专栏：轨道交通先进移动信息通信技术与应用2022(8)
发刊词
《轨道交通先进移动信息通信技术与应用》专栏正式和大家见面了！
轨道交通移动通信技术与应用在轨道交通的工程建造、运输生产、装备监测、客货服务等环节发挥着举足轻重的作用。轨道交通行业自身的高速发展以及“大智移云物”、高精度无线网络规划与优化、智能超表面、建筑信息模型（BIM）等先进技术与轨道交通的有机融合，为轨道交通先进移动信息通信技术与应用注入了新的生机与活力。
本次出版《轨道交通先进移动信息通信技术与应用》专栏，旨在通过期刊搭建学术平台，吸引更多的专家学者共同致力于轨道交通先进移动信息通信技术与应用的研究，推动轨道交通移动通信系统智能化发展，实现学术层面的互通以及研究成果的共享，为早日建成智能高铁、实现智慧铁路提供重要的技术支持与储备。
本次专栏内容十分丰富，包括了铁路5G-R基站太阳能供电架构及应用方案，高铁车地场景毫米波波束成形与联合传输方案，铁路5G-R系统高铁站台和铁路枢纽两个不同场景下的信道与传播特性研究，高速磁浮列车车地无线通信技术探讨等。在此，我们对关心并支持本专栏出版的各位领导、组稿专家，以及积极参与专栏征文活动的所有作者表示衷心的感谢！
轨道交通先进移动信息通信技术与应用是一个既有坚实基础又极具创新空间的研究领域，其在助力铁路数字化转型升级，赋能中国铁路向智能化迈进的过程中扮演着重要角色。当然，这一领域的发展还需更多同仁凝心聚力、精诚合作，相信通过大家共同的努力，必将进一步扩大我国铁路领跑优势，抢占新一轮科技制高点！
本期专栏主编：艾渤
文章列表
2022, 20(8):775-780.
DOI: 10.11805/TKYDA2022027
摘要:
针对铁路5G专用移动通信(5G-R)系统基站布置密集、单体功耗高的特点，结合铁路无线通信的需求，研究采用太阳能(PV)为5G-R系统基站的射频拉远单元(RRU)设备供电的方案。对比分析5G-R系统RRU设备日用电规律及太阳能电池日发电规律，确定了采用太阳能结合储能与外电源的供电体系，通过比较几种太阳能电池与外电源组合供电架构的经济性与可靠性，推荐采用直流侧切换的供电架构，并进一步提出了采用直流侧智能配电的太阳能供电方案。本研究在保证5G-R系统运行安全可靠的同时，通过采用太阳能供电方式降低了铁路5G-R系统对外电源的需求。
针对铁路5G专用移动通信(5G-R)系统基站布置密集、单体功耗高的特点，结合铁路无线通信的需求，研究采用太阳能(PV)为5G-R系统基站的射频拉远单元(RRU)设备供电的方案。对比分析5G-R系统RRU设备日用电规律及太阳能电池日发电规律，确定了采用太阳能结合储能与外电源的供电体系，通过比较几种太阳能电池与外电源组合供电架构的经济性与可靠性，推荐采用直流侧切换的供电架构，并进一步提出了采用直流侧智能配电的太阳能供电方案。本研究在保证5G-R系统运行安全可靠的同时，通过采用太阳能供电方式降低了铁路5G-R系统对外电源的需求。
2022, 20(8):762-768.
DOI: 10.11805/TKYDA2021355
摘要:
高铁车地移动通信系统的吞吐量不仅受到频谱的限制，而且受到高移动性的限制，已成为制约智能高铁发展的重要瓶颈。一种提高系统吞吐量的有效方法是使用拥有较宽连续频谱的毫米波频段以及使用大规模多输入多输出(MIMO)和多波束成形技术。然而，使用固定波束宽度的多波束流在列车高速行驶过程中会产生严重的波束间干扰，因此，论文提出了基于最优波束宽度的自适应波束成形和联合传输方案。当列车距离基站较近时，激活全部波束，实现波束的空间复用，提高系统容量和传输可靠性。当列车距离基站较远时，为了避免波束间的严重干扰，用更多的天线阵元形成较少的波束，获得更大的波束增益，并与相邻基站进行波束联合传输，提升系统的吞吐量。仿真结果表明，与现有波束成形及传统自适应选择方案相比，所提方案吞吐量在小区边缘附近可以提升超过150%。
高铁车地移动通信系统的吞吐量不仅受到频谱的限制，而且受到高移动性的限制，已成为制约智能高铁发展的重要瓶颈。一种提高系统吞吐量的有效方法是使用拥有较宽连续频谱的毫米波频段以及使用大规模多输入多输出(MIMO)和多波束成形技术。然而，使用固定波束宽度的多波束流在列车高速行驶过程中会产生严重的波束间干扰，因此，论文提出了基于最优波束宽度的自适应波束成形和联合传输方案。当列车距离基站较近时，激活全部波束，实现波束的空间复用，提高系统容量和传输可靠性。当列车距离基站较远时，为了避免波束间的严重干扰，用更多的天线阵元形成较少的波束，获得更大的波束增益，并与相邻基站进行波束联合传输，提升系统的吞吐量。仿真结果表明，与现有波束成形及传统自适应选择方案相比，所提方案吞吐量在小区边缘附近可以提升超过150%。
2022, 20(8):781-789.
