td―lte无线通信系统在铁路上的应用研究

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1、TD―LTE无线通信系统在铁路上的应用研究　　中图分类号：U284文献标识码：A　　从2003年起，我国的铁路专用通信网络大多采用GSM-R技术，并且在实际应用中取得了较大的成功。当前我国的青藏线、大秦线、胶济线等铁路都采用GSM-R通信技术。随着我国铁路运营系统的高速化和现代化发展，现今的GSM-R技术已经难以满足其各方面的业务需求。因此，铁路通信系统需要在原有的技术上进行技术和结构升级以适应铁路移动通信的高传输率、高传输量、高带宽承载能力、高可靠度、短时延的发展趋势。　　1TD-LTE无线通信技术的发展背景　　现存的GSM-R通信技术在引入了GSMS网络技术之后，其通信系统在构建方式和数据

2、承载能力上都得到了一定程度的完善，但是从其技术本质上来讲，它仍然属于第二代移动通信技术。目前的GSM-R铁路移动通信技术在业务开展能力上已经难以满足现代铁路通信系统的需求，其业务处理能力必须得到改善和提升。因此，铁路通信系统必须找到新的发展出路，结合我国铁路的运营现状和未来发展动态构建符合新时期发展的铁路通信系统。结合用户对移动通信的未来需求以及国际铁路的无线通信发展趋势。根据我国的铁路通信工程发展现状，采用与国际接轨的无线通信技术方案，以解决我国在无线通信技术领域相对薄弱的技术水平和建设实践经验，通过直接分享国际已有的研究成果，来降低研发成本，降低制式选择所带来的风险性。在此大背景下，选择T

3、D-LTE无线通信技术成为我为铁路通信发展的新方向是准确的，符合我国当前的实际情况的。　　2TD-LTE无线通信技术　　LTE是2008年由3GPP在Release8标准中提出并定义的一种新型的无线空中接口标准。LTE技术是以移动通信技术山3G过渡到4G的衔接性标准，LTE是移动通信3G到4G技术的过渡标准，它是基于CMTS/HSPA和GSM/EDGE并在这两种技术上，采用OFDM和MIMO作为其无线网络通信体系构建与演进的唯一标准。在通信结构制式上，LTE主要分为两种：一是LTE-FDD、二是TD-LTE。其中TD-LTE技术是我国通信企业普遍采用的一种LTE标准。TD-LTE与LTE-FD

4、D两种制式在设计主架构和技术标准上是基本统一的，尤其是在高层协议方面。两者之间的差异性主要体现在物理层上。这两种制式是未来移动通信的未来发展趋势。当前在我国的铁路通信系统当中主要是采用TD-LTE制式，本论文部分也主要是讲TD-LTE制式的应用。　　3高速铁路TD-LTE无线通信系统　　3.1网络架构　　下一代铁路通信系统的TD-LTE结构与LTE/SAE技术存在着相同与相似性。与现有的GSM-R通信系统网络架构相比较，两者之间的差异性主要表现在接入网技术和核心网组建技术上。就核心网技术而言，TD-LTE网络结构与GSM-R的最大不同是前者采用全IP网络。其采用HSS归属用户服务器作为本地用户

5、服务器，主要负责对用户的注册性资料信息进行统一管理。另一方面，TD-LTE采用IP多媒体子系统为系统提供IP多媒体服务，能够实现数据传输包的有效传输，通过会话初始化协议实现可以互操作的IP协议服务。与GSM-R网络架构相比较，TD-LTE的网络架构相对扁平和简洁，突出了系统的本质作用性和实效性，从而极大的减少了设备和网络节点维护成本，为网络部署提供了更高的便利性，节省了运营商的开发成本的运营成本，同时采用基站与核心网直接相连的关键性技术，能够大大减少信令的交换，提高了系统运行的整体效率。　　3.2关键技术　　（1）调制和信道编码技术　　下一代铁路通信LTF制式可采用的调制编码技术可以参考地而电

6、信通信系统。其下行链路，PDSCH物理下行共享通道和PMCH物理多播信道可采用16QAM、64QAM和QPSK技术；PBCH物理广播信道和物理控制格式指示信道可以采用QPSK技术；PCFICH物理控制格式指示信道可以采用QPSK、BPSK调制方式可以用于PHICH物理混合自动重传指示信道；上行链路中，物理上行共享信道PISCH可采用16QAM、64QAM和QPSK技术；PUCCH物理上行控制信道可采用QPSK。同时，所采用的BPSK调制方式还可以有效地降低峰均值比。　　（2）OFDM和MIMO　　与现在广泛应用的GSM-R技术相比，下一代铁路通信LTF系统可以采用正交频分复用OFDM和多输入多

7、输出MIMO技术。OFDM技术的功能实原理为通过串并交换技术将高速数据流转为较低的传输速率并同时分配到多个相互正交的子通道。通过利用每个子通道相对较长的符号周期，来缓解无线通道的时延扩展问题。同时，可以在OFDM传输信号之间插入保护间隔，并将保护间隔的设置方式为大于信道的最大时延扩散，从而使时延现象得以缓解，从最大化的消除信号传输时候所带来的彼此之间的干扰。同时，为了满足下一代铁路通信系统对高传输