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摘 要：随着铁路交通的迅猛发展，传统的 GSM-R 技术在语音与数据服务上已经无法适应当前列车和乘客对于高速数据的需求。而当前的乘客都需要使用移动宽带服务，通过运用笔记本等移动设备在铁路旅途中完成一些必要的商务工作或者进行娱乐游戏消遣时间，已经成为了一种趋势。铁路无线通信系统，在整个铁路系统的发展中也研制出了更为先进的LTE-R技术，因此，LTE-R 技术在铁路无线通信工程中得到了应用。本文探讨 LTE-R 技术在铁路无线通信工程中应用的可行性，充分得到 LTE-R 网络之后在铁路通信专业的具体发展方向。
关键词：LTE-R技术;铁路无线通信;应用
一、LTE系统介绍及优势
LTE系统主要是指新型通信标准，LTE系统是在新的网络结构基础上产生的，这一系统和 GSM系统及UMTS系统对比具备高速率及高频谱频率及比较显著的系统兼容性等特点，可以对宽带无线介入的需求加以满足，当前通信结构中，LTE 系统包含着 LTE-FDD 和 LTE-TDD 等制式。这两种制式的相关技术标准和设计架构等方面始终是相同的，而两者的差异显示为终端用户上下行接入所依据的内容之间仍然存在差异。
根据LTE的特点，可知该系统比较适合于铁路通信。LTE系统采用的组网的网络结构是扁平化的结构，不仅能使系统延时，还能改善系统的整体性能，提高用户体验度。 在控制面，从空闲模式到激活模式，用时小于100ms;从休眠模式到激活模式，用时小于50ms。在用户面，最小时延可达到5ms。在频谱效率方面，采用正交频分复用（OFDM）技术，下行20M频谱带宽内，峰值速率为100 Mb/s，频谱效率达到5b/s/Hz。上行20M频谱带宽内，峰值速率为50Mb/s，频谱效率 达到2.5b/s/Hz。
二、铁路无线通信技术LTE-R的关键技术
1.OFDM 技术
OFDM 也叫做正交频分复用技术，是一种多载波调制技术。OFDM 技术能在很大程度上避免多径时延而导致的码间干扰与频率选择性不强等问题。OFDM主要是把高速率信息变成无数个并行的低速率的分数据流，将其调制到正交的子载波上完成传输;接收端试用一样数量的子载波调解接收信号，在获取了低速信息后，再适时进行并与串的转变，获取高速信号。如果子信道的带宽太小，能有效克服码间干扰。为了减少发射终端的的成本消耗，LTE 空中接口上行链路常常会用到 SC - FDMA 技术。此技术下发射的就是时域信号，最终能够有效防止 OFDM 系统发送频域信号所产生的 PAPR 问题。
2.多输入多输出（MIMO）技术
MIMO 技术是指在发射端使用多个发射天线发射信号，同时在接收端使用多个接收天线接收信号。发射端将空时映射后的信号发射出去， 接收端将接收到 的信号进行空时译码进而解读出原始数据。MIMO系统中常用的空间分集技术主要是空时分组码技术（SpaceTimeBlock- Code，即 STBC）和空间复用技术。STBC技术是以发送分集为基础的一种编码，基础的应用是针对二天线设计的 Alamouti方案， 空间复用技术是将要传送的数据分成几个数据流，然后在不同的天线上进行传输， 从而提高系统的传输速率。常用的空间复用方法是贝尔实验室提出的垂直分层空时码，即V-BLAST技术。
3.正交频分复用技术（OFDM）技术
OFDM 技术的基本原理是利用快速傅利叶变换（FFT/IFFT）实现调制和解调，来降低运算的复杂程度。对于N点的IFFT运算， 需要实施N2次复数乘法， 对于基于2的IFFT算法，复数乘法仅为（N/2）log2N。
三、LTE-R技术在铁路无线通信工程中的应用
1.LTE-R 在铁路监测领域的应用
