学习啦 > 论文大全 > 技术论文 > 高铁技术论文

高铁技术论文

时间: 家文952 分享

高铁技术论文

学习啦在线学习网   随着高铁近些年的快速发展,其发车次数和运行速度上都较以前有了明显的增大和的提升,下面是学习啦小编整理的高铁技术论文,希望你能从中得到感悟!

  高铁技术论文篇一

学习啦在线学习网   高铁LTE技术方案的应用

  摘要:随着高铁近些年的快速发展,其发车次数和运行速度上都较以前有了明显的增大和的提升,2014年7月1号我国实行了新的铁路新运行图,动车组列车已经过半,高铁出行的比例越来越高。因此,在高速的场景下为铁路线上的用户提供良好的通信服务,是移动通信规划与优化的重要工作,也是必须要解决的问题。

学习啦在线学习网   关键词:LTE技术;方案应用

学习啦在线学习网   中图分类号:O434文献标识码: A

  前言:随着高铁近些年的快速发展,其发车次数和运行速度上都较以前有了明显的增大和的提升,2014年7月1号我国实行了新的铁路新运行图,动车组列车已经过半,高铁出行的比例越来越高。因此,在高速的场景下为铁路线上的用户提供良好的通信服务,是移动通信规划与优化的重要工作,也是必须要解决的问题。

  一、关键技术

  电磁波在无线环境传播中,接受电磁波的终端速度如果较快时,我们就要考虑高速移动时,电磁传播对接受端的影响,这就是无线网规与网优需要解决的问题,主要为以下几点:

  1传播模型的选择

学习啦在线学习网   选择正确无线传播模型,对无线网规至关重。通常使用经验的传播模型来确定传播特性,预测无线传播中的损耗。实际应用时,需针对不同的网络规模,对模型中的相关系数进行修正,以满足相应的应用场景。

学习啦在线学习网   2终端的切换更频繁

学习啦在线学习网   对于高铁上的移动终端,小区的重选、切换相对是比较多的。但频繁的切换会对正在做语音、下载等业务的用户,在感知上会产生一定的影响,所以,必须要解决高速移动中小区频繁切换问题,以保证高铁上用户的无缝移动性及QoS要求。

学习啦在线学习网   3明显的多普勒频移

学习啦在线学习网   多普勒频移是高速场景下对LTE系统的最大影响之一。频移是基站或手机的上、下行存在频率偏差,使上、下行失真而不同步。从而出现干扰上行无线承载的接入请求,即接入成功率,以及小区间的切换成功率、接入用户数和接收端电平值等问题。

学习啦在线学习网   二、 高铁覆盖分析

  1无线传播模型分析

学习啦在线学习网   Okumura-Hata传播损耗模型是常用的经验传播模型,经过多年大量的实际应用,根据不同场景使用相应的修正参数,已适用于绝大部分常见的场景。作为无线网络规划的传播模型工具,具有较好的准确性和实用性。COST231-Hata的数学表达形式为:

  L=46.3+33.9logf-13.82loght-hr+(44.9-6.55loght)log d +CM [2]

  天线

  ht发射高度

  用户

  d天线到用户距离

  hr 接受高度

  地面

  适用范围:

  f(频率)在1500MHz到2000MHz之间;ht(发射有效天线高度)在30~200 m之间;hr(接收有效天线高度)在1 ~10 m之间;d的范围在1~20Km之间。

学习啦在线学习网   COST-231Hata 路径损耗计算的经验公式

  L=46.3+33.9logf-13.82loght-hr+(44.9-6.55loght)log d +CM中,

学习啦在线学习网   L为路径损耗;f为基站发射频率;ht为基站高度;hr为用户高度;d为基站天线到用户的距离;CM为场景校正因子。

  郊区场景(CM=0 dB)

  L=46.3+33.9logf-13.82loght-hr+(44.9-6.55loght)log d

  城市场景(CM=3 dB)

学习啦在线学习网   L=46.3+33.9logf-13.82loght-hr+(44.9-6.55loght)log d +3

  本次通过对郊区、城市两个场景无线信号传播损耗的简单介绍,反映出TD-LTE频段无线信号不同的传播特性。由此可见,传播特性预测的准确性直接影响到网规的质量。因此,为了给后期无线网规与网优奠定良好的基础,必须要进行准确的无线传播模型的分析。

  2小区切换

  在高铁运行的环境下,列车上的用户肯定存在频繁重选与切换的事件,如今铁路沿线的基站密度不如公网的基站密度大,当时速300km/h的列车经过铁路沿线时,其速度是83m/s,几秒钟就可以跑过一个基站,造成用户短时间内多次的重选切换,如果后台网管对门限设置过高,就很容易导致脱网、掉话等为题。因此,网络优化时要注意相关参数的修改,保证覆盖的连续性,提升用户感知度。

