高速铁路移动通信系统性能分析

中国铁建电气化局集团第二工程有限公司 吕新霞

高速铁路移动通信系统性能分析

中国铁建电气化局集团第二工程有限公司 吕新霞

我国目前的铁路事业发展的如火如荼，与此同时铁路上的移动通信系统发展的速度成为了我们需要关注的话题。本文针对当前高速铁路上的通信系统的性能进行了分析，包括应用情况与其存在的不足，并提出了相应的改进措施，借以为提高高速铁路移动通信系统性能，保障高速铁路的稳定运行提供参考。

高速铁路；移动通信系统；性能

现阶段，面向旅客信息服务的高速铁路移动通信系统并没有一个统一的行业标准，并且用户的体验质量也并没有得到充分的保障。尽管面向列车控制的系统的高速铁路移动通信系统具有通用行业标准，但无法向旅客提供满意的服务。因此，在高速移动移动环境下，确保列车控制系统业务可靠性，提高旅客体验质量成为了高速铁路移动通信系统设计的目标。为此，需要对其性能进行分析，同时结合高速铁路列车控制需求进行研究，从而达到改善高速铁路移动通信系统性能的目的。

1.高速铁路移动通信系统应用现状

科技在不断地进步，人们的出行越来越方便，对高速铁路的应用越来越广泛，并且逐渐成为了人们生活中必不可少的一个交通工具，尤其是商务类的工作人员，在铁路上的时间相对更长，并且在铁路上对通信的需求也比其他人高。当前人们对在铁路上的出行质量要求更高了，再加上我国的移动通信行业也在同样发展着，将两者进行结合是适应社会发展进步的潮流的，人们更希望在利用铁路出行时可以很方便的进行通信。为了将铁路上的通信业务发展的更加便捷，更加满足人们的生活需求，对其性能进行分析是推动其进步的首要步骤。高速铁路上用户对通信系统的要求要高于其他环境，目前我国的铁路通信现状还是较好的，已经初步形成了一个安全可靠的“铁路网”，基本上保证了人们在出行过程中的通信状态，提高生活质量。但是现阶段高速铁路上的移动通信系统处于停滞不前的状态，不能满足需求，所以一定要进行提高。铁路上的移动通信系统受到多方面因素的影响，容易发生故障，所以对其性能进行分析改进，以使通信系统更可以满足人们的使用要求。

2.当前高速铁路移动通信系统性能

我国的通信行业已经发展的较为迅速，人们更加注重的是系统的性能，通过对高速铁路移动通信系统性能的研究，来计算整个移动网络对通信的承载情况。移动网络的发展史还是在近期开始的，它的根基不是很稳，发展的速度也不够快，所以在发展的过程中总是遇到瓶颈，所以不得不通过理论研究的方式来对移动通信的各种指标进行测定，例如传输速度等指标，对这些指标进行研究后可以更快的发现通信系统性能上的不足。发现性能上的不足后，才可以针对这些不足进行改进，使通信系统有大幅度的进步。移动通信系统的性能之一是传输干扰性能，这个性能更大的作用是判断分析通信系统对铁路的可靠安全性。下面主要是针对传输干扰的性能进行分析。

铁路通信中断是造成通信系统传输干扰的最直接原因，一般产生中断的原因和种类很多：一是，信道变化速度快，衰落速度也快，计算机是需要进行解码的，但是由于信道的衰落速度、变化都很快，衰落后会造成代码接收机的工作无法正常进行，也就是所谓的无法进行解码工作，这个问题一旦发生，就会直接对铁路上的移动通信系统造成影响，导致传输错误信息；二是，目前的移动通信系统普遍采用的就是切换的技术手段，所以，在两种信号进行切换的时候极容易发生通信中断的问题［1］。这两种原因是产生传输干扰影响的最主要的原因。通信中断会对铁路运输造成比较严重的后果，严重的会直接造成铁路停运的后果，造成了很大的经济损失，耽误了很多乘客的时间，造成无法弥补的损失。针对传输干扰还有许多问题需要进行改进，但是因为对这一指标产生影响的不确定因素太多，所以不能采用定量分析的方法。

