GSMR系统中Hata模型的研究

上传者：李遂贤
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GSMR系统中Hata模型的研究

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GSM-R 系统中 Hata 模型的研究
刘佳佳
1
，林俊亭
2
，肖蒙
3

（兰州交通大学自动化与电气工程学院，1.硕士研究生；2.讲师；3.副教授，甘肃兰州 730070）
摘要：介绍了 GSM-R 系统中常用的电波传播的模型 Hata 模型，对 Hata 模型的原理进行简要介绍和仿真。
铁路环境的多样性要求对模型进行校正，给出了模型校正的原理。根据某铁路线路的实测数据，
运用最小二乘法对模型进行校正。通过与实测数据的仿真对比，证实其预测准确度得到提高，为
GSM-R 系统中的无线电波传播建模和模型校正提供了理论依据。
关键词：GSM-R；Hata 模型；模型校正
中图分类号：U455.465 文献标识码：B 文章编号：1006-8686 （2011） 03-0028-03
GSM-R（GSM for Railway）系统是欧洲铁路综合
调度移动通信系统的简称，是在 GSM 系统基础上增
加了调度通信功能和适合高速环境下使用的要素
（速度为 500km / h ），能满足铁路系统快速移动、专
用调度的通信要求
［1］
。它作为铁路信息化的推动
力是国际铁路联盟为满足欧洲 21 世纪铁路一体化
进程而推荐的欧洲铁路专用移动通信系
统。 GSM-R 具有巨大的发展空间，在欧洲的高速
铁路和一般铁路中都已进行了大量的试验和验
证。它进入我国已有十余年之久，期间经历了理论
研究、技术决策、工程试验等几个阶段，目前已步
入网络运营阶段。
GSM-R 系统在铁路的应用跟 GSM 系统在公众
蜂窝网的应用相比主要有 2 个不同点：首先是其覆
盖区域为沿铁路线路的带状的区域；其次是高
达
350 km/h 的高速运行环境。在采用 GSM-R 传输列
车控制信息的高速列车无线通信中，铁路沿线
的无线电波传播和干扰情况将成为线路传输质量
的关键因素，无线电波传播预测是铁路通信网
络的规划前提。就我国铁路环境而言，与典型
城市微蜂窝多径色散环境不同的是，高速铁路属
于宏蜂窝多径色散环境，通常采用宏小区覆盖。目
前针对宏小区环境移动无线电波的传播模型特性
提出多种
1 Hata 模型的原理及仿真

Hata 模型的简介
Hata 模型是对 Okumura 模型的推广，是在日本
1.1
东京所取得的大量不规则地形条件实测数据基础上
所总结出来的经验公式。Hata 模型是一个公式化
的模型，其路径损耗计算公式中的参数，如工作频
率、基站天线有效高度、移动台天线有效高度、距离
等易于获得，模型简单，这也是 Hata 模型被广泛使
用的主要原因
［2］
。同时，Hata 模型对不同类型的环
境（大城市、中小城市、郊区、乡村准开放地区、乡村
开放地区）进行了修正，延伸了其使用范围，尤其对
中小城市、郊区、乡村环境的预测较为准确，在铁路
大环境大尺度覆盖中得到广泛应用。该模型的适用
范围如下：
频率 f 为 150 ～1 500 MHz；
基站天线有效高度 h1 为 30 ～200 m；
移动台天线有效高度 hr 为 1～10 m，
基站天线和移动台天线之间的距离 d 为 1～
20 km。
1.2 模型表达式
传播预测模型，常用的有 Hata 模型、Cost231-Wal
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Hata 模型市区中值路径损耗 LH（dB）表达式为
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