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浅谈铁路无线通信的技术发展 　　摘 要：阐述了450M无线列调系统及GSM-R系统构成、功能、特点等。分析了当前高速铁路无线通信存在的主要问题，即可用带宽窄、传输速率低、纠错能力弱以及多普勒频移的影响等，结合未来铁路发展需求，分析了当前需要做的一些关键技术研究方向，如宽带信道建模、MIMO技术、高铁场景无线资源管理优化以及新的组网技术等。并结合这些技术发展趋势分析了铁路无线通信系统的演进方向和趋势。 　　关键词：铁路；无线通信；发展 　　我国铁路无线通信技术是从上世纪50年代开始。经过几十年的发展，取得了举世瞩目的成就。从传统的单信道模拟通信系统，到现在覆盖全路的GSM-R数字移动通信系统。 　　无线列车调度系统是从上个世纪50年代开始的，频率为150M和450M的单、双工或单双工兼容的通信系统。进入21世纪，450M无线列调系统在原有的机车、车站电台，调度所调度总机的基础上，开发了调度命令传发器、无线车次号接收解码以及编码器设备，实现了TDCS、调度命令、无线车次号校核等功能。 　　我国于2000年确定采用GSM-R作为我国铁路无线通信的发展方向，目前我国铁路GSM-R系统已建成大约16个核心网节点，待建3个。但是另一方面，随着高速铁路的不断发展，GSM-R作为一种窄带通信系统，无法满足未来铁路发展对宽带通信的需求，例如列车诊断与维护、视频监控、旅客服务等业务，都需在高速列车与地面之间建立一条宽带数据传输通道。 　　1 450M无线列调系统及扩展系统 　　1.1 450M无线列调系统 　　无线列车调度系统由车站电台、机车电台、铁路区间的弱场中继设备（区间无线中继器、光纤真放站、区间互控电台、漏泄电缆等设备）、手持台、调度总机和检测监视等设备构成。 　　现有采用A、B、C三种制式，实现了铁路行车指挥系统的“大三角”、“小三角”通信业务。 　　1.2 扩展业务系统 　　450M无线列调扩展业务系统是在450M无线列调系统的基础上扩展了TDCS机车编码器以及调度命令接收装置；地面接收解码器以及调度命令无线转发控制器。实现了无线车次号以及调度命令的传送。 　　1.3 系统特点 　　450M无线列调系统在系统装备、运行等方面有设备简单、制造容易、成本低廉，目前装备保有量大的特点。但在适应铁路数字化、智能化方面存在如下问题： 　　设备型号、种类繁多；频率分散，制式不一；技术基础特别是制式落后，功能扩展十分困难；不能组成大网，功能孤立，通话范围有限；大三角通信的实现复杂；数据传输可靠程度低。 　　2 GSM-R铁路数字移动通信系统 　　2.1 GSM-R铁路数字移动通信系统 　　GSM-R是在公网GSM之上，增加铁路调度通信功能和高速环境要素而建立起来的技术体制。系统一般由交换子系统（NSS）、基站子系统（BSS）、运行与维护子系统（OMC）、终端子系统、移动智能网子系统（IN）、GPRS等组成。 　　GSM-R支持高级语音呼叫（ASCI），可以囊括目前各种无线通信系统业务。同时，可以提供货运信息、车载旅客信息服务和其它增值服务。特别是还满足了列车高速运行速度下的传输列控信息的任务。 　　2.2 系统特点 　　虽然GSM-R具有安全性与可靠性良好、寻址能力强、功能丰富等突出优点。但属于窄带通信系统，可用带宽只有4MHZ，只能提供9.6kbps的电路域数据传输或者几十个 kbps分组域数据传输。因此容量非常有限。 　　3 当前铁路无线通信存在的问题及相关关键技术研究 　　3.1 当前铁路存在的问题 　　随着高速铁路的发展，对无线通信的功能性要求提出了新的需求，首先是地面系统需及时获取准确的高速列车各类动态数据，实现对列车的视频监控、列车组织以及远程故障诊断与维护等功能，其次车内旅客对无线宽带多媒体与移动互联网的需求迫切。因此需要建立一套传输速率高、时延低、可靠性高、安全性好的车地间无线宽带接入网来承载这些业务。而铁路现有的450M无线列调系统以及 GSM-R远不能满足未来铁路的发展需求。 　　铁路无线通信向宽带发展是必然的趋势。但GSM-R的应用场景不同于公众网，能够成功应用于公网的无线宽带通信系统应用在高速铁路环境时，会面临许多不利因素。主要有以下几点： 　　3.1.1 突发性干扰。宽带通信可利用的频谱较宽，获得的传输速率高，受到干扰的可能性也增加。高速铁路的电磁干扰较为复杂，电气化设备繁多，由电气设备产生的各种脉冲干扰和其它电磁干扰将严重影响无线宽带通信系统的性能。 　　3.1.2 小区切换。在蜂窝移动通信系统中，当处于通信状态的移动终端从一小区移到另一个小区时，当移动终端的速度提高后，假设切换区大小不变，那么移动速度越快则终端穿越切换区的时间越短，以至于穿越切换区的时间小于系统处理