本书重点阐述了与场强覆盖、无线链路预算及网络规划相关的无线电波传播理论及模型；与GSM-R通信网络的干扰评估及协调相关的干扰分析理论。鉴于我国复杂的铁路环境及频带使用情况，GSM-R系统的干扰源远比公网复杂，对系统的干扰进行分析，建立了干扰分析模型并在此基础上确定干扰的分布，以便更好地保证GSM-R系统的服务质量。阐述了GSM-R系统特有环境下的单层网、同站址双层网及交织站址双层网下的频率规划理论问题和确保铁路高速环境下通信安全的越区切换技术，以及与GSM-R系统QoS指标相关的理论。作为无线电波传播理论、干扰分析理论、频率规划理论、无线组网理论、GSM-R服务质量理论的数学基础，本书第2章阐述了与之相关的数学基础知识，以便使读者能更好地理解各章内容。

本书的最大特点在于所阐述的应用基础理论都是以GSM-R系统规范、标准为基础的，突出了GSM-R系统与公众数字移动通信网络在场强覆盖、干扰、频率规划及QoS方面存在的差异，它是一本具有GSM-R系统专有特色的书籍。

本书以GSM-R系统规范及标准为基础，系统深入地阐述了与GSM-R建设紧密相关的应用基础理论问题，主要包括：无线电波传播理论、干扰分析理论、频率规划理论、无线组网理论、GSM-R系统服务质量理论；鉴于越区切换技术在GSM-R专用模式性能中的重要性，基于对越区切换阻塞率的分析，阐述了越区切换的可靠性问题。

本书是一本有关GSM-R系统的理论书籍，可作为高等院校相关专业本科生、研究生学习GSM-R技术和知识的教材和教学参考书，也可作为从事无线通信、铁路通信系统工程建设的科技工程人员的培训教材或自学参考书。

