5G 在铁路信号控制系统上的应用研究

2020-12-31何笛丽

数字通信世界 2020年5期

何笛丽

（中国铁路广州局集团有限公司电务部，广州 510088）

从目前我国不断发展过程中，4G 技术功能已经得到很大完善，为人们日常生活以及工作提供便利的同时，为5G 技术的发展打下良好基础。5G 技术的优势体现在不同方面中，比如，频带利用率相对较高、通信功能较强等，这对于我国铁路运输事业的发展有着重要作用。因此，为在未来发展过程中，为促使我国铁路事业的进步，要将5G 应用在铁路信号控制系统中，促使各项工作的有序进行。所以，本文将针对5G 在铁路信号控制系统上的应用相应内容进行阐述。

1 5G 与铁路信号控制系统基本概述

1.1 5G 基本概述

随着我国科学技术以及信息技术的不断进步，使得通信技术得到一定优化与完善。我国已经从最初的模拟技术，逐渐转化为现如今的无线宽带4G 网络时代，在此期间，5G 技术已经得到初步形成并得到相应推广与应用。相信随着社会时代的不断进步，5G 技术也将会在很短时间内得到普及。相较于4G 技术，5G 技术更具自身的优势。具体体现在以下几点中：第一，可以为用户带来更好的使用体现，因为5G 技术可以为多项移动业务提供支持，并且传输速度相对较快[1]。第二，5G 技术可以满足不同用户的需求，为多个客户提供服务，整个系统性能的提升，主要是在传统技术基础上得到完善。第三，可以支持多项业务在同时进行的基础上，实现室内无线的全面覆盖，覆盖范围更为广泛。

1.2 铁路信号控制系统基本概述

铁路信号控制系统由不同部分组成，比如，操作器件以及表示器件等。铁路信号控制系统能够连接工作人员与信号设备之间的沟通与信息的交换，相关操作人员通过对系统的操作，从而实现对工作的监督与管理，同时能够对铁路现场的行车情况进行实时监督与管理。这样可以及时明确运行中其中出现的问题，并给出有效调整措施，使得铁路行车安全得到保障。将5G 技术应用在铁路信号控制系统中，不仅可以实现各环节工作的信息化，并且能够减少工作人员的工作量，保证铁路信号控制工作能够朝着更加智能化方向发展。

2 5G 系统指标分析

2.1 频带利用率

我国铁路信号控制系统，从最初的形成到如今，已经经过长时间的进步与发展。所以，系统以及性能等相对完善，并且能够将多项不同的技术融入到其中。比如，在对整个系统的运行效率进行评价过程中，要加强对不用指标的应用，将其作为评价的主要依据，这样可以使得评价的完善性与科学性得到保障。在这其中最为重点的一个评价指标，是频带利用率。通过对该指标的分析与了解，可以直接明确整个系统的性能。但是，从目前铁路信号控制系统的建设过程中不难看出，对频带的利用率相对较低。因为，无线电波的穿透力相对较强，会对频带造成较大的损害，所以，频带的利用率很难得到提升[2]。但是，通过对5G技术的应用，可以将频带的损耗问题控制在有效范围内。

2.2 系统性能

在5G 系统中，包含许多不同先进技术，这样才能在最大程度上促使整个系统的安全稳定运行。不同技术能够与铁路信号控制系统进行有机结合，使得系统功能的完善，可以在原有功能与性能的基础上完成。与此同时，系统的控制功能以及交换功能可以将自身的作用与价值发挥出来，不断提升资源利用率。除此之外，5G 系统还具备较强的群呼功能，能够实现对列车的合理调度。

3 5G 在铁路信号控制系统上的应用

3.1 多天线技术的应用

在铁路信号控制系统的运行过程中，可以将多天线技术应用在其中。比如。其中的MIMO 多天线技术，技术优势主要体现在以下几点中：第一，空间分辨率较强，这对于更多空间资源信息的获取可以打下良好基础，用户之间的自由通信也将会实现，在此基础上，频谱效率的提升会得到保障。第二，将局限波束范围控制在合理范围内，这样对于外界因素的干扰，可以将其控制在有效范围内。第三，可以在最大程度上，避免受到外界因素的干扰，将干扰问题控制在合理范围内，这样可以八保证整个铁路信号控制系统能够安全稳定运行。在多天线技术的具体应用过程中，要注意以下几点问题：第一，加强信道建模工作。信道建模就是说要在实测工作的前提下，尽量获取更多的参数数据。在仿真处理工作的开展中，可以加强对计算机的应用。因为此工作的工作难度相对较大，所以，对于该方面技术有着较高要求。第二，加强空间分址工作。通俗来讲就是，在大维矩阵空间当中，获得相应的资源。从目前我国发展过程中，华为已经达到这一要求。空间分址能够在很大程度上，提升5G 技术的性能与优势，但是在实际的使用过程中面临一定困难，因此，需要加大投入力度[3]。第三，加强信道导频。在整个铁路信号控制系统中，有许多天线数量，因此，在估时过程中需要投入更多资金，同时在这一过程中，信道估计也是需要尽快解决的一个问题。因此，在此基础上才能将大规模MIMO 多天线技术进行充分利用。多天线技术将其应用在铁路信号控制系统中，促使系统的安全稳定运行。同时使得网络的稳定性得到保障，将铁路信号控制系统的作用与价值充分发挥，为我国铁路事业的更好发展提供动力。

3.2 全双工技术的应用

在5G 技术中，全双工技术属于一项较为先进的接口技术，其主要优势体现在，终端设备信号在发送期间，能够不受时间限制与频段限制。并且效率频谱能够在原本基础上，使得其效率能够得到提升。但是，在这一过程中，同频信号会受到接收信号的影响。基于此，在该项技术的使用过程中，要针对其中的如何解决干扰问题给予更多关注与重视。目前消除干扰人们通常采取的主要方式为数字域法，简单来说就是对于干扰数据进行科学合理评估，这样对于干扰因素，给出相应预防措施，将干扰问题控制在合理范围内。随着科学技术的不断进步，使得该技术已经基本上能够有效抗干扰。因为研究一般情况下会受到理论问题的局限与影响，使其缺乏一定的实践性。为在最大程度上避免这一情况的产生，要进一步做好研究工作。对于功率控制、能耗等方面的内容，要加强研究力度，使得相应技术能够得到进一步完善[4]。从目前我国全双工技术的发展过程中不难看出，在其中仍然存在一定的缺陷与问题，但是，在铁路信号控制系统中应用具备一定的优势。这样不仅可以使得资源利用率得到提升，同时设备设置信息的传输效率在很大程度上得到提高。确保列车在行驶过程中，具体的行驶情况能够在有效监测之下，使得列车行驶的安全性与稳定性得到保障。除此之外，通过该技术的应用，可以将整个系统的风险问题控制在合理范围内，将资源消耗过大问题进行更好解决，减少成本支出，保证铁路信号控制系统的安全稳定运行。

3.3 异构网络技术的应用

在如今数据业务需求量不断提升背景下，使得铁路信号系统的发展面临一定困难与挑战。因此，为使得铁路信号系统能够将自身的作用与价值充分发挥，需要加强对异构网络技术的应用。因为异构网络技术的覆盖范围相对较大，系统容量将会在很大程度上得到提升。基于此，在铁路信号系统的发展过程中，要加强对异构网络技术的应用，不断提升频谱效率以及系统容量，确保系统灵活性。在网络系统中，不同技术间会出现一定的干扰问题，从而对系统功能造成影响，针对该方面内容要加强研究与分析。保证异构网络技术的应用，能够与系统参数相符合，满足不同用户需求。