其次是分布式天线覆盖结构将逐渐成为未来高速铁路移动通信主要覆盖方式。分布式天线覆盖结构是一种新的公共无线网络结构，由多个在地址位置上分开的接入点组成，可看做MIMO系统的扩展，每个接入点都有单天线或者是多天线。由于该系统在空间上有多个分开的天线，因此能够实现宏观上的分集增益，提高通信传输的质量以及系统容量，并且覆盖范围更广。在高速铁路的移动通信系统中，分布式通信系统在铁路沿线进行无线覆盖，由于其在覆盖方式上主要运用链状覆盖形式，因而只考虑较大尺度的路径损耗，同时保持其基站发射功率不变，以此为基础，从系统干扰功率以及覆盖范围等方面考虑，分析物理层系统性能。采用分布式覆盖系统，对其同频干扰效果进行分析，发现干扰有很大的降低。然而几年来，随着天线数量不断增加，其改善效果将可能会逐渐变小。

3.高速铁路上的移动通信系统的不足及改进

传输干扰是通信系统性能研究中我们需要考虑的最重要的一个问题，也是我国目前在研究性能的过程中的短板。通信系统的性能还有很重要的一个研究方向，就是对旅客信息的业务开展，我国目前在这个方面还没有进行性能影响的研究，因为我们还没有研究出合理的方式来进行模型处理，高速铁路上的移动通信系统具有周期性短这个特征，它很容易在一段时间后，产生系统漏洞，需要及时进行维护。信道衰落是整个系统性能中受影响最大的一点，但是高速铁路是基本固定的，这也给高速铁路上的通信系统的优化带来了一定的便利性。目前铁路上的信息通信业务与铁路上列车的控制系统是两个完全分开的、不同的系统。未来首先需要做的就是将这两个系统进行简单的整合，减少工作人员的工作量，并且在很大程度上减少系统的建设成本，更利于对系统性能进行研究分析。

针对整个移动通信系统上的传输性能的不足，对整个性能的分析可以采取很多办法，例如采用概率计算的方式，对铁路传输干扰性能进行多方面的分析，分析内容包括信道的衰落过程，通信传输的移动速度以及列车对信道的控制对性能产生的影响，之后再采用一个名为信息传输的碰撞率的指标来进行传输干扰这个性能的影响分析切换，制作出一个合理的模型来进行研究，利用分析与实际测试相互配合的方式来进行影响因素的性能计算与预估，将列车的信息传输精准控制。将铁路传输信号中断的现象进行有效遏制，由此对铁路的移动通信系统的性能进行改进，将损失降低到最少，降低故障发生的可能性［2］。

未来高速铁路上的通信系统上性能的展望：首先是信道建模：结合未来高速铁路上的通信系统潜在的毫米波频段，深入研究该频段下信道特征和模型。其次是异构多层网络中的关键技术：从架构和协议等多层面深入研究此项技术，使系统容量达到若干数量级提升。最后是深入开展基于大规模天线阵的道旁基站和车载移动台的研究［4］。

4.结束语

本文主要介绍了高速铁路移动通信性能上的不足之处及相对应的改进方法，并提出了未来三五年的发展。总之，在我国引领世界高速铁路技术的同时，我们要着眼于未来，及时布局未来十年前瞻性高铁通信技术研究，以应对移动通信技术的传输性能、可靠性、安全性等多方面的挑战。

［1］方旭明，崔亚平，闫莉，宋昊.高速铁路移动通信系统关键技术的演进与发展［J］.电子与信息学报，2015，（1）.

［2］梁寅明，潘峮，袁超，等.TDD-LTE移动通信系统高速铁路场景共存研究［J］.广东通信技术，2011，（2）.

［3］陈序建.高速移动通信系统中基站切换的有关研究［D］.上海交通大学，2015.

［4］张华斌.高速铁路通信系统中的移动通信解决方案［J］.信息通信，2014，（1）.

吕新霞（1976-），女，中国铁建电气化局集团第二工程有限公司通信技师，研究方向：通信。