高速鐵路移動通信系統(tǒng)性能分析論文

Word第第頁高速鐵路移動通信系統(tǒng)性能分析論文近年來，我國高速鐵路快速進展，為地區(qū)經濟進展和改善人們的交通出行條件做出了突出的奉獻。高速鐵路的正常運行離不開移動通信系統(tǒng)的支持，通過移動通信系統(tǒng)，實現(xiàn)高速鐵路和運營部門之間的數(shù)據(jù)通信。同時隨著各種現(xiàn)代化移動通信技術越來越成熟，移動通信相關的產品在高速鐵路中的應用越來越普遍。

一、移動通信系統(tǒng)在高速鐵路中應用狀況的進展

高速鐵路移動通信系統(tǒng)有兩種無線掩蓋方式，分別為雙層蜂窩網絡架構和蜂窩/信息站混合架構掩蓋。雙層蜂窩網絡架構中，其中一層為主用網絡供應通信鏈路，另一層為備份網絡〔該層網絡具有更低的切換門限〕；對于蜂窩/信息站混合掩蓋架構而言，蜂窩網絡的基站與信息站通過有線方式與骨干網絡的內容服務器相連，蜂窩網絡用來給接入用戶供應無縫的無線掩蓋，用來接收用戶的服務懇求，而信息站則在用戶信道狀態(tài)良好時，用來給用戶發(fā)送懇求的業(yè)務，但是其卻沒有無縫掩蓋保證。對于兩種網絡架構而言，高速鐵路系統(tǒng)在鐵路沿線均釆用鏈狀掩蓋的拓撲結構。當列車從一個基站向相鄰基站行駛時，平均接收信噪比呈周期性改變，當移動臺從目標基站接收到信噪比高于從當前基站接收到的信噪比加上切換閾值時，將發(fā)生越區(qū)切換，移動臺將連接至目標基站。

二、當前高速鐵路移動通信系統(tǒng)性能

我國的通信行業(yè)已經進展的較為快速，人們更加注意的是系統(tǒng)的性能，通過對高速鐵路移動通信系統(tǒng)性能的討論，來計算整個移動網絡對通信的承載狀況。移動網絡的進展史還是在近期開頭的，它的根基不是很穩(wěn)，進展的速度也不夠快，所以在進展的過程中總是遇到瓶頸，所以不得不通過理論討論的方式來對移動通信的各種指標進行測定，例如傳輸速度等指標，對這些指標進行討論后可以更快的發(fā)覺通信系統(tǒng)性能上的缺乏。發(fā)覺性能上的缺乏后，才可以針對這些缺乏進行改良，使通信系統(tǒng)有大幅度的進步。移動通信系統(tǒng)的性能之一是傳輸干擾性能，這獨特能更大的作用是推斷分析通信系統(tǒng)對鐵路的牢靠平安性。下面主要是針對傳輸干擾的性能進行分析。鐵路通信中斷是造成通信系統(tǒng)傳輸干擾的最直接緣由，一般產生中斷的緣由和種類許多：一是，信道改變速度快，衰落速度也快，計算機是需要進行解碼的，但是由于信道的衰落速度、改變都很快，衰落后會造成代碼接收機的工作無法正常進行，也就是所謂的無法進行解碼工作，這個問題一旦發(fā)生，就會直接對鐵路上的移動通信系統(tǒng)造成影響，導致傳輸錯誤信息；二是，目前的移動通信系統(tǒng)普遍采納的就是切換的技術手段，所以，在兩種信號進行切換的時候極簡單發(fā)生通信中斷的問題。

三、高速鐵路移動通信系統(tǒng)的關鍵應用技術

〔一〕高速鐵路移動信息業(yè)務傳輸

最近十年間，鐵路旅客無線因特網接入業(yè)務吸引了越來越多人的關注。為了給鐵路旅客供應寬帶因特網接入服務，學術界和工業(yè)界討論了多種不同的接入網絡架構。一種分層的兩跳網絡架構被工業(yè)界和學術界廣泛接受。第一跳鏈路是由軌邊設備〔如基站、信息站或者轉發(fā)站〕到安裝在機車頂部的中繼器〔或者大功率天線〕。其次跳鏈路部署在車廂內部的無線局域網絡?；谶@種網絡架構，提出了一些旅客因特網接入的資源安排算法，但是如何同時傳輸列控與監(jiān)測業(yè)務以及旅客信息業(yè)務臨時還沒有解決。與旅客信息業(yè)務相比，列車掌握與監(jiān)測業(yè)務對于高速鐵路的平安性具有不行替代的作用，尤其是移動授權信息的傳輸，其傳輸?shù)睦慰啃砸约捌桨残员匦璧玫奖Ｕ稀?/p>