LTE-R 作为宽带无线通信系统不仅可以有效对本地数据信息传输加以满足，也可以促使动态的实时数据信息传输有效实现。这就推动 LTE-R 能够在列车视频监控和运行状态检测等过程中得到有效应用。这就能够提升铁路列车安全运行的系数，推动列车管理效果更加显著，而 LTE-R 系统在铁路列车运行状态监测领域得到实践应用的时候，能够促使列车运行安全程度更高，而列车能够使得 LTE-R分布在门禁和供电及转向等关键位置，这样也就可以实现对列车运行质态的适时监控处理，在这一基础上推动列车性能得以提升。
2.支撑新型铁路业务的传输技术
LTE-R技术对传输技术提出了一定的要求，按照相关的验证结果，应当使用QoS指标来确保LTE-R技术的业务承载性能。從 细节角度来讲，可从下面三个方面来对传输技术进行改进。1、对铁路场景中的上下行配比进行优化和改善。旧有的公网LTE技术一般情况是使用下行通道对承载业务进行传输。铁路无线通信工程建设中的LTE-R技术对 上行通信带宽提出了一定的要求。2、上行链路自适应提升技术。LTE-R技术在上行吞吐率上的要求比较高，甚至会远远高出当前LTE 中的上行业务，这时就可以使用链路自适应技术来提升上行传输能力。
3. LTE-R 运用于铁路预警中
在列车运行的时候，同一铁路线的列车间的距离能够达到一定程度的时候，需要利用相关措施进行预警处理，使得列车司机可以应用较为安全有效的措施推动列车得以安全运行。LTE-R 可以适时传输数据信息内容，列车追踪接近预警系统如果应用LTE-R 系统，就能够在 LTE-R 实时定位优势的基础上追踪列车的运行踪迹，从而实现有效的预警，使列车员可以应用更加有效的应对策略。
结束语：
在经济全球化的发展浪潮中，我国的经济建设也得到了飞速发展，铁 路通信信息化需求也更旺盛了。因此，从GSM-R向LTE-R的转变是必然的。在GSM窄带通信到LTE宽带网络过程中，信息传递变得更加便利化和更加安全。在铁路领域中，无线通信技术得到了持续发展，如果能够对铁路运能实现改善，那么，这毫无疑问能促进我国经济的可持续性发展。
参考文献：
[1]董建国.LTE-R技术在铁路无线通信工程中的应用[J].电子元器件与信息技术，2019，3（8）：66-70.
关键词：LTE-R技术;铁路无线通信;应用
一、LTE系统介绍及优势
LTE系统主要是指新型通信标准，LTE系统是在新的网络结构基础上产生的，这一系统和 GSM系统及UMTS系统对比具备高速率及高频谱频率及比较显著的系统兼容性等特点，可以对宽带无线介入的需求加以满足，当前通信结构中，LTE 系统包含着 LTE-FDD 和 LTE-TDD 等制式。这两种制式的相关技术标准和设计架构等方面始终是相同的，而两者的差异显示为终端用户上下行接入所依据的内容之间仍然存在差异。
根据LTE的特点，可知该系统比较适合于铁路通信。LTE系统采用的组网的网络结构是扁平化的结构，不仅能使系统延时，还能改善系统的整体性能，提高用户体验度。 在控制面，从空闲模式到激活模式，用时小于100ms;从休眠模式到激活模式，用时小于50ms。在用户面，最小时延可达到5ms。在频谱效率方面，采用正交频分复用（OFDM）技术，下行20M频谱带宽内，峰值速率为100 Mb/s，频谱效率达到5b/s/Hz。上行20M频谱带宽内，峰值速率为50Mb/s，频谱效率 达到2.5b/s/Hz。
二、铁路无线通信技术LTE-R的关键技术
1.OFDM 技术
