本發(fā)明涉及鐵路無線通信，尤其涉及一種鐵路5g-r網(wǎng)絡最小可用接收電平的確定裝置及方法。

背景技術：

1、鐵路無線通信系統(tǒng)實現(xiàn)了列車與地面之間的高速率、高可靠信息傳輸，對于保障列車運行安全和行車調(diào)度指揮發(fā)揮重要作用。目前鐵路無線通信正在由gsm-r（globalsystem?for?mobile?communications-railway，鐵路移動通信系統(tǒng)標準）向5g-r（5g-railway，基于5g技術的新一代鐵路移動通信系統(tǒng)）網(wǎng)絡升級換代。最小可用接收電平是衡量鐵路5g-r網(wǎng)絡無線信號覆蓋質(zhì)量的一個關鍵指標，是指在保證一定服務質(zhì)量的前提下，5g-r網(wǎng)絡允許的最低信號接收電平。確定最小可用接收電平有助于5g-r網(wǎng)絡部署時合理規(guī)劃基站位置、數(shù)量和覆蓋范圍，從而降低網(wǎng)絡建設成本，提高網(wǎng)絡小區(qū)邊緣的通信性能。鐵路線路往往穿越多種地形地貌，如城區(qū)、高架橋、山區(qū)、平原等，確定最小可用接收電平，有助于評估復雜環(huán)境下的信號覆蓋效果，為網(wǎng)絡優(yōu)化提供依據(jù)。

2、目前確定最小可用接收電平主要采用如下兩種技術方式。

3、（1）第一種技術方式是采用軟件仿真。通過設置基站和終端的天線配置、發(fā)射功率、噪聲系數(shù)等參數(shù)，在不同基站距離條件下，采用標準的路徑損耗模型對上下行傳輸速率進行仿真，把滿足小區(qū)邊緣業(yè)務速率的信號電平作為最小可用接收電平。該方法的優(yōu)點是可以靈活仿真不同系統(tǒng)參數(shù)和運行場景下信號電平對傳輸速率的影響，缺點是仿真中采用的干擾保護、設備老化、工程預留等參數(shù)的取值采用經(jīng)驗值，與實際網(wǎng)絡參數(shù)可能存在較大差距，影響了最小可用接受電平的取值精度。

4、示例性的，藺某，王某等人于2023年發(fā)表在中國鐵道科學中的文章《鐵路5g-r移動終端發(fā)射功率參數(shù)研究》，采用不同的電波傳播損耗模型進行仿真，分析了鐵路5g-r移動終端不同發(fā)射功率對小區(qū)邊緣上行傳輸速率的影響，為確定5g-r基站間距提供技術參考。

5、（2）第二種技術方式是選取實際的高鐵試驗線進行列車運行動態(tài)測試，在列車上安裝信號電平測量和系統(tǒng)性能測試軟件，隨列車運行獲得全程的接收電平和網(wǎng)絡性能數(shù)據(jù)。該方式能夠精確確定網(wǎng)絡的最小可用接受電平，但是試驗線選取難度大、成本高，列車在不同運行速度下的動態(tài)測試工作量大，且受限于試驗線所處的自然環(huán)境，不能充分體現(xiàn)出不同列車運行場景下最小可用接收電平的差異性。

6、示例性的，田某，梁某等人于2024發(fā)表在鐵道標準設計中的文章《鐵路gsm-r系統(tǒng)高速適應性測試及分析》，通過實際列車動態(tài)測試采集gsm-r系統(tǒng)服務質(zhì)量數(shù)據(jù)（包括最小可用接收電平），分析400km/h高速適應性。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種鐵路5g-r網(wǎng)絡最小可用接收電平的確定裝置及方法，可以針對列車不同運行場景、不同運行時速以及不同系統(tǒng)干擾噪聲功率，準確的確定最小可用接收電平，有助于5g-r網(wǎng)絡部署時合理規(guī)劃基站位置、數(shù)量和覆蓋范圍，從而降低網(wǎng)絡建設成本，提高網(wǎng)絡小區(qū)邊緣的通信性能。

2、本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的：

3、一種鐵路5g-r網(wǎng)絡最小可用接收電平的確定裝置，包括：依次連接的5g-r基站、固定衰減器、無線信道仿真模塊、5g-r車載通信終端和無線性能測試模塊；其中：

4、5g-r基站通過固定衰減器及無線信道仿真模塊，與5g-r車載通信終端進行上下行通信；所述固定衰減器，用于將5g-r基站的發(fā)射信號功率進行衰減，使之滿足無線信道仿真模塊的輸入信號功率范圍；所述無線信道仿真模塊，用于接收固定衰減器衰減后的信息，并通過動態(tài)模擬路徑損耗、多徑衰落、列車高速運動引起的多普勒效應及環(huán)境干擾噪聲，復現(xiàn)鐵路各場景下的信號傳播特性與信號失真；