〔二〕可分級調制

當多路信號通過不同的信號同時傳輸至多個用戶時，相比分時傳輸方式，采納疊加編碼的傳輸方式可以到達更高的廣播信道容量域。但是執(zhí)行某些疊加編碼方案需要對現(xiàn)有的收發(fā)信機的硬件結構進行升級，同時解調算法也相對冗雜，因此疊加編碼并沒有被移動通信系統(tǒng)廣泛的釆用。疊加編碼促使另一種新的調制技術--可分級調制產生，該調制技術可以供應比特級的差分業(yè)務?？煞旨壵{制是基于傳統(tǒng)的多進制正交幅度調制M-QAM設計而成的，從傳統(tǒng)M-QAM星座圖中選出一部分星座點表示不同的符號位置，來構成可分級調制的星座圖。當選擇的星座點聚合到一張星座圖后，星座點間的最小歐幾里德距離是不同的，該距離取決于相鄰的兩個點是否屬于不同的簇。通過以上方法，可分級調制的符號可以被映射成不同層的具有不同誤碼率性能的多個比特。由于可分級調制可以通過供應的疊加增益提高廣播信道的`容量，因此可分級調制可以應用在多種場景。在文獻中，應用可分級調制可以支持無線網絡中可分級視頻流的傳輸。該場景下，具有較高信道質量的用戶可以獲得更好的體驗質量QoE，其他的用戶依舊可以無中斷的平穩(wěn)回放具有較低辨別率〔質量〕視頻。

〔三〕掌握面和用戶面分別

一般狀況下，服務基站和接入用戶之間會存在兩個平面的連接，也就是掌握面和用戶面，在這之中，掌握面是承載用戶與接入網的掌握指令的，而用戶面則是處理業(yè)務數(shù)據(jù)傳輸功能的。當掌握面的掩蓋范圍能夠滿意移動范圍時，用戶整體的移動性就都得到了保障。所以，在此結構中，用戶的掌握面會被保存于低頻頻段，由于次頻段具備優(yōu)質的傳輸性能，并且掩蓋的范圍也特別廣泛。可是假如要考慮本錢問題，這一頻段也可以實行利用LTE-R遺留頻段的方法已到達目的，但同時真正的用戶面就應被搬離出去。應將數(shù)據(jù)的承載者放置在高頻段處，以此擴大系統(tǒng)的容量。

〔四〕高速鐵路旅客無線網絡接入系統(tǒng)

〔1〕通過無線車頂匯聚設備將移動、聯(lián)通、電信等多家電信運營商網絡的帶寬聚合，供應一到多個外網連接出口，改善和彌補運營商不同網絡性能之間的差異，成倍增加旅客上網帶寬的力量，提高車地通信連接的魯棒性，提升旅客乘坐舒適度。

〔2〕車內建設基于802.11的車廂無線局域網，俗稱車廂WiFi，一般車廂掩蓋采納802.11g/n/ac標準，車廂之間的連接采納不同頻率或信道的802.11a/n/ac標準。通過車內內置海量內容服務器吸引消化車內旅客免費WiFi寬帶上網業(yè)務，通過與互聯(lián)網內容供應商的協(xié)作，在沒有地面信號掩蓋或地面信號掩蓋較差的區(qū)段供應離線的車內免費WiFi網絡多媒體內容，如電影、小說、嬉戲、應用下載等，同時供應新型的廣告和電子商務，為旅客改善服務體驗，同時給客運管理部門帶來新的經濟收入機會。

〔3〕通過給車站和車上供應全程WiFi服務，提高高速鐵路對飛機、長途汽車等交通方式的競爭力量。

〔4〕為了保持車內用戶對標準公網的持續(xù)和兼容接入力量，也可以通過車廂局域網連接具有標準3G/4G/5G空口特征的Femto基站設備。

四、高速鐵路上的移動通信系統(tǒng)的缺乏及改良

傳輸干擾是通信系統(tǒng)性能討論中我們需要考慮的最重要的一個問題，也是我國目前在討論性能的過程中的短板。通信系統(tǒng)的性能還有很重要的一個討論方向，就是對旅客信息的業(yè)務開展，我國目前在這個方面還沒有進行性能影響的討論，由于我們還沒有討論出合理的方式來進行模型處理，高速鐵路上的移動通信系統(tǒng)具有周期性短這個特征，它很簡單在一段時間后，產生系統(tǒng)漏洞，需要準時進行維護。信道衰落是整個系統(tǒng)性能中受影響最大的一點，但是高速鐵路是基本固定的，這也給高速鐵路上的通信系統(tǒng)的優(yōu)化帶來了肯定的便利性。目前鐵路上的信息通信業(yè)務與鐵路上列車的掌握系統(tǒng)是兩個完全分開的、不同的系統(tǒng)。將來首先需要做的就是將這兩個系統(tǒng)進行簡潔的整合，削減工作人員的工作量，并且在很大程度上削減系統(tǒng)的建設本錢，更利于對系統(tǒng)性能進行討論分析。針對整個移動通信系統(tǒng)上的傳輸性能的缺乏，對整獨特能的分析可以實行許多方法，例如采納概率計算的方式，對鐵路傳輸干擾性能進行多方面的分析，分析內容包括信道的衰落過程，通信傳輸?shù)囊苿铀俣纫约傲熊噷π诺赖恼莆諏π阅墚a生的影響，之后再采納一個名為信息傳輸?shù)呐鲎猜实闹笜藖磉M行傳輸干擾這獨特能的影響分析切換，制作出一個合理的模型來進行討論，利用分析與實際測試互相協(xié)作的方式來進行影響因素的性能計算與預估，將列車的信息傳輸精準掌握。將鐵路傳輸信號中斷的現(xiàn)象進行有效遏制，由此對鐵路的移動通信系統(tǒng)的性能進行改良。

結束語

總之，在引領世界高速鐵路技術的同時，我們要從國家進展戰(zhàn)略動身，準時布局將來5～10年高速鐵路寬帶移動通信的前瞻性技術討論，應對寬帶移動