【正文】 ， 3G 服務(wù)的 普及率 更超過 60%，那么這時(shí)就需要有更新一代的系統(tǒng)來進(jìn)一步提升 服務(wù)質(zhì)量 。 LTE 采用新的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，與 2G 的 GSM、 3G 的 UMTS 相比， LTE 具有更高的速率、更高的頻譜效率、更靈活 的載波帶寬及更好的系統(tǒng)兼容性等特點(diǎn)，充分滿足寬帶無線接入的需求，真正實(shí)現(xiàn)了固定網(wǎng)和移動(dòng)網(wǎng)的融合，提高了 3G 在新興的寬帶無線接入市場(chǎng)的競爭力，最終登上了未來無線技術(shù)統(tǒng)一者的舞臺(tái)。 GSMR 作為我國鐵路移動(dòng)通信的主流技術(shù)，承載著車 — 地之間大量的語音業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)， 包括調(diào)度通信、調(diào)度命令、車次號(hào)校核信息、列尾信息、列控信息、機(jī)車同步操作控制信息等。目前，我國多條高速和客運(yùn)專線， 如京津城際、京滬、京廣、津秦、武廣、鄭西、滬寧、滬杭、合寧、石太、合武、甬臺(tái)溫、溫福、福廈等，均建設(shè)了 GSMR 系統(tǒng)。雖然 GSMR 在我國得到了快速的發(fā)展，但GSMR 作為第二代移動(dòng)通信技術(shù)，屬于窄帶通信系統(tǒng)，頻譜利用率較低，其承載的數(shù)據(jù)速率較低，電路域數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)一般僅為 2400～ 9600 bit/s，分組域數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的速率也僅能達(dá)到一百多 kbit/s。這使得現(xiàn)有的 GSMR 平臺(tái)承載視頻監(jiān)控、視頻會(huì)議、鐵路旅客移動(dòng)信息服務(wù)等寬帶業(yè)務(wù)的難度非常大?？紤]到未來高速鐵路移動(dòng)通信的總體需求，國際鐵路聯(lián)盟（ UIC）在 2021 年 12 月召開的第七屆世界高速鐵路大會(huì)上 ,明確指出：高速鐵路移動(dòng)通信長期演進(jìn)采用鐵路寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng) (LTER)技術(shù)發(fā)展戰(zhàn) 略。也就是說，高速鐵路通信將從 2G 的 GSMR 技術(shù)跨越 3G， 直接發(fā)展準(zhǔn) 4G 的“ LTER”技術(shù)。 IPTV 技術(shù)發(fā)展背景 所謂 IPTV, 是 Inter Protocol Television OR Interactive Personal Television 的英文縮寫 , 即為交互式電視 , 也稱之為網(wǎng)絡(luò)電視 , 其本質(zhì)是基于 TCP/ IP 協(xié)議 , 在不同物理網(wǎng)絡(luò) ( 如 FHC、 ADSL 等 ) 中傳送視音頻業(yè)務(wù)的終端。它將寬帶有線電視網(wǎng)，集互聯(lián)網(wǎng)、多媒體、通訊等技術(shù)融合，向家庭用戶提供多種交互式 服務(wù)的新型技術(shù)。用戶足不出戶就可以享受兩種方式的 IPTV 服務(wù)：一是互聯(lián)網(wǎng)，用戶通過互聯(lián)網(wǎng)收看影視節(jié)目等視頻或者欣賞音樂、聽廣播等音頻；二是網(wǎng)絡(luò)機(jī)頂盒 + 電視機(jī)，用戶安裝網(wǎng)絡(luò)機(jī)頂盒，直接和家庭電視機(jī)連接，通過網(wǎng)絡(luò)機(jī)頂盒選擇收看網(wǎng)絡(luò)電視或者收聽廣播。 通過互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議 IP 來提供包括視頻節(jié)目在內(nèi)的多媒體實(shí)時(shí)交互式業(yè)務(wù)。所以用戶終端可以是 IP 機(jī)頂盒加電視機(jī) , 也可以是計(jì)算機(jī) PC, 還可以是手機(jī)等可以承載音視頻業(yè)務(wù)的智能顯示設(shè)備。 IPTV 技術(shù)的最主要的特點(diǎn)就是是電視業(yè)務(wù)在互聯(lián)網(wǎng)上的應(yīng)用成為了現(xiàn)實(shí)。大連交通大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 IPTV 利用寬帶業(yè)務(wù)給電視服務(wù)注入了新的服務(wù)內(nèi)容，集合電視業(yè)務(wù)和寬帶業(yè)務(wù)的優(yōu)勢(shì)，整合多種多媒體資源，它建立于寬帶技術(shù)基礎(chǔ)上，發(fā)展勢(shì)頭迅猛。它特點(diǎn)顯著，應(yīng)用范圍廣泛，易于學(xué)習(xí)操作簡單，并且逐漸替代傳統(tǒng)的通訊技術(shù)，迅速成為主流的通訊技術(shù)。 IPTV 在我國發(fā)展迅猛，是我國電視下一步重點(diǎn)發(fā)展的技術(shù)。在三網(wǎng)融合機(jī)遇下，掌握 IPTV 技術(shù)必將成為電視產(chǎn)業(yè)革新的旗幟與標(biāo)桿。這種在近三年內(nèi)才 發(fā)展 起來 的新 媒體形態(tài)，其形式多樣復(fù)雜、內(nèi)容新穎獨(dú)特。