摘要：城市轨道交通信号系统是当今社会中的重要科研成果，推动了轨道交通的全面发展，但仍需要得到更进一步的完善。因此本文从LTE技术入手，在了解信号系统无线通信现状的基础上，全面分析了其在城市轨道交通信号系统中的应用。以期为城市轨道交通信号系统采用LTE技术提供参考，加强LTE技术在城市轨道交通中的应用，进而推动城市轨道交通信号系统的全面发展。
关键词：LTE技术；城市轨道交通信号系统；应用探索
1、LTE技术简介
LTE（Long Term Evolution）移动通信技术的目标，是建立一个高传输效率、低时延、支持增强型多媒体广播组播业务、基于包优化的、可演进的无线接入框架。因此LTE系统采用接近于全IP化的、扁平化的网络结构，集成适用于宽带移动通信传输的众多先进技术，有效提高数据速率、频谱效率和抗干扰性，提供综合业务承载的优先级调度和高速移动性支持并通过抗干扰技术和安全机制保证无线数据业务的安全可靠传输。LTE技术优势如下：
（1）抗干扰优势，在抗干扰层面，LTE系统有着检测，避免，控制三个层面的技术。采用OFDM载波调度检测，使得能够及时跟踪信道时域频域变化。在避免干扰层面，丢码重传，IRC（干扰抑制合并）机制，同时AMC（自适应调制编码）使得LTE具有完善的避免策略；在控制层面，ICIC（小区干扰协调）以及COMP（系统多点）上行干扰控制等策略降低干扰。
（2）高移动，在移动性方面，LTE采用无缝切换技术，使得列车在200~300km/h的高速运动下，支持上行2Mbps下行6Mbps。同时时延小于50ms，而该项性能相比于WLAN的覆盖以及切换，提升了数个量级。
（3）高可靠性，业务层面LTE的9级QOS算法保证了网络关键数据的可靠性。同时可依照业务特性定制优先级。使得场景更加的贴切城市轨道交通的需求。用户层面，亦可依据用户关键程度，保证调度层面的核心用户具有抢权优先级。通过业务以及用户两个层面保证可靠性。
2、轨道交通信号系统现状
国内，现阶段开通运营的城市轨道交通信号系统中无线类的通讯系统大部分采用免费开放的2.4GHz频段的无线局域网络技术。这种技术虽然可以满足大部分城市轨道的信号传输需求，但也存在很大的局限性。主要问题有以下几点：
2.1易被干扰
由于免费开放的2.4GHz频段的无线局域网络技术在遇到同频段设备的信号干扰时容易被抢占信号，阻断通信系统的信号传输。会经常导致信号系统采取，各种应急措施。曾经就因为有乘客携带移动的，wifi网络信号发射设备干扰到了列车的信号传递，导致多趟列车在正常运行中突然停车。这件事在当时引起的社会的广泛关注，也正是因为此次事故，相关的研究人员，开始着力于研究不容易被干扰的信号来运用到城市轨道交通信号系统中。
2.2信号的不稳定性
开放的2.4GHz频段的无线局域网络技术虽然优点是易于设置，减少了建设初期的经济成本。但在区域覆盖边缘，该频段的网络信号会产生不稳定的状态。这种状态也很可能导致列车车载信号的发射接收装置与地面信号设备不能及时的进行沟通。
3、LET技术的特点
LTE移动通讯技术的目的在于，成立建设一个支持多媒体增强性的广播组业务，建立低延迟，具有超高传输效率且可演进的无线接入框架。
3.1抗干扰
通常信号的干扰来自于系统内相同频率的干扰，这时候需要考虑到同向前后，同频率邻区间的信号对使用的主信号干扰情况。而LTE技术是由于频段资源有限及又容量需要高带宽的原因，这就可以很好地解决这种被同频段信号干扰的情况。
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3.2灵活性
除了可以支持多种厂家设备的混合组网以外，还可以支持多种时钟同步协议。这种灵活性能够更全面的支持于不同环境，不同设备的匹配，使得LTE技术能够有更广泛的应用空间。
