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PIS车地无线系统LTE技术方案新版

?一、引言

随着城市轨道交通的快速发展，乘客信息系统（PIS）对于提升乘客出行体验、提高运营管理效率变得至关重要。车地无线通信作为PIS系统的关键环节，其性能直接影响到信息传输的稳定性和实时性。LTE技术凭借其高速率、低时延、高可靠性等优势，为PIS车地无线系统提供了一种先进的解决方案。本技术方案旨在详细阐述基于LTE的PIS车地无线系统的设计与实现。

二、系统概述

（一）系统架构

PIS车地无线系统基于LTE网络架构，主要由车载设备、地面设备和网络传输部分组成。

1.车载设备：包括车载LTE无线终端、车载PIS服务器、显示终端等。车载LTE无线终端负责与地面LTE基站进行通信，实现数据的收发；车载PIS服务器用于存储和管理列车运行相关的PIS数据，并进行数据处理和分发；显示终端则将接收到的信息呈现给乘客。

2.地面设备：主要包括地面LTE基站、地面PIS服务器等。地面LTE基站负责与车载设备进行无线通信，覆盖列车运行线路；地面PIS服务器与各业务系统进行数据交互，获取列车运行信息、广告信息、紧急通知等，并将这些信息通过LTE网络发送给车载设备。

3.网络传输部分：采用LTE无线通信网络，利用其空中接口实现车地之间的数据传输。

（二）系统功能

1.实时信息传输：实现列车运行信息（如车次、目的地、预计到达时间等）、乘客服务信息（如车内温度、湿度等）、广告信息等的实时传输，确保乘客能够及时获取准确的信息。

2.紧急信息发布：支持向列车上的乘客发布紧急通知，如火灾、地震等突发事件的预警信息，保障乘客的安全。

3.远程控制与管理：通过车地无线通信，实现对车载PIS设备的远程配置、监控和管理，提高系统的维护效率。

4.多业务融合：能够与其他城市轨道交通业务系统（如信号系统、综合监控系统等）进行数据交互，实现多业务融合，提升整体运营管理水平。

三、LTE技术选型

（一）LTE技术优势

1.高速率：能够提供高达数百Mbps的数据传输速率，满足PIS系统大量数据（如高清视频、图片等）的快速传输需求。

2.低时延：空口时延可低至数毫秒，确保信息的及时推送，避免因时延导致的信息滞后问题。

3.高可靠性：采用了多种可靠性增强技术，如HARQ（混合自动重传请求）、MIMO（多输入多输出）等，保证数据传输的可靠性，减少丢包率。

4.频谱效率高：通过先进的调制编码技术和资源分配算法，有效提高了频谱利用率，降低了系统成本。

5.网络覆盖范围广：与传统的无线通信技术相比，LTE能够实现更广的覆盖范围，减少信号盲区，确保列车在整个运行线路上都能稳定连接。

（二）LTE频段选择

根据城市轨道交通的特点和需求，选择合适的LTE频段。一般可选用低频段（如800MHz-2.6GHz），这些频段具有信号传播损耗小、覆盖范围广的优点，能够满足列车在地下、地面和高架等不同环境下的通信需求。同时，低频段受外界干扰相对较小，有利于保障通信质量。

（三）LTE网络制式

采用LTETDD（时分双工）制式。TDD制式具有上下行时隙灵活配置的特点，能够根据实际业务需求动态调整上下行带宽分配。在PIS系统中，下行主要用于向车载设备发送各种信息，上行则可用于车载设备向地面反馈状态信息或进行一些简单的数据交互。这种灵活的带宽分配方式能够更好地适应PIS系统数据传输的特点，提高频谱利用效率。

四、车载设备设计

（一）车载LTE无线终端

1.硬件设计

-采用高性能的LTE芯片组，支持所选频段和网络制式，具备多模多频能力，以适应不同的运营环境。

-配备天线系统，包括主天线和分集天线，提高信号接收的可靠性和稳定性。主天线用于正常通信，分集天线则在主天线信号不佳时自动切换，确保通信不断。

-设计合适的接口电路，与车载PIS服务器等设备进行数据交互，如采用高速以太网接口实现数据的快速传输。

2.软件设计

-开发LTE通信协议栈，实现与地面LTE基站的无线通信功能，包括小区搜索、同步、接入、数据传输等过程。

-设计数据处理模块，对接收到的PIS数据进行解析、缓存和分发，同时将车载设备的状态信息等数据进行封装并发送给地面设备。

-实现网络管理功能，如网络连接状态监测、信号强度检测、自动重连等，确保车载LTE无线终端始终保持良好的通信状态。