关键词：LTE技术；地铁无线通信；应用
引言
随着科学技术的全面发展，LTE技术在地铁无线通信中的应用也逐步广泛。本文主要针对LTE技术在地铁无线通信系统中的应用进行分析，并提出相应的优化措施。
一、地铁无线通信概述
随着我国城市化建设进程的不断推进，城市轨道交通建设也迈入飞速蓬勃的发展阶段。随着人民对生活品质的追求的不断上升，人民最关心的生活基础问题，衣食住行中的“行”，也更强调性能的安全舒适。人们已不再满足于单纯的文字和音频的信息，趋于接收多元化的，形式多样的多元化实时信息，对轨道通信有了更高要求。由于国内外各种交通恶性事件的频发，对地铁增设监控设备，加强对列车及乘客的监督管理，能及时解决突发事件提出更高要求。随着轨道交通管理和服务水平的不断提高，及各项技术的不断发展，对无线通信系统的要求将会日趋提高。
二、LTE技术概述
LTE（Long-Term-Evolution），作为3G技术的演进，LTE技术改善了3G的空中接入技术，并对其进行加强。LTE无线网络演进的本质是采用OFDM和MIMO两种调制解调技术。LTE技术通过提高上下行峰值速率，来改善小区覆盖边缘用户的使用性能，一定程度上提高小区通信容量，同时降低系统延迟的概率。由于LTE技术具有较高的数据下载能力，通常被认为是由3G向4G进行转换的主流技术。LTE的研究方向主要是缩短等待时间，提高数据传输速率，加大系统容量及其覆盖率，同时要求降低成本。运用LTE技术的车-地无线系统，可满足城市轨道交通对一般数据传输的基本要求，具有诸多优势，如高速移动性，大带宽性，有效实施性，先进性，系统标准性，扩展性强等优点。
三、LTE无线通信在地铁中的应用基础
3.1地铁中无线通信需要完成的任务
（1）通过对车厢内的监控来提高列车运行的安全性；（2）通过车载的PIS业务及车内的宽带接入业务，提高乘客出行体验；（3）通过车内的无线通信系统承载列车列控信息，做到对列车状况的实时控制。根据以上需求，对LTE技术与地铁需求做了匹配。
3.2 LTE技术与地铁需求的匹配度
1）LTE技术标准设计的目标：在宽带的要求上，上下行宽带要求拥有灵活的配置，必须支持常用频率；降低系统延时，降低周边干扰，增加小区覆盖范围；在系统结构上要变得简单化。
2）安全运营：（1）要使用多级QoS算法；（2）要使用专用的频率，要拥有专业的抗干扰技术；（3）要做到高移动性、远距离覆盖及无缝切换。
3）平台共用：CCTV、CBTC及PIS要做到集群通信多业务共平台。
4）定制化服务：对不同频宽配置方式要做到能满足其不同的需要，对不同的业务也要进行灵活的配置，满足其需求。
3.3 LTE技术对相关位置的基础设备要求
（1）控制中心。在控制中心应该放置LTE的核心设备，并和PIS系统相连，同时设置路由保证业务的隔离性。（2）车站设备。在大区间内设置RRU设备，使LTE基站能够与控制中心连接。（3）列车设备。地铁的车头和车尾接入TAU，使地铁能够接收控制中心的图像信息及能上传地铁内的监控视频等。
四、LTE技术在地铁无线通信中应用优势
4.1 LTE技术的抗干扰性
（1）从干扰的检测上来看，LTE技术能保证对信道频域的变化进行及时跟踪，并能快速做出响应；（2）在干扰的控制上，LTE技术拥有较完善的功率控制机制，能对整个网络进行有效控制；（3）LTE技术拥有较完善的编码、重传、干扰抑制合并机制及拥有毫秒级的调度机制。
4.2 LTE技术的高移动性
LTE技术在移动性方面也要优于Wi-Fi，后者的覆盖范围较小，较适用于固定场所，而地铁在运行时处于一个移动状态，此时，LTE技术就能满足运行中地铁的需要，
因为其采用的是无缝切换算法和远距离的覆盖，使其具有高移动性，能满足地铁运行时也能连接网络。
五、LTE技术的5大设计原则
（1）可靠性原则。CBTC信号系统要求任何节点都是两份，在保证出现意外时不受影响。（2）安全性原则。能保证数据的安全，使其不受到攻击。（3）实时性原则。能实时对车辆进行控制，在数据传输上也能做到实时。（4）高带宽原则。在传输视频时，要保证高清从而需要高带宽。（5）环境适应性原则。对无线的覆盖要充分考虑周边的环境能满足乘客的需求。
六、LTE技术在地铁无线通信中的综合应用
6.1 LTE的信道应用
LTE网络需要完成CBTC+CCTV+PIS综合承载，在进行承载工作准备过程中，需要注意以下问题：（1）A、B双网冗余，双网完全独立，并行工作，互不影响。（2）A网承载双向CBTC，上行CCTV，下行PIS，分配较大带宽。（3）B网只承载双向CBTC信息作为备份网络；分配较小带宽。其交通信道的相关参数如表1所示。
6.2 LTE的接收性能
在列车运行过程中，信号的接收质量会有一定变化。经过测试和分析，相同接收功率时，LTE技术可支持的列车速度明显高于平均接收速度，LTE技术具有更高的灵敏度。除了要做好信号的接收工作外，还需要做好GPS接收的设计工作，时钟同步是系统设计的一个要点。
七、LTE技术应用于CBTC的探讨
7.1 LTE技术的安全机制
地铁通信在进行LTE技术的应用时，要做好安全密钥的生产与相互认证，以保证系统的安全性。安全密钥的设置工作也是重要部分，LTE技术的传输效率及工作性能都比Wi-Fi要高，可以更好满足CBTC的安全性要求。
7.2 LTE技术的时延
LTE技术的传输速度非常快，对时延方面的要求也就不会太高。在当前的地铁使用情况下，一定要对时延指标进行严格的控制，以满足网络传输的效率，及信号接收的及时性，保证地铁无线通信的质量，满足地铁通信的要求。
结束语
LTE技术能有效提升地铁无线通信系统的应用效率。在进行LTE技术的整体应用过程中，可结合实际情况，对其无线通信系统进行相应优化。并采用多种方式让LTE技术能安全应用于地铁无线通信系统之中，让地铁无线通信系统的效率得到全面性的提升。
参考文献
[1]于振.轨道交通无线通信系统覆盖及干扰问题研究[J].中国新通信，2015（18）：56-57.
[2]李德胜.地铁无线通信抗干扰性研究[J].军民两用技术与产品，2014（7）：45-47.
论文作者:邹善亮
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第30期
论文发表时间:2018/3/13
标签：技术论文; 地铁论文; 无线通信论文; 移动性论文; 系统论文; 通信系统论文; 列车论文; 《建筑学研究前沿》2017年第30期论文;