摘要：GSM-R(GSM for Railway)网络是目前用于高铁的无线数据传输的网络，以成熟的GSM网络为基础，增加了铁路要求的业务来达到控制和调用列车的目的。为了应对日益增长的交通流量，确保乘客安全，并提供实时多媒体信息，高速通信系统需要承担更多的业务，具备更强的能力。过去十年中，公共网络从以语音为核心的第二代系统（例如全球移动通信系统（GSM））演进到拥有更高数据速率的第四代（4G）宽带系统，例如长期演进（LTE）。因此，LTE-R被广泛认为是下一代的高铁通信系统，且在未来的很长一段时间内，将会出现GSM-R和LTE-R共存的局面。本课题将致力于分析比较两个系统的关键技术，通过计算其相干带宽和相干时间，以比较两个系统在高速移动的多径传播信道条件下的通信质量，最后得出LTE-R相比GSM-R，更能满足铁路无线通信未来发展的需求。

关键词  GSM-R, LTE-R, 无线信道

毕业设计说明书外文摘要

Title    Cellular communications for railway systems: GSM-R and LTE-R                    

Abstract：GSM-R (GSM for Railway) network is currently used for high-speed wireless data transmission network to mature GSM network based on the railway to increase the business requirements to achieve the purpose of control and call the train. In order to cope with the growing traffic flow, to ensure passenger safety, and provide real-time multimedia information, high-speed communications systems need to take more business, with more ability. Over the past decade, public networks have evolved from second-generation systems (such as Global System for Mobile Communications (GSM)) with voice as the core to fourth-generation (4G) broadband systems with higher data rates, such as Long Term Evolution (LTE) The Therefore, LTE-R is widely regarded as the next generation of high-speed rail communication system, and in the future for a long period of time, there will be GSM-R and LTE-R coexistence situation. This paper will focus on analyzing and comparing the key technologies of the two systems, calculate the coherent bandwidth and coherence time by the algorithm to compare the communication quality of the two systems under the condition of high-speed mobile multipath propagation channel, and finally compare the business of the two systems Capacity and throughput, compared to LTE-R compared to GSM-R, to meet the future development of railway wireless communications needs.

Keywords   GSM-R, LTE-R, Wireless Channel

目   次

1  绪论 1

1.1 课题的研究背景 1

1.2 国内外蜂窝铁路移动通信技术的发展 1

1.3 本课题的主要工作和研究内容 1

2 GSM-R的关键技术 2

2.1 GSM-R的频率占用和多址技术 2

2.2 GSM-R的网络结构 3

2.3 GSM-R的调制技术 4

3 LTE-R的关键技术 7

3.1  LTE-R的频率分配 7

3.2 LTE-R的网络结构 7

3.3 LTE-R的传输技术-OFDM 8

3.4 LTE-R的调制技术 11

4 无线信道：传播和衰落 16

4.1 大尺度衰落 16

4.2 小尺度衰落 18

4.2.1 多普勒频移和多径效应 18

4.2.2 描述小尺度衰落的参数 20

结  论 24

致  谢 25

1  绪论

1.1 课题的研究背景

 高铁的快速发展推动了一些领域的科技发展，比如计算机和通信领域看。而与一般公共网络相比，高铁移动通信有着移动速度快，地势情况复杂等特点，因此，基于这些特点决定的无线传播信道的确定也成为了研究的关键。在过去十年中，公共网络已经从第二代系统（例如GSM）演进到第四代（4G）宽带系统，例如LTE。同样的，下一代铁路通信系统LTE-R相比于GSM-R，也提供了更大的容量和更好的能力，因此，LTE-R很可能是下一代的高铁无线通信系统，并且在未来的很长一段时间内，将出现GSM-R和LTE-R共存的局面。