張進福Chang, Jin-Fu臺灣大學：電信工程學研究所陳志鴻Chen, Chih-HungChih-HungChen2007-11-272018-07-052007-11-272018-07-052006http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/58688在台灣高速鐵路的行車環境下，由列車上設備及沿線基地台之間做整體性的設計，以涵蓋良好的訊號品質為目標，藉以達到列車上通訊品質的改善。文中將藉由訊號量測儀器，針對台灣高速鐵路沿線之通訊環境現況進行量測，將通訊不良的可能原因加以描述及定義，其次參考國外針對高速鐵路環境所做的研究經驗進行討論，建議列車上採以成本最低且最可行的中繼器搭配洩波同軸電纜的架構，作為列車上使用者與列車沿線周遭基地台之間的中繼站，以改善列車車廂所造成的訊號衰減，及高速移動的情況下環境造成的品質衰弱，將其套用至傳播路徑損耗模型並使用鏈路預算的概念，對沿線基地台配置提出最佳的設計方式，藉以強化列車上通訊訊號強度及品質，以使列車上使用者可穩定使用品質良好的語音服務及高速數據服務，此外依此設計基礎，同時也會針對相鄰基地台之間的換手設計及隧道情況做討論及建議，以使整體高速鐵路的環境下，能保有最佳的通訊環境。In order to improve mobile communication coverage and quality on THSR (Taiwan High Speed Rail), a system design and integration between communication equipments on THSR and base stations alongside the high speed railway must be implemented. First, acquire current signal coverage holes, bad quality areas or other quality issues along the high speed railway using RSV (Radio Site Verification) instruments. Next, based on the RSV data and "Link Budget" concept, design a repeater and leakage cable hybrid feasible system that installed on railway carriage to compensate the signal path loss due to high speed movement and railway carriage. Finally, configurations and parameters of base stations alongside THSR must be modified and tuned for enhancing signal strength and quality in order to provide smooth circuit and packet switch service for subscribers.口試委員會審定書 ………………………………………………… i 誌謝 …………………………………………………………………iii 中文摘要 …………………………………………………………… v 英文摘要…………………………………………………………… vii 第一章 緒論 …………………………………………………… 1 1.1前言……………………………………………………………….1 1.2研究動機與目的………………………………………………….2 1.3台灣高速鐵路環境……………………………………………….3 1.4高速鐵路通訊環境遭遇之問題………………………………….4 1.4.1 高速移動所造成之都普勒頻率偏移效應……………….4 1.4.2 列車車廂之訊號遮蔽效應……………………………….6 1.4.3 隧道所造成之訊號快速衰減效應……………………….7 1.4.4 Hand Off重疊區域的影響………………………………10 1.4.5 數據服務的影響…………………………………………12 1.5高速鐵路沿線訊號強度現況…………………………………14 1.5.1 訊號量測儀器……………………………………………14 1.5.2 高鐵沿線量測結果………………………………………18 1.5.3 高鐵行車速度圖…………………………………………19 1.6論文架構…………………………………………………………20 第二章 高速鐵路列車上設備規劃及討論 …………………….23 2.1研究動機與目的 ……………………………………………….23 2.2國外的研究經驗 ……………………………………………….24 2.2.1 國外高速列車通訊服務的系統架構 ………………….24 2.2.2 GSM-R系統架構 ……………………………………….29 2.3中繼器 ………………………………………………………….31 2.3.1 中繼器種類………………………………………………31 2.3.2 中繼器使用限制…………………………………………33 2.4洩波同軸電纜 ………………………………………………….36 2.5高速列車上的設備規劃 ……………………………………….38 2.5.1 列車天線設置位置 …………………………………….39 2.5.2 列車上洩波同軸電纜規畫 …………………………….41 2.5.3 列車上環境說明 ……………………………………….42 2.5.4 整體環境架構 ………………………………………….42 2.6 結論 ……………………………………………………………43 第三章 高速鐵路沿線基地台涵蓋設計 ………………………….45 3.1研究動機與目的 ……………………………………………….45 3.2無線通道傳播模型 …………………………………………….46 3.3傳播路徑損耗模型 …………………………………………….47 3.4鏈路預算Link Budget ………………………………………….53 3.4.1 鏈路預算定義 ………………………………………….53 3.4.2 下行鏈路設計 ………………………………………….54 3.4.3 上行鏈路設計 ………………………………………….56 3.5基地台的涵蓋形式 …………………………………………….58 3.6基地台配置的建議值 ………………………………………….60 3.6.1 鏈路預算設計值 ……………………………………….61 3.6.2 北部區域基地台建議值 ……………………………….61 3.6.3 中南部區域基地台建議值 …………………………….63 3.7 結論 ……………………………………………………………65 第四章 Handoff區域設計及隧道訊號涵蓋討論 ………………67 4.1研究動機及目的 ……………………………………………….67 4.2 Handoff區域設計說明 …………………………………………68 4.2.1 Handoff 重疊區域……………………………………….69 4.2.2 Handoff 程序時間……………………………………….70 4.2.3 Handoff 區域設計……………………………………….71 4.2.4 Handoff基地台設置數量 ………………………………76 4.3隧道區域的涵蓋 ……………………………………………….77 4.4結論 …………………………………………………………….80 第五章 全文總結與未來展望 ……………………………………83 5.1全文總結 ……………………………………………………….83 5.2可行的發展方向 ……………………………………………….86 參考文獻 ……………………………………………………………892654933 bytesapplication/pdfen-US台灣高速鐵路中繼器預算鏈路洩波同軸電纜傳播路徑損耗模型THSRRepeaterLink BudgetLeakage cablePropagation Modelthesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/58688/1/ntu-95-P94942008-1.pdf