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基于TD-LTE技术的车地无线通信系统设计
白建飞 北京中网华通设计咨询有限公司
【摘 要】 城市轨道交通在运营过程中需要依托先进的通信技术保持调度沟通,随着技术的发展,越来越多的无线通信技术成为了城市轨道交通中的重要通信技术.本文在对城市轨道交通中车地通信进行研究时,提出了先进的 TD-LTE 技术的应用方案.在具体的研究中,针对车地无线通信的要求,分别进行了 TD-LTE 的无线覆盖方式综述和抗干扰模式综述,从而提升车体无线通信能力.
【关键词】 城市轨道交通 车地无线通信 系统设计 抗干扰能力
前言：我国大部分城市轨道交通通信技术建设主要通过wlan 无线局域网、dvb 数字电视传播系统等常见方式来完成,但随着交通需求的增加,技术手段的不断发展,传统的通信技术已经难以应付实时性的带宽要求,其中如 wlan 等无线通信技术还具有运维困难,成本投入巨大的缺陷.因此在目前阶段,开展 TD-LTE 技术的运用,提升车地通信能力,具有建设意义.
一、设定 TD-LTE 无线覆盖方案
1.1 隧道内无线信号覆盖
本文所研究的城市轨道交通,大部分以地下的地铁交通为主,在车地通信中,由于地下的信号环境不够理想,因此也成为轨道交通中的通信难点.在 TD-LTE 技术中,针对地下环境,本文进行了隧道内部的信号覆盖方案设计.在建构通信系统时,需要对轨道交通车站内部的基站 BBU 设备进行设计,其中 BBU 一般需要设置在车站内部的通信设备室之中,用以进行设备通信；而 RRU 则位于隧道壁内部靠近漏缆的位置.在这个位置上,无线信号可以与 RRU 左右两侧漏缆连接,轨道交通在经过地下或隧道时,借助 RRU 的信号覆盖能够实现大面积、长时间的无线信号供应,从而提升信号覆盖强度.
1.2 高架桥场景的无线信号覆盖
在轨道交通运营中,容易经过高架桥等特殊地段,在这类地段之中,受到环境制约,无线信号会出现严重弱化.为了提升 TD-LTE 的应用能力,在进行系统建设时,本文有针对性地对高架桥场景进行了信号覆盖设计.设计的主要思路是将传统信号基站与信号发射天线进行结合.信号发射天线为具有较强信号覆盖能力的定向天线,而在天线双极化的端口中 ［1］ .则通过输入 / 输出信号传输缆线与信号发射基站进行分别连接.在完成连接后,能够实现具有加强信号能力的两个方向的天馈配置,加强高架桥的双网信号覆盖能力.在相关的研究中发现,高增益的双极化天线对于信号有着极强的提升作用,不过相较于传统的普通天线而言,体积较大.适合在高架桥等轨道交通场景中应用.
1.3 车辆段无线信号覆盖
除了上述两种场景之外,在轨道交通的车辆段内,具有顶棚的停车区域,也是无线信号相对薄弱的位置.在以往的经验中,车辆段的无线信号波动明显,难以实现优质、有效的车地通信.因此在进行无线通信系统设计时,本文选用了具有针对性的吸顶天线方式进行定向天线覆盖,从而实现车辆段的信号能力增强.在车辆段内部,顶棚位置增设具有定向射频能力的天线,并通过天线与两端的 LTE-RRU 形成连接,最终完成针对顶棚内部的信号覆盖.
二、车地无线通信系统的 TD-LTE 抗干扰设置
1、同频干扰控制.在无线通信中,轨道交通车辆需要在一定的场景内部进行通信信道的选择,而同频率所进行的信号组网往往收到频段资源以及频段容量的制约,因此在进行 LTE 通信时,往往会受到同频干扰,造成信号传输质量不佳、效率不高.为了解决这一问题,本文在进行系统设计时选用了小区干扰协调技术 ICIC 和干扰抑制合并接收技术 IRC来控制同频干扰.其中,ICIC 算法是通过对车地信号的下行资源进行管理限制,从而使小区信号能够得到动作协调,最终抑制小区间干扰.在具体的使用中,ICIC 需要对资源块的发射功率进行控制,使其接收载干比发生改变,实现数据速率的覆盖；IRC 算法是一种常见的基带解调算法,其主要的技术手段通过对列车反方向的干扰取出,实现对上行干扰的控制.
2、多径干扰控制.在目前的 TD-LTE 技术中,通信系统的核心正交频分复用 OFDM,在 OFDM 的传输中,由于插入方式的特殊可以实现循环前缀对多径干扰的降低,而这一降低控制过程表明 OFDM 符号中的结尾部分可以复制,最终将结尾部分插回符号开始的位置,最终形成前缀循环.这种前缀循环的长度被称为“CP”长度.通过这种信道时延的方式,实现不超过 CP 长度的扩散,从而使子载波能够拥有更强的正交性,避免信号收到时延扩散影响.这种技术方法应用在系统设计中,可以保证 LTE 信号具有更强的抗干扰性.此外,由于多径干扰还收到民用无线信号原指的是 900M 频率,但目前在 3G、4G 中也用使用了 900M 的频段影响,因此在进行系统设计时还需要考虑不同信号系统见的阻塞隔离情况,避免出现信号共用.
结论：综上所述,在城市轨道交通中,轨道交通所处的环境会对车地无线通信产生严重影响,甚至会造成信号传输的时延.在技术研究中,通过搭建通信系统的方式能够增强信号覆盖面积,并实现信号干扰控制,最终实现信号通信能力的提升.
无线通信论文范文结:
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