高铁VoLTE测试中基于小区方位角的定位方法

Vo LTE测试对优化高速铁路(简称高铁) 4G网络性能与评估高铁舒适度具有重要意义。针对高铁4G高清语音Vo LTE测试中的GPS信号缺失问题,基于小区方位角和高铁地图,计算小区天线主瓣方向射线与高铁轨道曲线的交点,根据相邻基站的覆盖切换交点求出高铁沿线每个基站的覆盖范围;在该覆盖范围内,以铁路轨道离散化的经纬度点数与测试终端RSRP采样点数的比值作为插值周期,均匀插值等量、缺失的轨道经纬度信息,实现对测试终端的定位。通过对兰新高铁不同地形的现场测试和仿真分析,结果表明:该方法在GPS信号缺失情形下能够获取测试终端的位置信息且定位精度约8 m,满足了高铁Vo LTE测试数据分析对位置信息的需求。     

高铁定向天线同向辐射覆盖下的性能分析

通过理论分析和仿真发现,高铁移动通信网络在定向天线同向覆盖模式下,切换重叠区对于源基站是小区边缘,但对于目标基站却是信号最强的区域,即列车从弱信号区切换到强信号区不存在乒乓效应,可以提高车载台越区切换触发率.由于这种覆盖模式是同向辐射,列车在穿越切换区和基站时都不存在多普勒突跳,因此可降低移动通信系统的传输误码率.     

基于LSTM动态波束赋形的高速列车越区切换算法

高速列车越区切换参数具有较强的时空相关性，以及无线信号在不同线路地形下具有衰落差异性，这都对高性能的越区切换提出了新的挑战，针对这一问题，设计一种基于长短期记忆网络动态波束赋形的高速列车越区切换算法。提出基于LTE-R中继通信模型的高铁典型运行场景中波束无遮挡传输的基站天线高度设置规律，通过估计发射波束主瓣方向并利用参考信号接收功率序列的时间相关特性，提出eNB重叠区内天线波束增益需求预测模型；同时采用增加波束预留角策略实现联合约束条件下的高速列车越区切换。结合高速铁路典型运行场景(路堑、高架桥)的路径损耗预测模型仿真评估了算法性能。结果表明，所提算法以略微牺牲越区切换时延为代价提高了越区切换成功率，能够有效避免高速列车越区切换引起的通信中断问题。     

基于列车位置信息的接收波束成形技术对LTE下行信道的影响研究

高铁运行速度快、运行环境复杂,轨道沿线网络信道快速变化、频繁小区切换、多普勒频移等特有问题给铁路车地无线通信带来了巨大的挑战。基于列车特殊的运行场景基础上,分析基于位置信息的多普勒效应补偿对于提高接收信号质量的影响,通过实验模拟接收波束成形技术对于LTE每个时隙下网络速率的变化,提出350 km/h高速移动场景下基于位置信息的多普勒效应补偿技术,以验证基于位置信息的多普勒补偿技术和接收波束成形技术在高铁场景下的有效性,并通过实验证明天线间距和天线数量对于波束成形技术的影响关系。     

铁路LTE系统服务质量测试与网络优化

从铁路专用LTE网络的基本构成出发,具体介绍服务质量测试指标和网络优化的主要措施。通过对无线场强覆盖、车地通道性能以及切换性能等关键参数的测试,可以客观评估列车高速移动状态下的网络性能指标,也为无线网络优化提供可信数据依据,使铁路专用LTE无线宽带通信系统的工程质量得到有效保障。     

杭台高铁隧道公网覆盖实施方案

由于高铁列车车体对无线信号穿透损耗大，列车移动速度快，小区切换频繁，多普勒频移严重，使得高速铁路公网覆盖难度较大。以杭台高铁为例，研究隧道公网（含5G）覆盖实施方案，包括需求分析、隧道链路预算、基站组网方案、光缆分配方案和基站供电方案等，可用于指导后续高铁隧道内公网工程建设。     

京沪高铁并线区段无线网络优化浅析

京沪高铁和沪宁城际并线和交叉区段,存在无线网络干扰及切换问题。由于并线区段及交叉区域的距离非常接近,从无线角度来讲若频率分配稍有不慎或周边地区突发干扰信号就会引起同频干扰、邻道干扰、互调干扰等各种情况的发生,给无线网络优化工作带来了极大的困难。通过对京沪高铁实际地理位置考察、GPS定位、QOS质量及场强图的分析,提出网络优化方案,有效地解决了网络干扰及切换问题。     

京沪高铁正式开通运行

中国国务院温家宝6月30日出席了京沪高铁开通运营仪式,并登上首列京沪高铁列车。在北京南站举行的京沪高铁开通运营仪式上,温家宝说,建设京沪高速铁路对于完善现代交通体系、促进经济社会发展、满足人们出行需求意义重大。据了解,京沪高铁是连接环渤海和长三角两大经济区的,也是世界上一次建成线路里程最长、技术标准最高的高速铁路,是中国快速铁路网中最重要的组成部分。京沪高铁的开通运营,对于促进经济社会发展、满足沿线人民群众出行需求具有重大意义。     