第1章 概述

 1.1 GSM-R系统

1.1.1 GSM-R系统简介

1.1.2 GSM-R系统相关标准及规范

1.1.3 国内外GSM-R发展状况

 1.2 GSM-R系统中的理论问题

1.2.1 应用基础理论及关键技术

1.2.2 相关研究的国内外现状

1.2.3 GSM-R基础研究受国家资助状况

 1.3 GSM-R系统未来发展

1.3.1 GSM-R系统发展展望

1.3.2 高可信无线通信网络GSMR-C

1.3.3 GSMR-C理论研究发展方向

第2章 GSM-R应用基础理论相关数学基础

 2.1 概率论

2.1.1 概率分布和概率密度

2.1.2 期望、矩和方差

2.1.3 不相关性和独立性

 2.2 随机过程

2.2.1 随机过程基本概念

2.2.2 平稳性、均值和自相关函数

2.2.3 宽平稳过程、时间平均和遍历性

2.2.4 功率谱 

2.2.5 概率论与随机过程在GSM-R应用基础理论研究中的应用

 2.3 排队论

2.3.1 排队论基本概念及模型

2.3.2 排队模型的Markov过程分析方法

2.3.3 排队论在GSM-R应用基础理论研究中的应用

 2.4 粗糙集理论

2.4.1 知识与知识表达系统

2.4.2 不精确范畴，近似与粗糙集

2.4.3 知识约简及依赖性

2.4.4 粗糙集理论在GSM-R应用基础理论研究中的应用

 2.5 着色Petri网基本理论

2.5.1 着色Petri网基本概念

2.5.2 着色Petri网的基本特性和分析方法

2.5.3 着色Petri网理论在GSM-R应用基础理论研究中的应用

 2.6 灰色聚类理论

2.6.1 灰数、灰数白化与灰度

2.6.2 灰色序列生成

2.6.3 灰色关联、变权与定权聚类

2.6.4 灰色聚类理论在GSM-R理论研究中的应用

 2.7 本章小结

第3章 无线电波传播理论

 3.1 引言 

 3.2 无线电波传播机制

3.2.1 直射

3.2.2 反射

3.2.3 绕射

3.2.4 散射

 3.3 无线电波衰落特性

3.3.1 平均路径损耗

3.3.2 阴影衰落

3.3.3 小尺度衰落

 3.4 电波传播模型

3.4.1 电波传播模型的建立

3.4.2 宏小区模型

3.4.3 微小区传播模型

3.4.4 微微小区传播模型

3.4.5 室内传播模型

 3.5 传播模型环境参数及模型校正

3.5.1 传播模型环境参数

3.5.2 铁路环境下传播模型的校正

3.5.3 无线链路预算

 3.6 阴影衰落的测量

3.6.1 场强与电平的关系

3.6.2 Lee氏定律

3.6.3 统计区间的确立依据

3.6.4 采样数目的确立依据

3.6.5 置信度的确立依据

3.6.6 测量次数的确立依据

3.6.7 统计处理方法

 3.7 小尺度衰落特性的测量

3.7.1 影响小尺度衰落的因素 

3.7.2 多径随时间变化规律

3.7.3 多径径数的变化规律

3.7.4 多径径数的时间间隔变化规律

3.7.5 小尺度衰落测量方法

 3.8 电波传播理论在高速铁路中的应用

3.8.1 高速铁路电波传播特点 

3.8.2 与电波传播相关的高速铁路工程设计

3.8.3 与电波传播相关的高速铁路工程验收

 3.9 本章小结

第4章 GSM-R系统中的干扰分析理论

 4.1 基本概念

4.1.1 干扰的分类

4.1.2 载干比与信噪比

4.1.3 同频、邻频及交调／互调干扰

4.1.4 频率复用距离及复用模式

4.1.5 通信质量

4.1.6 接收灵敏度与接收系统灵敏度

 4.2 噪声干扰

4.2.1 自然噪声

4.2.2 人为噪声

4.2.3 内部噪声

4.2.4 噪声干扰分析

 4.3 同频干扰

4.3.1 同频干扰的生成机理及计算

4.3.2 大尺度路径损耗同频载干比

4.3.3 阴影衰落下的同频载干比

4.3.4 小尺度衰落下的载干比

 4.4 邻频干扰

4.4.1 邻频干扰的生成机理

4.4.2 邻频干扰载干比计算

 4.5 同邻频干扰综合模型

4.5.1 单干扰源情况

4.5.2 多干扰源情况

 4.6 交调／互调干扰机理及计算

4.6.1 互调干扰机理

4.6.2 互调干扰载干比的计算与三阶无互调信道组

 4.7 大信号阻塞干扰

 4.8 系统间干扰问题分析

4.8.1 CDMA系统对GSM-R系统的干扰途径

4.8.2 CDMA系统对GSM-R系统的杂散干扰分析

4.8.3 CDMA系统对GSM-R系统的阻塞干扰分析

 4.9 本章小结

第5章 频率规划理论

 5.1 基本概念

5.1.1 频率复用距离

5.1.2 链状网

5.1.3 面状网

 5.2 GSM-R系统中的频率规划概述

5.2.1 基站站型的确定

5.2.2 频率规划方法的确定

5.2.3 GSM-R频率规划目标

 5.3 线状铁路频率规划分析

5.3.1 粗糙集灰色聚类理论基本概念

5.3.2 基于粗糙集灰色聚类理论的频率规划理论

5.3.3 举例分析

 5.4 面状频率规划算法

5.4.1 禁忌搜索法

5.4.2 遗传算法

5.4.3 爬山算法

5.4.4 穷举搜索法

5.4.5 顺序分配法

 5.5 面状铁路频率规划分析

5.5.1 采用3×3频率复用的频率规划方案

5.5.2 采用2×3频率复用的频率规划方案

5.5.3 采用3×2频率复用的频率规划方案

5.5.4 采用4×3频率复用的频率规划方案

5.5.5 不规则频率复用的频率规划方案

5.5.6 几种频率规划方案的比较

 5.6 本章小结

第6章 GSM-R无线组网理论

 6.1 组网基本概念

6.1.1 通信／覆盖概率

6.1.2 覆盖半径

6.1.3 重叠区

6.1.4 双层网网络覆盖

 6.2 越区切换

6.2.1 越区切换相关的基本概念

6.2.2 越区切换中的参数

6.2.3 越区切换可靠性理论

 6.3 无线组网理论

6.3.1 无线网络的组网概念

6.3.2 无线网络组网方式

6.3.3 GSM-R网络结构

 6.4 单层网组网

6.4.1 电平覆盖分布计算

6.4.2 覆盖半径和重叠区的计算

6.4.3 频率规划

6.4.4 C／I分布计算

6.4.5 越区切换可靠性分析

 6.5 同站址双层网组网

6.5.1 电平覆盖分布计算

6.5.2 覆盖半径和重叠区的计算

6.5.3 频率规划

6.5.4 载干比C／I分布计算

6.5.5 越区切换可靠性分析

 6.6 交织站址双层网组网

6.6.1 电平覆盖分布计算

6.6.2 覆盖半径和重叠区的计算

6.6.3 频率规划

6.6.4 载干比C／I分布计算

6.6.5 越区切换可靠性分析

 6.7 本章小结

第7章 GSM-R系统QoS理论

 7.1 网络服务质量

7.1.1 基本概念

7.1.2 QoS的关键性能指标KPI／KQI 

7.1.3 QoE、QoS、GoS、CEM、KPL／KQI间的关系

 7.2 与网络QoS相关的技术

7.2.1 服务模型及其实现

7.2.2 QoS控制理论

7.2.3 基于QoS的路由技术

 7.3 QoS体系建立

7.3.1 QoS体系框架及建立原则

7.3.2 QoS模型建立

7.3.3 QoS参数分解

7.3.4 QoS验证

 7.4 GSM-R系统QoS指标的建立

7.4.1 GSM-R网络服务质量指标

7.4.2 GSM-R网络QoS与公网QoS

7.4.3 GSM-R网络分组域与电路域QoS 

7.4.4 GSM-R网络QoS与列车控制QoS的关系

7.4.5 GSM-R网络QoS确立依据及原理

 7.5 灰色聚类理论和粗糙集理论与GSM-R网络Qos分析

7.5.1 粗糙集模型对GSM-R网络QoS分析的适应性

7.5.2 灰色聚类理论与GSM-R网络QoS评估

7.5.3 粗糙集理论与GSM-R网络QOS KPI及指标权重的确定 

 7.6 本章小结

附录A Lee氏定律推导

附录B 符号表

附录C 缩略语

参考文献