與此同時(shí)，媒體 價(jià)值及廣告效果尚待考證。因此，其推廣人員要想說服廣告主、取得廣告主信任、甚至拿到廣告主訂單，需要付出幾倍于傳統(tǒng)媒體（電視、廣播、報(bào)紙、通信）推廣人員的努力。 課題研究意義 鑒于 3G 技術(shù)使用的頻點(diǎn)太高，不滿足鐵路部門希望經(jīng)濟(jì)、實(shí)惠地實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)在廣泛地域內(nèi)的覆蓋目標(biāo)，而且在語音業(yè)務(wù)上 3G 技術(shù)與 2G 技術(shù)并沒有本質(zhì)區(qū)別等諸多因素，國際鐵路聯(lián)盟（ UIC）明確表示 3G 技術(shù)不適用于鐵路。 雖然 GSMR 在我國得到了快速的發(fā)展， 但 GSMR 作為第二代移動(dòng)通信技術(shù)， 屬于窄帶通信系統(tǒng)， 頻譜利用率較低，其承載 的數(shù)據(jù)速率較低，電路域數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)一般僅為 2 400~9600 bit/s， 分組域數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的速率也僅能達(dá)到一百多 kbit/s。這使得現(xiàn)有的 GSMR 平臺(tái)承載視頻監(jiān)控、 視頻會(huì)議、 鐵路旅客移動(dòng)信息服務(wù)等寬帶業(yè)務(wù)的難度非常大?？紤]到未來高速 鐵路移動(dòng)通信的總體需求， 國際鐵路聯(lián)盟 （ UIC） 在 2021 年 12 月召開的第七屆世界高速鐵路大會(huì)上， 明確指出： 高速鐵路移動(dòng)通信長期演進(jìn)采用鐵路寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng) ( LTER ) 技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略。因此，未來 GSMR 不會(huì)過渡到3G，而是直接過渡到“準(zhǔn) 4G” 的 LTER 技術(shù)。隨著 LTE 在公眾運(yùn)營網(wǎng)的引入，加速采納這一標(biāo)準(zhǔn)作為鐵路通信演進(jìn)方向的特殊需求也被提上日程，因?yàn)樵皆绲剡m應(yīng)新技術(shù)，鐵路部門就可以更靈活地應(yīng)對(duì)內(nèi)部及外部的通信需求，為未來的運(yùn)營發(fā)展做好準(zhǔn)備。 在 GSMR 向 LTER 平滑遷移時(shí)，鐵路部門需要注意以下幾點(diǎn)，例如，盡可能保護(hù)目前 GSMR 的投資，實(shí)現(xiàn)站點(diǎn)共用；跨兩個(gè)域的移動(dòng)性與漫游需要透明；保證 2G、 LTE 業(yè)務(wù)質(zhì)量的一致性，提高 QoS 等。目前， UIC 正在積極研究 GSMR向 LTER的演進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)，確保 GSMR的生命周期隨電信技術(shù)的不斷發(fā)展而獲得 延長。 大連交通大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 課題發(fā)展前景 隨著我國高速鐵路的快速發(fā)展，也隨著公網(wǎng)移動(dòng)通信 GSM 由 2G 向 3G、 4G 方向發(fā)展， GSM 最終將淡出舞臺(tái)?；?GSM 技術(shù)的 GSMR 系統(tǒng)向鐵路寬帶移動(dòng)通信技術(shù) LTER演進(jìn)已成為必然。根據(jù) UIC提出的向 LTER 演進(jìn)步驟的設(shè)想， 現(xiàn)階段 GSMR 仍然是鐵路移動(dòng)通信業(yè)務(wù)的承載平臺(tái)，而 LTE/SAE 系統(tǒng)處于研究、試驗(yàn)之中。未來 5～ 10 年內(nèi) GSMR 系統(tǒng)將與 LTER 系統(tǒng)并存， GSMR 網(wǎng)絡(luò)主要負(fù)責(zé)與傳遞和列車運(yùn)行安全緊密相關(guān)的列控業(yè)務(wù)等， LTER 負(fù)責(zé)與非安全數(shù)據(jù)相關(guān)的業(yè)務(wù)。再利用大約 10 年時(shí)間，將大力發(fā)展 LTER 系統(tǒng)， 越來越多的業(yè)務(wù)會(huì)轉(zhuǎn)由 LTER 網(wǎng)絡(luò)承載。直到最后全部業(yè)務(wù)都由 LTER 網(wǎng)絡(luò)承載，完全實(shí)現(xiàn) GSMR 向 LTER 系統(tǒng)演進(jìn)。 鐵路旅客信息系統(tǒng)是車站客運(yùn)服務(wù)的窗口，是車站信息化建設(shè)的關(guān)鍵。為了加快車站的信息化建設(shè)，進(jìn)一步提高車站的服務(wù)質(zhì)量，研究旅客信息系統(tǒng)具有重要的意義。 針對(duì)鐵路通信的演進(jìn)需求，華為提出基于 LTE技術(shù)的 LTEMAR（ MultiAccess systemfor Railway）系統(tǒng)，滿足高鐵對(duì)鐵路 信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。 