2.1.2 时钟同步设备工作模式17-19
• 2.1.3 时钟同步设备性能指标19-20
• 2.2 GSM-R系统时钟同步的实现20-26
• 2.2.1 MSC-BSC-BTS间的同步21-22
• 2.2.2 BTS与MS间的同步22-23
• 2.2.3 GSM-R网元时钟要求23-24
• 2.2.4 影响GSM-R无线接入网时钟同步的因素分析24-26
• 2.3 CTCS-3业务QoS指标要求26-28
• 2.4 GSM-R无线接入网时钟频偏影响分析28-34
• 2.4.1 基站时钟频偏对射频指标影响30
• 2.4.2 频偏对调制与解调性能的影响30-32
• 2.4.3 频偏对业务QoS的影响32
• 2.4.4 频偏对切换的影响32-34
• 2.5 本章小结34-35
• 3 铁路无线接入网时钟频偏分析35-51
• 3.1 无线接入网频偏分析36-45
• 3.1.1 基站参考时钟及基站时钟单元频率偏差分析36-40
• 3.1.2 多普勒频偏分析40-42
• 3.1.3 上下行载波信号的频偏分析42-45
• 3.2 铁路GSM-R 900MHz无线接入系统频偏分析45-48
• 3.3 频率偏差的补偿和校正48-49
• 3.4 本章小结49-51
• 4 时钟频偏对列控业务影响测试51-68
• 4.1 无线接入网牵引范围测试51-52
• 4.2 频偏对基站下行载波频率影响测试52-56
• 4.3 频偏对CSD业务QoS影响测试56-65
• 4.3.1 静态单基站场景56-57
• 4.3.2 高速单基站场景57-60
• 4.3.3 高速双基站场景60-65
• 4.4 频偏对CSD业务切换影响测试65-67
• 4.5 本章小结67-68
• 5 全文总结与展望68-70
• 5.1 全文总结68
• 5.2 展望68-70
• 参考文献70-72
• 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果72-74
• 学位论文数据集74

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