3.3可维护性
采用漏缆作为传输介质，所采用的轨道旁的设备数量减少。同时LTE采用网络扁平化构架，无线网部分只有少部分的元件设备组成，整体元件数量变少方便后期对整体设备进行维护。
3.4高速移动性
LTE技术基于3Gpp技术进行提升发展。解决了在高速移动的环境下，能够使得网络进行快速的连接。同时LTE技术采用了多普勒频偏纠正技术，用以支持其较快的移动性。
4、LTE技术在城市轨道交通信号系统中的应用实践
4.1LTE技术
LTE技术是现阶段较为常用的交通信号技术，该技术的应用能够在低时延、高速率的传输基础上，实现信号系统中的多种功能，包括广播组的播出业务、无线接入接入架构等。LTE技术的主要功能是在20MHz频谱带宽条件下，技术系统为信号系统提供上行100Mb/s、下行50Mb/s的峰值速率。在应用了LTE技术后，城市轨道交通的覆盖率达到了100Km。除此之外，LTE系统中还集成了多种先进技术，分别为网络扁平化，高传输带宽、强移动接入性、高切换成功率、高接通成功率以及强抗干扰能力和严格的QQS制度，通过这些先进的性能和技术，在低成本的情况下，保证了信号系统无线传输服务的业务质量，并且有效提高业务水平和传输速度。
4.2关键技术
以某市为例，准备利用TDD-LTE网络技术和CBTC系统相结合的方式，形成信号系统频率专用化，在实施过程中采用了几个重要的关键技术，分别包括：漏缆覆盖以及多业务承载技术、TDD-LTE技术中的网络综合承载技术、TDD-LTE网络和WLAN网络共存技术。通过这三种技术保证CBTC业务的可用性和可行性以及业务运行需求，设计形成多系统合路的运行方案，最终实现利用PIS的LTE网络承载起CBTC系统。
4.3具体实施方案
（1）两套LTE网络承载CBTC系统方案两套LTE网络承载CBTC系统的方案就是指架设出两套冗余LTE网络来提高CBTC业务整体的可靠性和可用性，在此基础之上，让其中一个LTE网络使用10MHz带宽的PIS，实施CBTC系统、PIS、车载视频监视系统的综合承载，另外一套LTE网络申请5MHz带宽，完成独立承载CBTC业务的任务。
（2）一套TDD-LTE网络和一套WLAN网络共同承载CBTC系统方案由上可知，现有的CBTC线路中使用的无线系统采用的都是WLAN技术，因此除了上述方案外，还可以通过这种方案对既有线路进行改造过渡。比如在一些项目中，一期工程已经采用了WLAN技术，那么二期工程就能够采用TDD-LTE技术，实现一期和二期工程之间的兼容。值得注意的是，在工程展开的过程中，要优先保证CBTC的传输，实现专频专用，然后在考虑其他工程技术。随着WLAN技术的发展，大带宽技术也得到了发展，因此TDD-LTE技术和WLAN技术可以进行融合。
结束语：
综上所述，LTE技术以其超高的网络传输速率，超低的网络延迟，高质量的实时通信保证以及，其他相关的抗干扰性灵活性，方便维护，高移动性能等特点可以得出。LTE技术更适用于，城市轨道交通信号的传输以及系统的组件。本文仅以目前国内的，该技术在行业中的应用及发展水平进行简要的分析，希望对本技术的推广做出简单的普及和简要的分析。
参考文献：
[1]赵彦芳.LTE技术在城市轨道交通车地无线通信系统中的应用探索[J].天津建设科技，2016，（02）：78-80.
[2]贾萍，徐淑鹏.TDD-LTE技术在城市轨道交通CBTC系统中应用[J].城市轨道交通研究，2015，（12）：113-116.
论文作者:龚达政
论文发表刊物:《基层建设》2018年第21期
论文发表时间:2018/9/10
标签：技术论文; 信号论文; 系统论文; 网络论文; 业务论文; 干扰论文; 频段论文; 《基层建设》2018年第21期论文;