5G 在鐵路信號控制系統(tǒng)上的應(yīng)用研究

何笛麗

（中國鐵路廣州局集團有限公司電務(wù)部，廣州 510088）

從目前我國不斷發(fā)展過程中，4G 技術(shù)功能已經(jīng)得到很大完善，為人們?nèi)粘Ｉ钜约肮ぷ魈峁┍憷耐瑫r，為5G 技術(shù)的發(fā)展打下良好基礎(chǔ)。5G 技術(shù)的優(yōu)勢體現(xiàn)在不同方面中，比如，頻帶利用率相對較高、通信功能較強等，這對于我國鐵路運輸事業(yè)的發(fā)展有著重要作用。因此，為在未來發(fā)展過程中，為促使我國鐵路事業(yè)的進步，要將5G 應(yīng)用在鐵路信號控制系統(tǒng)中，促使各項工作的有序進行。所以，本文將針對5G 在鐵路信號控制系統(tǒng)上的應(yīng)用相應(yīng)內(nèi)容進行闡述。

1 5G 與鐵路信號控制系統(tǒng)基本概述

1.1 5G 基本概述

隨著我國科學(xué)技術(shù)以及信息技術(shù)的不斷進步，使得通信技術(shù)得到一定優(yōu)化與完善。我國已經(jīng)從最初的模擬技術(shù)，逐漸轉(zhuǎn)化為現(xiàn)如今的無線寬帶4G 網(wǎng)絡(luò)時代，在此期間，5G 技術(shù)已經(jīng)得到初步形成并得到相應(yīng)推廣與應(yīng)用。相信隨著社會時代的不斷進步，5G 技術(shù)也將會在很短時間內(nèi)得到普及。相較于4G 技術(shù)，5G 技術(shù)更具自身的優(yōu)勢。具體體現(xiàn)在以下幾點中：第一，可以為用戶帶來更好的使用體現(xiàn)，因為5G 技術(shù)可以為多項移動業(yè)務(wù)提供支持，并且傳輸速度相對較快[1]。第二，5G 技術(shù)可以滿足不同用戶的需求，為多個客戶提供服務(wù)，整個系統(tǒng)性能的提升，主要是在傳統(tǒng)技術(shù)基礎(chǔ)上得到完善。第三，可以支持多項業(yè)務(wù)在同時進行的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)室內(nèi)無線的全面覆蓋，覆蓋范圍更為廣泛。

1.2 鐵路信號控制系統(tǒng)基本概述

鐵路信號控制系統(tǒng)由不同部分組成，比如，操作器件以及表示器件等。鐵路信號控制系統(tǒng)能夠連接工作人員與信號設(shè)備之間的溝通與信息的交換，相關(guān)操作人員通過對系統(tǒng)的操作，從而實現(xiàn)對工作的監(jiān)督與管理，同時能夠?qū)﹁F路現(xiàn)場的行車情況進行實時監(jiān)督與管理。這樣可以及時明確運行中其中出現(xiàn)的問題，并給出有效調(diào)整措施，使得鐵路行車安全得到保障。 將5G 技術(shù)應(yīng)用在鐵路信號控制系統(tǒng)中，不僅可以實現(xiàn)各環(huán)節(jié)工作的信息化，并且能夠減少工作人員的工作量，保證鐵路信號控制工作能夠朝著更加智能化方向發(fā)展。

2 5G 系統(tǒng)指標(biāo)分析

2.1 頻帶利用率

我國鐵路信號控制系統(tǒng)，從最初的形成到如今，已經(jīng)經(jīng)過長時間的進步與發(fā)展。所以，系統(tǒng)以及性能等相對完善，并且能夠?qū)⒍囗棽煌募夹g(shù)融入到其中。比如，在對整個系統(tǒng)的運行效率進行評價過程中，要加強對不用指標(biāo)的應(yīng)用，將其作為評價的主要依據(jù)，這樣可以使得評價的完善性與科學(xué)性得到保障。在這其中最為重點的一個評價指標(biāo)，是頻帶利用率。通過對該指標(biāo)的分析與了解，可以直接明確整個系統(tǒng)的性能。但是，從目前鐵路信號控制系統(tǒng)的建設(shè)過程中不難看出，對頻帶的利用率相對較低。因為，無線電波的穿透力相對較強，會對頻帶造成較大的損害，所以，頻帶的利用率很難得到提升[2]。但是，通過對5G技術(shù)的應(yīng)用，可以將頻帶的損耗問題控制在有效范圍內(nèi)。

2.2 系統(tǒng)性能

在5G 系統(tǒng)中，包含許多不同先進技術(shù)，這樣才能在最大程度上促使整個系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。不同技術(shù)能夠與鐵路信號控制系統(tǒng)進行有機結(jié)合，使得系統(tǒng)功能的完善，可以在原有功能與性能的基礎(chǔ)上完成。與此同時，系統(tǒng)的控制功能以及交換功能可以將自身的作用與價值發(fā)揮出來，不斷提升資源利用率。除此之外，5G 系統(tǒng)還具備較強的群呼功能，能夠?qū)崿F(xiàn)對列車的合理調(diào)度。