基于停站方式最少的高铁停站方案优化研究

合理确定列车停站方案对提高高铁运输组织水平具有重要的现实意义,既有研究中构建的模型容易导致列车停站方案中停站方式数量较多,不利于运行图编制及能力利用。针对该问题,以列车停站方式最少为目标,对高铁列车停站组合进行优化研究,构建了高铁停站方案优化模型。以京沪高铁为例进行案例研究,通过与既有停站方案进行对比分析,发现采用优化方案停站方式减少了5种、列车因停站总延误时间减少了119min、车站服务频次和直达列车分布满足旅客需求,验证了模型的有效性与实用性。     

基于收益管理的高铁动态定价方法

以高速铁路市场化定价为背景,提出高速铁路动态定价模型。根据列车停站方案的差异,以列车旅行时间进行列车分级;通过分析高铁沿线各点对之间的历史客流出行信息,从旅客出行的价格敏感性和时间敏感性角度出发对旅客进行分类,并根据历史售票数据得出不同类型旅客所占比例;在此基础上,以客票总收益最大化为目标,考虑票价上下限、列车能力和票价不到倒等约束,建立基于收益管理的高速铁路动态票价优化模型,并根据模型特征设计启发式求解方法。最后以京沪高铁为例,利用所提出的方法进行优化计算和分析,证明在不增加运力的前提下,考虑收益管理的高铁动态定价方法,可以有效提高客票收益。     

一种高移动场景下基于CoMP的切换方案及性能分析

随着高速铁路的不断发展和列车速度的不断提高,高铁场景下车地通信的可靠性和高效性引起广泛关注。列车速度的提升导致更加频繁的越区切换,使系统的可靠性得不到保障,因此列车速度的提升对高铁通信网络的安全性和可靠性产生严重影响。本文提出1种将LTE-A(Long Term Evolution-Advanced)网络应用到高速铁路场景并基于协同多点传输/接收CoMP(Coordinated Multi-Point transmission/reception)技术的切换优化方案模型,方案参考协作集加入模型。对系统切换成功率等进行性能分析,并与传统切换方案进行性能对比。分析表明:本文基于CoMP的切换方案可有效提升高移动性下网络的切换成功概率,明显改善系统的可靠性和效率。     

彩钢板撞击京沪高铁列车 致多车次停运

正8月12日晚11点,一块被大风刮起的彩钢板击中京沪高铁G40次列车。据北京铁路局消息,经现场勘查,造成这次事故的是京沪高铁沿线的一处临建民房的彩钢板,长52 m、宽7 m。据悉,当时事故发生地有6级大风,京沪高铁廊坊至北京南间多处设备故障也被彩钢板砸坏。经过紧急抢修,13日凌晨,受大风刮起彩钢板撞击造成的京沪高铁廊坊至北京南间设备故障排除,列车恢复运行。受此次故障影响,北京南站13日和14日共有46趟到发列车停运。     

基于LTE的城市轨道交通综合业务承载应用研究

通过对LTE(长期演进)应用原理的描述及LTE综合承载业务需求分析,介绍了采用基于LTE技术的1.8 GHz双网(15 MHz+1.4 MHz)城市轨道交通车地无线宽带网络,来综合承载CBTC(基于通信的列车控制)、乘客信息系统、闭路电视业务和列车状态监视业务的方案。针对方案中可能存在问题提出了一套测试方案,通过测试验证了方案的可行性。测试方案验证了主备TAU(车载接入单元)能够通过车载乘客信息系统二层网络实现主备切换,且列车头尾TAU的VRRP(虚拟路由冗余协议)心跳数据不影响车载二层网络业务,通信TAU头尾切换时的业务数据对信号TAU的CBTC业务没有影响;验证了LTE综合承载网方案的可行性,为后续项目实施提供了可靠依据。     

GSM-R网络基站过覆盖问题研究及数据分析

结合我国高速铁路数字移动通信系统设计规范及工程检测规程,介绍综合检测列车对GSM-R系统场强覆盖检测原理及指标,分析基站过覆盖的原因及影响。根据综合检测列车的通信检测数据,提出一种基于BCCH信道电平值的高铁基站过覆盖判定方法,并对典型线路基站过覆盖现象进行分析,为GSM-R系统网络优化提出建议。     

