轨道交通车地无线通信系统车载子系统

轨道交通车地无线通信系统车载子系统

顾健

苏州市轨道交通集团有限公司运营一分公司  江苏苏州  215000

摘要：本文中所探讨的是轨道交通车地无线通信系统中的车载子系统，它采用到了LTE技术，被称之为“LTE车载子系统”。文中首先介绍了LTE的基本技术特征，阐述车载子系统的设计总体要求，并对LTE车载子系统的性能测试设计内容进行分析，总结系统车载子系统应用技术性能成果。

关键词：轨道交通车地无线通信系统；LTE车载子系统；设计要求；性能成果

目前我国轨道交通发展蓬勃，轨道线路数量逐渐增多，技术应用网络架构也越来越复杂。在如此背景下，轨道交通车地无线通信系统就此建立，该系统在提升轨道车辆交通运营效率、优化乘客体验方面表现出色，同时也基于全网统一监控管理来建立了相对安全可靠、高效率、可维护的支撑技术系统。截止到2022年，我国已有40个城市建立并开始使用轨道交通车地无线通信系统，可运营公里数超过8000公里。在系统中，LTE车载子系统有效建立，它提高了城市轨道交通运营技术能力。

一、LTE车载子系统的基本概述

（一）LTE车载子系统的基本内涵

LTE（Long Term Evolution）车载子系统是轨道交通车地无线通信系统中的重要子系统，它与当前5G技术相互合作，建立过渡技术体系，在城市轨道交通无线通信领域中发挥了重要作用。LTE车载子系统是能够满足目前国内无线通信网络架构需求的，例如像北上广城市就已经建立了LTE-M车载子系统来优化轨道交通车地无线通信系统整体应用性能。

（二）LTE车载子系统的基本特征

    LTE车载子系统融入了多输入、多输出的MIMO（Multiple-In Multiple-Out）技术，建立了正交频分复用技术体系。在展现较高信息传输速率与频率效率过程中，LTE技术就能实现对频谱的灵活调配，同时支持建立新增的无线通信频率体系。在系统最低通信延时过程中为通信媒体广覆盖创造有利条件。如果从轨道交通通信需求来看，LTE车载子系统能够自然融合MIMO技术内容，保证轨道交通应用场景与通信网络建立特殊技术体系，进而实现对网络通信的全面优化，保证系统整体性能目标达成。

（三）LTE车载子系统的设计要求

    再谈LTE车载子系统的设计要求，它在为城市轨道交通建立LTE-M子系统过程中希望提出具体的设计要求：首先，就要满足轨道交通服务对象的有效建设过程，例如建立信号系统以及乘客信息系统；其次，要满足对常规数据的传输功能要求，追求无线接入技术内容，优化基本网络安全功能，同时再匹配其它附属功能内容[1]。

二、LTE车载子系统的性能测试设计方案

在深入探究LTE车载子系统过程中，需要对其性能测试设计方案进行分析，下文结合3点探讨系统的性能测试设计方案。

（一）LTE车载子系统的频段选择

    就现阶段而言，LTE车载子系统在性能测试设计方案过程中需要首先正确选择频段，主要是利用LTE宽带数据移动业务来对无线网络投放地区情况进行调查，确保通信技术应用体系成熟化。一般来说，LTE车载子系统的性能测试设计目标频段就包括了1.4GHz以及1.8GHz两种，它能够覆盖我国大部分城市地区，同时将LTE车载子系统网络划分为A网络与B网络，A网络主要负责综合承载机制，B网络则负责通信列车自动控制机制，而A、B网络频段在1700~1900MHz范围进行设计，这一网络频段可以有效规避某些干扰因素，顺利优化LTE车载子系统建设进程，提高系统建设水平。

（二）LTE车载子系统的抗干扰能力设计

在城市轨道交通无线通信网络建设中需要采用1.8GHz频段，其中的轨道交通无线通信覆盖了大量LTE无线信号，它能够结合轨道交通覆盖信号，满足交通线路建设特征要求，同时采取无用信号规避措施，为此有必要提出两种系统的抗干扰能力设计方案：