5、所述無線性能測試模塊，用于對5g-r車載通信終端的接收電平值進行測試，并利用多次測量出的滿足業(yè)務需求的電平值，確定最小可用接收電平。

6、一種鐵路5g-r網(wǎng)絡最小可用接收電平的確定方法，包括：

7、設置依次連接的5g-r基站、固定衰減器、無線信道仿真模塊、5g-r車載通信終端和無線性能測試模塊；

8、5g-r基站通過固定衰減器及無線信道仿真模塊，與5g-r車載通信終端進行上下行通信；通過固定衰減器將5g-r基站的發(fā)射信號功率進行衰減，使之滿足無線信道仿真模塊的輸入信號功率范圍，通過無線信道仿真模塊，接收固定衰減器衰減后的信號，并通過動態(tài)模擬路徑損耗、多徑衰落、列車高速運動多普勒效應及環(huán)境干擾噪聲，復現(xiàn)鐵路各場景下的信號傳播特性與信道失真；

9、通過無線性能測試模塊，對5g-r車載通信終端的接收電平值進行測試，并利用多次測量出的滿足業(yè)務需求的電平值，確定最小可用接收電平。

10、由上述本發(fā)明提供的技術方案可以看出，可以獲得列車不同運行場景、不同運行速度和不同干擾噪聲功率下的最小可用接收電平，避免了軟件仿真精確性不足的問題，以及試驗線動態(tài)測試成本高、難度大且場景受限的問題，可以為鐵路5g-r網(wǎng)絡建設時確定基站覆蓋范圍，以及5g-r網(wǎng)絡性能優(yōu)化提供技術支撐，保證鐵路5g-r小區(qū)邊緣的業(yè)務需求和列車高速運行過程中車地通信的可靠性。

技術特征：

1.一種鐵路5g-r網(wǎng)絡最小可用接收電平的確定裝置，其特征在于，包括：依次連接的5g-r基站、固定衰減器、無線信道仿真模塊、5g-r車載通信終端和無線性能測試模塊；其中：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鐵路5g-r網(wǎng)絡最小可用接收電平的確定裝置，其特征在于，還包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鐵路5g-r網(wǎng)絡最小可用接收電平的確定裝置，其特征在于，所述無線信道仿真模塊包括：信道大尺度衰落仿真模塊、信道小尺度衰落仿真模塊、列車運行速度及多普勒效應仿真模塊、以及干擾及噪聲仿真模塊；

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鐵路5g-r網(wǎng)絡最小可用接收電平的確定裝置，其特征在于，所述利用多次測量出的滿足業(yè)務需求的電平值，確定最小可用接收電平包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鐵路5g-r網(wǎng)絡最小可用接收電平的確定裝置，其特征在于，所述無線性能測試模塊，還用于對5g-r車載通信終端的如下一種或多種無線性能指標進行測試：信干噪比、上下行傳輸速率、傳輸時延、誤塊率、無線連接建立成功率。

6.一種鐵路5g-r網(wǎng)絡最小可用接收電平的確定方法，其特征在于，包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種鐵路5g-r網(wǎng)絡最小可用接收電平的確定方法，其特征在于，還包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種鐵路5g-r網(wǎng)絡最小可用接收電平的確定方法，其特征在于，所述無線信道仿真模塊包括：信道大尺度衰落仿真模塊、信道小尺度衰落仿真模塊、列車運行速度及多普勒效應仿真模塊、以及干擾及噪聲仿真模塊；

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種鐵路5g-r網(wǎng)絡最小可用接收電平的確定方法，其特征在于，所述利用多次測量出的滿足業(yè)務需求的電平值，確定最小可用接收電平包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種鐵路5g-r網(wǎng)絡最小可用接收電平的確定方法，其特征在于，所述無線性能測試模塊，還用于對5g-r車載通信終端的如下一種或多種無線性能指標進行測試：信干噪比、上下行傳輸速率、傳輸時延、誤塊率、無線連接建立成功率。

技術總結(jié)
本發(fā)明公開了一種鐵路5G?R網(wǎng)絡最小可用接收電平的確定裝置及方法，涉及鐵路無線通信技術領域，二者是一一對應的方案，方案中，可以針對列車不同運行場景、不同運行時速以及不同系統(tǒng)干擾噪聲功率，準確的確定最小可用接收電平，避免了軟件仿真精確性不足的問題，以及試驗線動態(tài)測試成本高、難度大且場景受限的問題，有助于5G?R網(wǎng)絡部署時合理規(guī)劃基站位置、數(shù)量和覆蓋范圍，從而降低網(wǎng)絡建設成本，提高網(wǎng)絡小區(qū)邊緣的通信性能，保證鐵路5G?R小區(qū)邊緣的業(yè)務需求和列車高速運行過程中車地通信的可靠性。

技術研發(fā)人員：李毅,李岸寧,魏軍,梁軼群,李輝,田園,李德,石波,蔣志勇,于進,羅煜昊,王堯,崔明星,韓策,薛柱
受保護的技術使用者：中國鐵道科學研究院集團有限公司通信信號研究所
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/4/10