GSM-R网络异常越区切换分类及判决算法研究

GSM-R网络越区切换性能与高速铁路列车运行安全息息相关。在列车实际运营中,异常越区切换问题相比切换失败问题更为常见,但目前对其尚未有明确定义及有效的判决算法,也导致无法有效划分GSM-R小区,并分析其对行车的影响。基于GSM-R动态检测越区切换数据,结合列车位置与行驶方向,分析不同异常切换的特点,将异常切换问题分为提前切换、滞后切换、反向切换、重复切换、跨基站切换以及其他异常切换6类,并提出基于GSM-R网络基础数据库的异常越区切换判决算法,实现了列车异常越区切换自动识别和类型判定,以及以小区为单位的切换结果统计。结合实际动态检测数据对异常越区切换判决算法进行验证,依据实际案例分析不同类型异常切换的特征。实验结果表明,提出的异常越区切换分类标准具有合理性且判决算法具有准确性,为GSM-R通信小区的准确划分和异常切换的影响评估提供支撑。     

GSM-R网络中基于位置和中继功率控制的切换优化方案

GSM-R(GSM for Railway)的可靠性和高效性引起人们的关注。列车速度的提升导致多普勒效应更严重、切换触发位置更靠后、越区切换更频繁。多普勒效应恶化接收信号质量使中断率增加;切换触发位置靠后变相缩小重叠区覆盖范围使越区切换失败率增加;频繁的越区切换进一步降低系统可靠性。因此列车速度的提升对GSM-R网络的安全性和可靠性产生重要影响。同时,我国铁路网络的不断扩展对GSM-R系统的容量提出更高的要求。本文首先对GSM-R网络传统切换策略进行建模和性能分析。随后,提出一种利用列车位置信息和中继功率控制技术的切换优化方案。在该方案中,列车到达切换位置前,利用中继站获得分集增益,提升信道容量和链路可靠性;处于切换位置时,通过中继的功率控制,保证本小区的信号满足最低通信要求,变相扩大重叠区覆盖范围的同时有利于触发切换提升切换成功率。仿真结果表明:本文提出的方案有效地提升切换成功概率和信道容量,明显改善了GSM-R系统的性能。     

京沪高铁开行时速350 km动车组列车通过能力评估分析

围绕京沪高铁如何增加时速350 km动车组列车对数,对通道型运行图结构的影响程度进行了分析。根据高速动车组列车运行速度多样性、跨线列车多车站接入特征和列车停站方案多样性要求,通过计算机通过能力评估分析,提出增加时速350 km动车组列车对数方案。该方案分为3个阶段:(1)平稳投放阶段:有计划增加时速350 km动车组列车开行数量,列车上线15～26对;(2)快速布局阶段:时速350 km动车组列车上线27～142对;(3)全面换代阶段:时速350 km动车组列车上线143～195对,控制跨线列车开行比例和确定各区段跨线车数量,调整跨线车开行和衔接方案,优化列车停站方案。研究结果应用于2021年6月25日第3季度调整运行图编制,将京沪高铁时速350 km动车组列车由19对增加至30对,从7:00—19:00,时速350 km动车组列车均衡铺画,时速300 km动车组列车按能力最大化见缝插针式铺画,从整体上提高了京沪高铁列车的运行速度。     

GSM-R网中一种基于中继站辅助的切换策略

GSM-R(GSM for Railway)网是铁路运输所专用的GSM无线通信网络。与普通GSM网中移动台的低速移动不同,GSM-R网中列车的高速移动会使接收信号产生严重的多普勒频移,另外接收信号还会受到电力牵引等其他干扰。因此对这些质量不佳的信号进行检测将导致移动台的切换误判,造成列车越区切换成功率较低,从而削弱GSM-R网的安全性和可靠性。本文对GSM-R网传统切换策略进行建模,并且分析其切换中断率。为减小GSM-R网切换中断率,提出一种利用中继站辅助列车进行越区切换的策略。在该策略中,移动台在切换时不仅要检测相邻基站的信号,还将对重叠区中的中继站信号进行检测。仿真结果表明:本文提出切换策略的切换中断率明显小于未使用中继站时的情况,能够提高列车越区切换的成功率。     

广西高铁CDMA网络优化策略简析

以广西高铁为研究对象,通过对影响高速铁路CDMA网络性能的原因进行分析,探讨面向高速铁路列车服务的CDMA网络规划的难点,针对不同的网络场景,提出可以应用于高速铁路的CDMA网络优化策略。     

一种基于车载双天线的GSM-R冗余网络无缝切换方案

随着铁路现代化的发展,列车运行速度逐渐增加,由此导致列车在穿越GSM-R网络小区的过程中需要频繁地执行越区切换操作。由于GSM-R网络先断后连的硬切换方式必然造成切换过程中存在通信中断等问题,对行车造成一定的安全隐患。传统的切换优化方法仅针对单层网络中移动台越区切换过程进行改进,忽视了GSM-R系统现有的冗余网络配置特点。本文提出一种将GSM-R双层冗余网络中的不同基站组成一个为列车服务的虚拟小区,并采用车载双天线与虚拟小区进行协作通信的方案,以充分利用冗余网络配置特点,从而实现列车穿越小区过程中完成无缝切换操作。仿真结果表明:所提出的方案使切换中断率明显降低,为列车的安全运行提供了可靠保证。