探讨第四代移动通信技术（4G）在地铁中应用

摘 要：4G牌照的下发使得第四代移动技术正式来临。地铁作为城市交通的重要组成部分，乘坐地铁的客户也希望获得4G服务。本文首先介绍4G技术的主要特点，在介绍核心技术的基础上总结4G技术在地铁中的具体应用。

【关键词】4G技术 高速通讯 移动通信

城市的发展尤其大城市的出现加剧了城市交通的压力，大量城市用发展地铁这种城市轨道交通来解决交通拥挤的问题，越来越多的地铁开始进入城市人生活，作为主要交通工具之一的地铁成为人们使用移动技术的主要地方，这样就需要通讯经营商将移动通信技术覆盖整个地铁系统。在4G技术高速发展的今天，探讨第四代移动通信技术（4G）在地铁中应用是十分必要的。

1 地铁交通对于移动通讯的要求

地铁交通的空间一般在地下，且相对封闭；地铁交通的速度较快，移动宽度变化较大；当前地铁交通中的人员密集，所需流量较大；地铁的空间限制了移动通讯设置的安装空间和密度。上述原因使得原有通讯技术都不太适应地铁交通中人们对移动通讯的要求。原来的使用效果也充分说明这个问题。

2 第四代移动通信技术（4G）的特点

2013年12月，中国三大移动通讯运营商（移动、电信和联通）同时获得工业和信息化部颁布的第四代移动通信业务牌照，这项牌照的下发标志我国移动通讯进行第四个时代，即4G时代。自从颁发以来，4G用户发展迅速，截止到2015年，工业和信息化部统计用户达到1亿以上。

对比3G可以得知，第四代移动通信技术（4G）的主要特点：

2.1 传输频宽更大

移动使用移动的速度对移动技术传输频宽要求较高，例如，高速移动的使用者（最高2 50km/h）需要2Mbps频宽，而第四代移动通信技术（4G）的传输频宽较大，完全可以满足该要求。

2.2 储存容量更高

传输频宽增大势必要求传输技术的资料储存容量相应的增加，而4G技术的储存容量是3G技术的10倍以上；

2.3 相容性更高

第四代移动通信技术（4G）的相容性高也是其重要特点，因该项技术必须实现与其他多种技术和连接界面切换平稳的要求，其相容性较高。

2.4 无缝连接效果更高

高速移动必然快速经过多个系统，无缝链接才能实现高效通讯质量，而4g技术在这方面的技术比较适合地铁通讯。

高度智慧、能随状况自行调的第四代移动通信技术（4G）可以满足不同环境与不同用户的通信需求，提供整合了个人通信，资讯传输、广播服务与多媒体娱乐等各项应用的、广泛、便利、安全与个性化服务。

3 探讨第四代移动通信技术（4G）在地铁中应用

3.1 第四代移动通信技术（4G）核心技术的介绍

3.1.1 正交频分复用（OFDM）技术

OFDM是第四代移动通信技术（4G）的核心技术。多载波调制技术的之一的OFDM技术。可以实现比串行系统高近一倍频谱效率，这已经是Nyquist利用效率极限。因为通过多个子载波传输，正交频分复用（OFDM）技术的抗衰落能力强。因使用较为先进的数据调配技术，正交频分复用（OFDM）技术比较适合高速数据传输，就算信道条件差的时候和干扰因素较多，也可以保证数据的高速传递。采用了循环前缀的正交频分复用（OFDM）技术故抗码间干扰的能力很强。

3.1.2 智能天线技术

4G技术中的智能天线主要基于空时多址（SDMA）技术，该技术可以利用信号在传输方向上的差别区分同频率或同时隙、同码道的信号，将信号的覆盖区域动态式的改变，这样就能有效的将将主波束准确的传递给用户，并能够自动跟踪用户和监测环境变化，为每个用户提供优质的上行链路和下行链路信号。这样既能充分利用移动信号，又能充分消除干扰信号。

3.1.3 MIMO技术

第四代移动通信技术（4G）中MIMO技术是空间分集的技术，他利用分立式多天线将通信链路分解成为许多并行的子信道，这样会大大提高容量。而第四代移动通信技术（4G）中MIMO技术被证明可以提高容量、提高系统的抗衰性、提高系统抗干扰性。

3.2 在地铁中第四代移动通信技术（4G）信号覆盖

3.2.1 在地铁中第四代移动通信技术（4G）信号覆盖方式

地铁环境中的不同，考虑工程成本、施工方便、检修便捷等因素，地铁不同位置的信号覆盖方式不同。一般情况下，在地面部分或者空间较大的区域，例如：在地铁站内的站厅层、站台层、办公区域、人流通道，这些区域布局吸顶天线，这种信号覆盖方式较为合理。在隧道内，这里的空间较为狭窄，泄漏电缆方式比较适合，一般设置上行和下行两根漏缆，布局高度与车窗平行，传播方向和车窗垂直。

3.2.2 POI的设置

为了避免信号过多切换，一般会把一定区间作为“传输小区”，在小区内就可以实现信号不切换，而各个小区间是需要POI的设置进行换乘切换。这条设置对不同频段都能实现接入，保证切换过程的质量。

3.2.3 天馈设置方式

当前第四代移动通信技术（4G）的天馈设置方式都是共用和独立两种天馈方式，这种设计方式可以满足多种通讯频率需要，且各通信制式间上行频点高端与下行频点低端的间隔较小，具有较高的抗干扰性。

总之，在原有的基础上，为了实现高速通讯的需要，第四代移动通信技术（4G）已经广泛应用用地铁中，取得了良好的效果，并且在建设中照顾到原有设备的兼容和其他技术的相容，这大大降低了建设成本，提高设备利用率的同时，满足了更多用户不同的使用要求。

参考文献

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作者简介

谢志能（1984-），男，广东省河源市人。大学本科学历。现为河源职业技术学院讲师。研究方向为移动通信，三网融合。

作者单位

河源职业技术学院 广东省河源市 517000