DOI: 10.11805/TKYDA2022045
摘要:
2018年10月，IEEE发布了最新的WiFi标准协议802.11ax(WiFi6)，它同时支持2.4 GHz和5 GHz频段，传输速率可达9.6 Gbit/s[1 ]。WiFi6的横空出世引起大量技术人员的研究，目前，WiFi6已应用在智能家居、广电、矿井建设等领域，但在轨道交通领域屈指可数。本文设计了基于WiFi6的城市轨道交通车地通信综合承载系统，通过将WiFi6赋能轨道交通车地通信系统，可以解决城市轨道交通的各项生产业务间严重的争抢频率资源问题，并在大连地铁13号线进行全国第一个WiFi6系统的真实地铁线路测试。结果表明，所设计的WiFi6系统具有网络吞吐能力大，传输速率快，覆盖范围广等特点，能够满足轨道交通业务需求，同时能够为CCTV和PIS等业务提供有效的传输通道。
2018年10月，IEEE发布了最新的WiFi标准协议802.11ax(WiFi6)，它同时支持2.4 GHz和5 GHz频段，传输速率可达9.6 Gbit/s[
2022, 20(8):747-753.
DOI: 10.11805/TKYDA2022071
摘要:
为构建现代综合交通运输体系，支撑我国高速铁路向智能化方向发展，基于第五代移动通信技术(5G)的铁路5G专用移动通信(5G-R)系统将成为铁路智能联接的首选。2.1 GHz频段有望承载5G-R系统，支持铁路产业不断涌现的新业务。高速铁路枢纽场景是列车行车指挥和客货调度的中枢，具有业务量大、业务类型复杂等特点，对铁路通信系统提出了更高的要求。本文以厦门北站铁路枢纽为研究场景，基于电子地图建立三维场景模型，采用射线跟踪方法，仿真并分析场景的信道与传播特性，并提出了通信系统设计的相关建议。本文的研究结果将有助于为铁路枢纽场景5G-R系统设计与优化提供参考，提高铁路枢纽场景无线覆盖质量。
为构建现代综合交通运输体系，支撑我国高速铁路向智能化方向发展，基于第五代移动通信技术(5G)的铁路5G专用移动通信(5G-R)系统将成为铁路智能联接的首选。2.1 GHz频段有望承载5G-R系统，支持铁路产业不断涌现的新业务。高速铁路枢纽场景是列车行车指挥和客货调度的中枢，具有业务量大、业务类型复杂等特点，对铁路通信系统提出了更高的要求。本文以厦门北站铁路枢纽为研究场景，基于电子地图建立三维场景模型，采用射线跟踪方法，仿真并分析场景的信道与传播特性，并提出了通信系统设计的相关建议。本文的研究结果将有助于为铁路枢纽场景5G-R系统设计与优化提供参考，提高铁路枢纽场景无线覆盖质量。
2022, 20(8):754-761.
DOI: 10.11805/TKYDA2022047
摘要:
高速磁悬浮列车因其高速便捷将是未来非常有竞争力的地面交通工具，但是高速磁浮车地通信面临多普勒频移大、越区切换频繁、传输实时性要求高以及需承载多种业务等技术问题。本文研究了无线局域网(WLAN)、38 GHz毫米波和地铁长期演进通信系统(LTE-M)/5G等常见民用通信和铁路地铁通信技术在高速磁悬浮系统中的适应性，并对这些通信技术在高速磁悬浮系统车地通信环境中的应用进行了详细分析，提出了改进和应用这些通信技术的方向和技术路线。
高速磁悬浮列车因其高速便捷将是未来非常有竞争力的地面交通工具，但是高速磁浮车地通信面临多普勒频移大、越区切换频繁、传输实时性要求高以及需承载多种业务等技术问题。本文研究了无线局域网(WLAN)、38 GHz毫米波和地铁长期演进通信系统(LTE-M)/5G等常见民用通信和铁路地铁通信技术在高速磁悬浮系统中的适应性，并对这些通信技术在高速磁悬浮系统车地通信环境中的应用进行了详细分析，提出了改进和应用这些通信技术的方向和技术路线。
2022, 20(8):769-774.
DOI: DOI:10.11805/TKYDA2022048
摘要:
为推进智能铁路总体建设，实现高速铁路智能化，高铁信息基础设施将应用第五代移动通信技术(5G)建设铁路5G专用移动通信系统，2.1 GHz有望成为铁路5G专用移动通信系统的承载频段。高铁站台作为客货乘降与调度中转的功能核心，其在2.1 GHz下的电波传播特性亟待研究。本文以厦门北站高铁站台为研究场景，利用射线跟踪(RT)技术仿真2.1 GHz频段下的电波传播，基于仿真结果分析此场景无线信道特性，包括均方根时延扩展(RMS DS)、到达/离开方位角扩展、到达/离开俯仰角扩展(ASA/ASD, ESA/ESD)、交叉极化比(XPR)和以上参数的互相关。根据以上结果，对高铁站台场景中铁路5G专用移动通信系统的设计和评估提出相关建议。
为推进智能铁路总体建设，实现高速铁路智能化，高铁信息基础设施将应用第五代移动通信技术(5G)建设铁路5G专用移动通信系统，2.1 GHz有望成为铁路5G专用移动通信系统的承载频段。高铁站台作为客货乘降与调度中转的功能核心，其在2.1 GHz下的电波传播特性亟待研究。本文以厦门北站高铁站台为研究场景，利用射线跟踪(RT)技术仿真2.1 GHz频段下的电波传播，基于仿真结果分析此场景无线信道特性，包括均方根时延扩展(RMS DS)、到达/离开方位角扩展、到达/离开俯仰角扩展(ASA/ASD, ESA/ESD)、交叉极化比(XPR)和以上参数的互相关。根据以上结果，对高铁站台场景中铁路5G专用移动通信系统的设计和评估提出相关建议。