3 5G 在鐵路信號控制系統(tǒng)上的應(yīng)用

3.1 多天線技術(shù)的應(yīng)用

在鐵路信號控制系統(tǒng)的運行過程中，可以將多天線技術(shù)應(yīng)用在其中。比如。其中的MIMO 多天線技術(shù)，技術(shù)優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾點中：第一，空間分辨率較強，這對于更多空間資源信息的獲取可以打下良好基礎(chǔ)，用戶之間的自由通信也將會實現(xiàn)，在此基礎(chǔ)上，頻譜效率的提升會得到保障。第二，將局限波束范圍控制在合理范圍內(nèi)，這樣對于外界因素的干擾，可以將其控制在有效范圍內(nèi)。第三，可以在最大程度上，避免受到外界因素的干擾，將干擾問題控制在合理范圍內(nèi)，這樣可以八保證整個鐵路信號控制系統(tǒng)能夠安全穩(wěn)定運行。在多天線技術(shù)的具體應(yīng)用過程中，要注意以下幾點問題：第一，加強信道建模工作。信道建模就是說要在實測工作的前提下，盡量獲取更多的參數(shù)數(shù)據(jù)。在仿真處理工作的開展中，可以加強對計算機的應(yīng)用。因為此工作的工作難度相對較大，所以，對于該方面技術(shù)有著較高要求。第二，加強空間分址工作。通俗來講就是，在大維矩陣空間當(dāng)中，獲得相應(yīng)的資源。從目前我國發(fā)展過程中，華為已經(jīng)達到這一要求?？臻g分址能夠在很大程度上，提升5G 技術(shù)的性能與優(yōu)勢，但是在實際的使用過程中面臨一定困難，因此，需要加大投入力度[3]。第三，加強信道導(dǎo)頻。在整個鐵路信號控制系統(tǒng)中，有許多天線數(shù)量，因此，在估時過程中需要投入更多資金，同時在這一過程中，信道估計也是需要盡快解決的一個問題。因此，在此基礎(chǔ)上才能將大規(guī)模MIMO 多天線技術(shù)進行充分利用。多天線技術(shù)將其應(yīng)用在鐵路信號控制系統(tǒng)中，促使系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。同時使得網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性得到保障，將鐵路信號控制系統(tǒng)的作用與價值充分發(fā)揮，為我國鐵路事業(yè)的更好發(fā)展提供動力。

3.2 全雙工技術(shù)的應(yīng)用

在5G 技術(shù)中，全雙工技術(shù)屬于一項較為先進的接口技術(shù)，其主要優(yōu)勢體現(xiàn)在，終端設(shè)備信號在發(fā)送期間，能夠不受時間限制與頻段限制。并且效率頻譜能夠在原本基礎(chǔ)上，使得其效率能夠得到提升。但是，在這一過程中，同頻信號會受到接收信號的影響?；诖耍谠擁椉夹g(shù)的使用過程中，要針對其中的如何解決干擾問題給予更多關(guān)注與重視。目前消除干擾人們通常采取的主要方式為數(shù)字域法，簡單來說就是對于干擾數(shù)據(jù)進行科學(xué)合理評估，這樣對于干擾因素，給出相應(yīng)預(yù)防措施，將干擾問題控制在合理范圍內(nèi)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，使得該技術(shù)已經(jīng)基本上能夠有效抗干擾。因為研究一般情況下會受到理論問題的局限與影響，使其缺乏一定的實踐性。為在最大程度上避免這一情況的產(chǎn)生，要進一步做好研究工作。對于功率控制、能耗等方面的內(nèi)容，要加強研究力度，使得相應(yīng)技術(shù)能夠得到進一步完善[4]。從目前我國全雙工技術(shù)的發(fā)展過程中不難看出，在其中仍然存在一定的缺陷與問題，但是，在鐵路信號控制系統(tǒng)中應(yīng)用具備一定的優(yōu)勢。這樣不僅可以使得資源利用率得到提升，同時設(shè)備設(shè)置信息的傳輸效率在很大程度上得到提高。確保列車在行駛過程中，具體的行駛情況能夠在有效監(jiān)測之下，使得列車行駛的安全性與穩(wěn)定性得到保障。除此之外，通過該技術(shù)的應(yīng)用，可以將整個系統(tǒng)的風(fēng)險問題控制在合理范圍內(nèi)，將資源消耗過大問題進行更好解決，減少成本支出，保證鐵路信號控制系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

3.3 異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用

在如今數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求量不斷提升背景下，使得鐵路信號系統(tǒng)的發(fā)展面臨一定困難與挑戰(zhàn)。因此，為使得鐵路信號系統(tǒng)能夠?qū)⒆陨淼淖饔门c價值充分發(fā)揮，需要加強對異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用。因為異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的覆蓋范圍相對較大，系統(tǒng)容量將會在很大程度上得到提升?；诖?，在鐵路信號系統(tǒng)的發(fā)展過程中，要加強對異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，不斷提升頻譜效率以及系統(tǒng)容量，確保系統(tǒng)靈活性。在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，不同技術(shù)間會出現(xiàn)一定的干擾問題，從而對系統(tǒng)功能造成影響，針對該方面內(nèi)容要加強研究與分析。保證異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，能夠與系統(tǒng)參數(shù)相符合，滿足不同用戶需求。

4 結(jié)束語

綜上所述，5G 技術(shù)的出現(xiàn)，為在鐵路信號控制系統(tǒng)的更好發(fā)展創(chuàng)造良好前景。因此，為促進我國鐵路事業(yè)的更好發(fā)展，要將5G 技術(shù)進行科學(xué)合理利用。這樣可以保證在列車行駛過程中，整個鐵路信號控制系統(tǒng)能夠?qū)⒆陨淼淖饔门c價值充分發(fā)揮，確保系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。