OFDM 也叫做正交频分复用技术，是一种多载波调制技术。OFDM 技术能在很大程度上避免多径时延而导致的码间干扰与频率选择性不强等问题。OFDM主要是把高速率信息变成无数个并行的低速率的分数据流，将其调制到正交的子载波上完成传输;接收端试用一样数量的子载波调解接收信号，在获取了低速信息后，再适时进行并与串的转变，获取高速信号。如果子信道的带宽太小，能有效克服码间干扰。为了减少发射终端的的成本消耗，LTE 空中接口上行链路常常会用到 SC - FDMA 技术。此技术下发射的就是时域信号，最终能够有效防止 OFDM 系统发送频域信号所产生的 PAPR 问题。
2.多输入多输出（MIMO）技术
MIMO 技术是指在发射端使用多个发射天线发射信号，同时在接收端使用多个接收天线接收信号。发射端将空时映射后的信号发射出去， 接收端将接收到 的信号进行空时译码进而解读出原始数据。MIMO系统中常用的空间分集技术主要是空时分组码技术（SpaceTimeBlock- Code，即 STBC）和空间复用技术。STBC技术是以发送分集为基础的一种编码，基础的应用是针对二天线设计的 Alamouti方案， 空间复用技术是将要传送的数据分成几个数据流，然后在不同的天线上进行传输， 从而提高系统的传输速率。常用的空间复用方法是贝尔实验室提出的垂直分层空时码，即V-BLAST技术。
3.正交频分复用技术（OFDM）技术
OFDM 技术的基本原理是利用快速傅利叶变换（FFT/IFFT）实现调制和解调，来降低运算的复杂程度。对于N点的IFFT运算， 需要实施N2次复数乘法， 对于基于2的IFFT算法，复数乘法仅为（N/2）log2N。
三、LTE-R技术在铁路无线通信工程中的应用
1.LTE-R 在铁路监测领域的应用
LTE-R 作为宽带无线通信系统不仅可以有效对本地数据信息传输加以满足，也可以促使动态的实时数据信息传输有效实现。这就推动 LTE-R 能够在列车视频监控和运行状态检测等过程中得到有效应用。这就能够提升铁路列车安全运行的系数，推动列车管理效果更加显著，而 LTE-R 系统在铁路列车运行状态监测领域得到实践应用的时候，能够促使列车运行安全程度更高，而列车能够使得 LTE-R分布在门禁和供电及转向等关键位置，这样也就可以实现对列车运行质态的适时监控处理，在这一基础上推动列车性能得以提升。
2.支撑新型铁路业务的传输技术
LTE-R技术对传输技术提出了一定的要求，按照相关的验证结果，应当使用QoS指标来确保LTE-R技术的业务承载性能。從 细节角度来讲，可从下面三个方面来对传输技术进行改进。1、对铁路场景中的上下行配比进行优化和改善。旧有的公网LTE技术一般情况是使用下行通道对承载业务进行传输。铁路无线通信工程建设中的LTE-R技术对 上行通信带宽提出了一定的要求。2、上行链路自适应提升技术。LTE-R技术在上行吞吐率上的要求比较高，甚至会远远高出当前LTE 中的上行业务，这时就可以使用链路自适应技术来提升上行传输能力。
3. LTE-R 运用于铁路预警中
在列车运行的时候，同一铁路线的列车间的距离能够达到一定程度的时候，需要利用相关措施进行预警处理，使得列车司机可以应用较为安全有效的措施推动列车得以安全运行。LTE-R 可以适时传输数据信息内容，列车追踪接近预警系统如果应用LTE-R 系统，就能够在 LTE-R 实时定位优势的基础上追踪列车的运行踪迹，从而实现有效的预警，使列车员可以应用更加有效的应对策略。
结束语：
在经济全球化的发展浪潮中，我国的经济建设也得到了飞速发展，铁 路通信信息化需求也更旺盛了。因此，从GSM-R向LTE-R的转变是必然的。在GSM窄带通信到LTE宽带网络过程中，信息传递变得更加便利化和更加安全。在铁路领域中，无线通信技术得到了持续发展，如果能够对铁路运能实现改善，那么，这毫无疑问能促进我国经济的可持续性发展。
参考文献：
[1]董建国.LTE-R技术在铁路无线通信工程中的应用[J].电子元器件与信息技术，2019，3（8）：66-70.