现代有轨电车车-地通信技术

1.WLAN技术

目前，无线局域网（WLAN）技术中可用于车-地通信的主要有如下几种。

1）IEEE 802.11b。1999年正式通过的IEEE 802.11b标准，支持最高11Mbit/s的数据速率，运行在2.4GHz的ISM频段上，调制技术为高速直接序列展频（HR-DSSS）。

2）IEEE 802.11a。IEEE 802.11a工作在5GHz频段上，使用正交频分复用（OFDM）调制技术，支持54Mbit/s的传输速率。与802.11b相比，802.11a传输速率快且受干扰少，但价格相对较高；另外，两者工作在不同的频段上，互不兼容。

3）IEEE 802.11g。2003年，802.11工作组批准802.11g标准。与以前的802.11协议标准相比，有以下两个特点：在2.4GHz频段上使用OFDM调制技术，数据传输速率最高为54Mbit/s；IEEE802.11g标准能够与IEEE 802.11b互通兼容，共同存在于一AP的网络中。

4）IEEE 802.11n。IEEE 802.11n应用多入多出正交频分复用（MIMO-OFDM）技术，提高了无线传输质量和传输速率；采用智能天线技术，通过多组独立天线组成的天线阵列，动态调整波束，减少了其他信号的干扰，使WLAN移动性极大提高；采用了一种软件无线电技术，提高了兼容性。可以将传输速率由IEEE 802.11a和IEEE 802.11g提供的54Mbit/s提高到300～600Mbit/s；支持2.4GHz和5GHz两个频段。当IEEE 802.11n工作在2.4GHz时，可向下兼容IEEE 802.11b/g；当IEEE 802.11n工作在5GHz时，可向下兼容IEEE 802.11a。但是由于IEEE 802.11n标准在2009年才得到IEEE的正式批准，标准滞后导致在城市轨道交通中鲜有应用。

2.频段分析(https://www.xing528.com)

1）2.4GHz频段。IEEE 802.11协议在2.4GHz频段定义了14个信道，频宽为22MHz。信道间隔为5MHz。信道14是专门为E1本而定义的，其中心频率与信道13的中心频率相差12MHz。北美地区开放1～11信道，中国与欧洲开放1～13信道。由于只有部分国家开放了12～14信道频段，所以一般情况下，使用1、6、11三个信道。2.4GHz为国家规定的免费频段，公众可以免费使用。到目前为止，已经被各行业广泛应用于实际生活中。

2）5GHz频段。我国5GHz频段为5.725～5.850GHz，使用需要到当地主管部门申请并备案。我国规定：“交通管理部门利用5.8GHz频段设置车辆自动识别等交通管理专用无线电台站，须到所在省、自治区、直辖市无线电管理机构办理台站审批手续，并交纳频率占用费”。因此，采用5GHz频段需要缴纳一定的频率占用费，相比2.4GHz增加了使用成本。

3）LTE技术。LTE俗称3.9G，具有100Mbit/s的数据下载能力，被视作从3G向4G演进的主流技术。它采用OFDM和MIMO作为其无线网络演进的唯一标准。在20MHz频谱带宽下能够提供下行326Mbit/s与上行86Mbit/s的峰值速率。改善了小区边缘用户的性能，提高了小区容量，降低了系统延迟。LTE技术在解决带宽和移动性上具有优势。技术发展较为成熟，全球主流运营商和设备商均参与标准制定，产业链丰富完善，业界各厂商广泛开展互操作（IOT）测试，可提供丰富的终端类型，满足定制化需求，全球52个国家的128个网络已经采用LTE技术，70个国家的180个运营商确定采用LTE技术。LTE频段主要有1900～1920MHz、2010～2025MHz、1850～1910MHz、1930～1990MHz、1910～1930MHz、2570～2620MHz、1880～1920MHz和2300～2400MHz等。

4）自动频率校正技术。自动频率校正技术采用频偏补偿机制，有效克服多普勒效应，确保高速移动场景下的无线链路质量。基于频偏的切换技术，切换时参考频率偏移变化，提高切换成功率，保证高速切换场景下的带宽稳定。

5）基于多远端机（RRU）共小区技术。多RRU共小区技术，减少由于切换带来的时延、抖动、丢包，保证高速切换场景下的带宽稳定。市场上部分厂商通过AFC（Auto Fre-quency Correction）消除多普勒影响，高速调度算法减少小区间干扰。多RRU共小区技术，通过减少小区切换次数等措施，能够确保LTE在0～120km/h移动场景下吞吐率>60Mbit/s，平均下行速率>40Mbit/s，平均上行速率>20Mbit/s。地铁中采用2个天线能够利用LTE的多发多收技术，提高数据流量。基于LTE技术提供车-地通信的传输技术，已经成功在全线26km的郑州地铁一号线试验成功。在该线路中同时承载乘客信息系统（PIS）和车厢内视频监控系统数据，为列车系统提供高清视频下发，为车载视频监控提供标清视频上传，充分展示了高质量保障机制和端到端高性能的车地通信服务。