首先是第一方案，即全线漏缆覆盖方案，它主要是针对泄漏同轴电缆来提高信号传输能力，确保该方案中也能体现一定天线功能技术优势。在利用对外导体开口实现技术控制过程中，则保证受控电磁波能量能够沿线路直接均匀辐射传播，同时也能保证无线通信电磁场有效覆盖服务范围。一般来说，要在LTE车载子系统中设计至少4条漏缆，同时在1.8m位置进行有效布置，主要是利用MIMO的技术特性来有效提升车地无线通信网络数据传输水平，同步减少屏蔽性能干扰。

其次是第二方案，应该选择将车载天线直接设置安装在车顶位置，配合车身屏蔽性能来降低无效信号干扰。

（三）LTE车载子系统的测试网络方案设计

在LTE车载子系统的测试网络方案设计过程中，主要围绕城市轨道交通的主力LTE子系统进行设计，它分别设置了A、B两个网络冗余组网技术方式，二者作为联合系统能够提高子系统的整体承载能力，创建系统测试网络方案，保证网络业务处理到位。具体来讲，首先在A网络中使用15MHz带宽的CBTC业务数据体系，优化PIS图像信息优化紧急文本，同时配置车载闭路电视，有效监控图像数据，满足数据传输要求。在这里，系统区间的主要技术应用段必须保证交通线全面覆盖，降低无线通信环境中的同频段干扰情况。而在模拟试验测试列车过程中，需要在车辆车头与车尾两部分都安装交换机与车载应用设备，进而实现PIS与CCTV业务网络的有效接入，完成基于不同协议业务之间的相互隔离与网络安全机制建设。就实际测试过程而言，需要在A、B组网中设置至少两台BBU，增加网络切换次数。而在RRU交叉接入过程中需要对应BBU，确保车载无线终端建立RRU装置，产生至少一次BBU之间的切换机制，如此就能增加测试样本数量

[2]。

三、LTE车载子系统的性能测试结果分析

    在分析LTE车载子系统的性能测试结果过程中，需要建立LTE无线通信系统，确保轨道交通有效优化调整，同时关注延时情况，建立单向传输延时机制。在切换延时概率分布过程中保证有效解决操作问题，确保传输固定值有效，确保子系统中各种数据内容呈现分布变化形态。举例来说，要确保LTE车载系统能够在CBTC业务数据传输辅助下展开测试，并获得、分析性能测试结果，确保设备同时接入LTE网络，结合一次全流量数据传输分析数据循环机制，进行超过100次循环模拟测试，并获取测试结果。一般来说，LTE子系统能够实现对业务能力测试内容的有效承载，保证切换延时到位。即要控制在100ms以下进行切换延时，将延时过程控制在50ms左右，优化PIS/CCTV业务内容，避免所获取数据出现传输问题[3]。

总结：

综上所述，本文主要对轨道交通车地无线通信系统车载子系统进行了分析，结合LTE技术、MIMO技术等等建立了LTE子系统，分析了系统中的技术应用问题，希望基于多业务系统互联网络优化技术防护方案，满足数据融合汇聚要求，确保数据分析统计到位。从整体来看，需要有效通过安全信息数据来打破技术壁垒，实现设备集约内容共享优化，构建技术应用方案。就整体而言，还要保证LTE子系统能够发挥应有价值作用，建立相对安全、高效率、经济实用的技术网络方案，有效提高通信系统车载子系统的应用效能。

参考文献：

[1] 匡奇方. 城市轨道交通车地无线场强数据分析[J]. 探索科学,2020(3):1-2.

[2] 赵伟慧,汪晓臣,孙同庆,等. 基于5G移动通信技术的城市轨道交通车地无线网络协同传输方案[J]. 铁路计算机应用,2021,30(5):10-14.

[3] 康志杰,马铁军. 一种基于椎体振子的宽带MIMO天线设计[J]. 无线电工程,2021,51(9):994-998.