主頁（http://www.130131.com）：TETRA和GSM-R的比較之一：射頻性能比較 TETRA 從設(shè)計(jì)之初就是為了迎合專業(yè)無線移動(dòng)（PMR）市場(chǎng)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(luò)系統(tǒng)改造成適合鐵路運(yùn)營(yíng)的專業(yè)無線移動(dòng)系統(tǒng)。專業(yè)無線移動(dòng)系統(tǒng)專為需要快速通信的專業(yè)人士設(shè)計(jì)，可同時(shí)與工作組中的每一個(gè)人進(jìn)行通信，并有應(yīng)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(gè)人呼叫，對(duì)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(yùn)營(yíng)者需要考慮頻率復(fù)用、使用范圍等重要方面。下面注4中重點(diǎn)考慮最大終端速度的多普勒效應(yīng)和潛在的碼間干擾。
注1：在頻譜利用率方面，因?yàn)門ETRA 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(shè)備的情況下有更強(qiáng)的能力來符合未來移動(dòng)數(shù)據(jù)應(yīng)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(gè)小區(qū)頻率復(fù)用模式，基于9dB 的 C/I 要求的GSM 系統(tǒng)需要使用7 個(gè)小區(qū)復(fù)用模式�？紤]到這種頻率復(fù)用情況，以及在同樣帶寬內(nèi)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(yùn)營(yíng)商，尤其是在人口稠密的城市里要面對(duì)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(wù)量。這就有助于解決管理者和運(yùn)營(yíng)者面對(duì)的頻率配置問題。
注4：有人提出TETRA 能否適合高速移動(dòng)終端。因?yàn)槿缃竦幕疖嚻骄俣确浅？�，時(shí)速超過200 公里，最高達(dá)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(huì)影響 TETRA 的誤碼率，尤其是在高速鐵路應(yīng)用中，當(dāng)火車時(shí)速達(dá)到350 公里時(shí)，這個(gè)問題尤顯重要，實(shí)際上，GSM-R標(biāo)準(zhǔn)要求無線通信系統(tǒng)應(yīng)該支持時(shí)速達(dá)500公里的應(yīng)用場(chǎng)合�？墒�，它沒有明確是否在相應(yīng)的速度下做過測(cè)試。
下面是高速對(duì)TETRA誤碼率性能影響的簡(jiǎn)短報(bào)告。這個(gè)報(bào)告也提到了GSM-R的相應(yīng)狀況。眾所周知，終端速度影響因素如下：1.多普勒頻移：但時(shí)速為50km/h時(shí)，多普勒頻移為18.5Hz；當(dāng)時(shí)速為200km/h時(shí)，多普勒頻移為74Hz；當(dāng)時(shí)速400km/h時(shí)，多普勒頻移為185Hz；當(dāng)時(shí)速1000km/h時(shí)，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(dǎo)致接收機(jī)誤碼率性能的變化：
1.隨著速度的增加，如果接收機(jī)在一個(gè)足夠?qū)挼姆秶鷥?nèi)不使用自動(dòng)頻率控制（AFC），差分解調(diào)器的性能會(huì)惡化。TETRA使用了具有AFC的差分解調(diào)器，多普勒頻移就不是問題。 AFC性能在接受載頻突然變化時(shí)會(huì)受到影響，例如在小區(qū)切換時(shí)，或當(dāng)高速運(yùn)行的火車非常接近基站時(shí)都會(huì)有這個(gè)問題。但是，正確設(shè)計(jì)的接收機(jī)可檢測(cè)到失鎖，并在僅丟失幾個(gè)時(shí)隙的數(shù)據(jù)后就快速捕獲到信號(hào)。正確設(shè)計(jì)的切換機(jī)制還可消除數(shù)據(jù)丟失。大的多普勒頻偏會(huì)影響注冊(cè)無線設(shè)備的性能，但正確的接收機(jī)設(shè)計(jì)考慮了多普勒頻偏，可以解決這個(gè)問題。
2.GSM接收機(jī)需要均衡器，相干和均衡性能會(huì)隨著速度的提高而惡化，因?yàn)楦欁兓诺赖男诺拦烙?jì)能力要快速下降。多數(shù)TETRA接收機(jī)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(jì)劃改良均衡器以解決這個(gè)問題。
3.由于交織器效果的增強(qiáng)，交織卷積編碼信道的性能（例如大多數(shù)的TETRA邏輯信道）會(huì)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(shí)與50km/h時(shí)的誤碼率想當(dāng)。GSM也使用交織卷積編碼信道；作為一個(gè)選項(xiàng)，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(yīng)該大致相當(dāng)。以上論述表明TETRA接收機(jī)比GSM接收機(jī)更容易實(shí)現(xiàn)高速移動(dòng)終端信號(hào)的正確解調(diào)。原因是GSM有較短的符號(hào)周期，相干接收機(jī)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(jìn)，TETRA和GSM-R都可以以500km/h速率工作。
TETRA MOU成員公司的試驗(yàn)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(nóng)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(gè)指定區(qū)域需要更少的TETRA基站。這將降低系統(tǒng)建設(shè)費(fèi)用，對(duì)鐵路運(yùn)營(yíng)商來說很重要。小區(qū)大小的效果對(duì)鐵路運(yùn)營(yíng)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(shí)造成，TETRA突發(fā)結(jié)構(gòu)中有14個(gè)防護(hù)比特。GSM在相鄰的時(shí)隙間有8.25比特（30us）。它的傳輸界限為4.5km。但GSM允許防護(hù)時(shí)間可以擴(kuò)展到237us，這樣就可使傳輸距離達(dá)到40km。
注6：當(dāng)相鄰的小區(qū)信到全忙（所有業(yè)務(wù)信道全部使用）時(shí)，需要特別地考慮TETRA和GSM-R的小區(qū)無縫切換。但是，因?yàn)門ETRA的緊急呼叫功能中有斷開低優(yōu)先級(jí)用戶強(qiáng)行預(yù)占的協(xié)議，TETRA能更好地提供小區(qū)之間無縫切換。
因?yàn)楫?dāng)火車穿越小區(qū)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸和話音通信都不允許掉線，這個(gè)特征從安全角度考慮非常重要。
(中國(guó)集群通信網(wǎng) | 責(zé)任編輯：陳曉亮) |