  切换性能提升方案

学习啦在线学习网   针对高速移动造成的频繁切换而出现接入、掉话甚至脱网的问题,优化时应尽可能简化切换关系。[1]

  2.1、小区合并

  小区合并是指在扩大铁路沿线每个基站的覆盖,延长每个小区驻留时间的基础上,同时把单个基站的小区合为一个小区,即原来基站有2个或3个小区,现在三个合为一个小区,以及站与站之间对打的小区也合为一个小区,即两个基站的小区使用相同的频点与扰码,合为一个小区,这样保证的覆盖的连续性,相比较就减少了切换的次数。

  2.2小区分割

学习啦在线学习网   是指沿线的基站每个天线配相同的小区。可以用功分器一分二,分出两个天线,但是天线需要保持足够多的隔离度,覆盖铁路沿线不同的方向,与其他基站覆盖方向交叠覆盖。这样,本基站之间的小区不会出现切换的问题,本基站与前方基站小区合并后,也不会出现切换问题。实现上述的条件是建立在对有限的频点、扰码资源合理规划到相应的沿线基站小区之上的。

  2.3、定向切换算法

学习啦在线学习网   定向切换算法针对用户特定的邻区关系,确定用户下一个可能的切换小区,既简化了邻区关系,又缩短了手机选择小区的时间,还可以节省手机的电量。因为定向切换是对终端邻区列表的简化,需要了解终端经常驻留的小区,对能占用但不使用的小区进行筛选,这样可以节省手机重选与切换的时间,也能节省有限的小区资源。对铁路沿线居民、以及经常通过此区间基站的乘客比较适合此法。

  3多普勒效应

学习啦在线学习网   多普勒效应是波传播时的一种现象,在高速电磁传播场景下,多普勒的频偏效应显得更厉害。在移动通信中,LTE环境的多普勒频偏可用公式表示为:fd=f/C*v*cosθ

  其中:fd为多普勒频偏;f为载波频率;C为电磁波传播速度;v是终端运动速度;θ为信号传播方向和终端移动方向的夹角。

  从公式看出,多普勒频偏fd是载波频率f的余玄函数,有以下特点:

  3.1、多普勒频率偏移与UE运动速度成正比,终端UE速度越高则频偏越大;

学习啦在线学习网   3.2、当列车驶过基站后,多普勒频偏由正向负的越变,将收到2倍的频移;

学习啦在线学习网   3.3、终端在非共站址的两个小区重叠覆盖区域经过时,需要同时接收到两个小区的方向相反的大频偏CRS信号;

  多普勒频偏函数图为:

  频偏fd

  2000f1

  1500

  1000 f2

  500

学习啦在线学习网   0终端到基站距离d=vt

  -500

  -1000

  -1500

  -2000

  针对此问题,为了抑制LTE在高速场景的多普勒频偏,我们可以使用上行IRC(Interference Rejection Combining)干扰拒绝合并算法来抑制多普勒频偏。

学习啦在线学习网   干扰拒绝合并算法是一种先进的干扰抑制算法,可以提高无线传播系统中的信号接收质量,减少误码的产生,从而提高上行的业务质量。针对多普勒的频偏,开启IRC功能后,可以改善上行信号的接收质量,对话务的接入、保持以及切换都会得到改善。从频率规划角度来看,由于现在的网络不断的扩容,频率复用愈加紧密。使用IRC后可以有效的降低多普勒频偏带来手机上行时的干扰,提高话音质量,增加上行的数据吞吐量和减少掉话。[3]

学习啦在线学习网   上述算法通过中国移动研究院实验室验证,经测试验证,高速移动算法满足中国移动企标要求“当U E移动速率300k m/h时,采用纠偏算法后,上行接收性能下降不超过30%”

  结束语

  经过上述对高铁LTE相关技术方案的简要分析,结合实际应用,对高铁通信网络进行规划与优化,将为高铁通信交出一张优良的网络。

  参考文献

  1陈晨,李长乐. 高速铁路通信系统方案研究综述[J]. 计算机工程与应用, 2010,46:24-26;

  2 3GPP TS36.104 V9.0.0. Base station(BS)radio transmissionand reception. 2012,06

  3刘艳娜.IRC功能的原理及应用中国移动河北有限公司廊坊分公司; 2013.07;

点击下页还有更多>>>高铁技术论文

2355131