LTEMAR 的設(shè)計(jì)目標(biāo)主要包括：滿足高鐵更高等級(jí)的安全監(jiān)控，尤其是視頻監(jiān)控的需求；保證列車高速移動(dòng)條件下對(duì)通信的保障，支持車內(nèi)各種制式的無線接入技術(shù)，滿足旅客的基本通信及上網(wǎng)的需求；提高系統(tǒng)的兼容性，保護(hù)網(wǎng)絡(luò)投資等。 LTEMAR系統(tǒng)能夠?yàn)楦咚僖苿?dòng)的列車提供 100Mbps 以上的接入速率和多種接入方式，支持未來各種制式終端的接入，為鐵路通信提供面向未來的解決方案，支持中國現(xiàn)代化鐵路建設(shè)。在積極推進(jìn) LTE 商用進(jìn)程方面，華為目前已經(jīng)成為下一代移動(dòng)通信技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者。在 3GPP 成立 LTE 研究 項(xiàng)目之初，華為即開始進(jìn)行 LTE 研究。通過在工作組出任主席、副主席職務(wù)，華為承擔(dān)起了推動(dòng) 3GPP 標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展的任務(wù)，在 LTE 標(biāo)準(zhǔn)制定過程中發(fā)揮了重要作用。截至 2021 年底，華為已經(jīng)累計(jì)向 3GPP提交了 900 多篇 LTE 提案。 論文完成的主要研究內(nèi)容 構(gòu)建統(tǒng)一的集成管理平臺(tái)，將各個(gè)子系統(tǒng)集成到管理平臺(tái)上，對(duì)車站的信息管理系統(tǒng)進(jìn)行集中的控制，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間信息的共享。這樣，就可以解決很多旅客信息系統(tǒng)存在的問題。本課題根據(jù)車站的實(shí)際情況給出旅客信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方案，詳細(xì)論述系統(tǒng)架構(gòu)、系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)與數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)。同時(shí) ，介紹旅客信息系統(tǒng)中大連交通大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 用到的顯示設(shè)備 IPTV 以及系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵技術(shù)。該設(shè)計(jì)具有良好的發(fā)展前景，將會(huì)應(yīng)用到具體的火車站，為車站的信息化建設(shè)服務(wù)，為旅客的出行提供及時(shí)、準(zhǔn)確的信息，進(jìn)一步向更多的火車站推廣使用，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 大連交通大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 第二章 關(guān)鍵技術(shù)及原理 4G 通信的核心技術(shù) 4G 是集 3G 與 WLAN 于一體，并能夠傳輸高質(zhì)量視頻圖像，它的圖像傳輸質(zhì)量與高清晰度電視不相上下。 4G 系統(tǒng)能夠以 100Mb/s 的速率下載，比撥號(hào)上網(wǎng)快 2021 倍，上傳速度也能達(dá)到 20Mb/s， 并能夠滿足幾乎所有用戶對(duì)于無線服務(wù)的要求。 4G 與 3G 之間的主要區(qū)別在于終端設(shè)備的類型， 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞慕Y(jié)構(gòu)以及構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)類型。終端設(shè)備除了手機(jī)之外應(yīng)當(dāng)包括頭戴式話機(jī)、 PDA 終端、膝上機(jī)、手表式話機(jī)、電視機(jī)、游戲機(jī)、 DVD、零售機(jī)等等，凡是人所能構(gòu)想的和能夠識(shí)別 IP 地址的無線電收發(fā)信機(jī)。其次， 4G 是由多種技術(shù)組成的，包括彼此似乎不相干的技術(shù)，如 WiFi、超寬帶無線電、便攜式電腦、軟件無線電等技術(shù)構(gòu)成的高速全球通網(wǎng)絡(luò)。 4G 通信的關(guān)鍵技術(shù)包括： （ 1）正交頻分復(fù)用（ OFDM）：正交頻分復(fù)用技術(shù)的主要思想就是 在頻域內(nèi)將給定信道分成許多窄的正交子信道，在每個(gè)子信道上使用一個(gè)子載波進(jìn)行調(diào)制，并且各子載波并行傳輸，因此可以大大消除信號(hào)波形間的干擾。 OFDM 還可以在不同的子信道上自適應(yīng)地分配傳輸負(fù)荷，這樣可以優(yōu)化總的傳輸速率。 OFDM 技術(shù)還能對(duì)抗頻率選擇性衰落或窄帶干擾。在 OFDM 系統(tǒng)中由于各個(gè)子信道的載波相互正交，于是它們的頻譜是相互重疊的，這樣不但減小了子載波間的相互干擾，同時(shí)又提高了頻譜利用率。 移動(dòng)通信信道的突出特點(diǎn)之一就是信道存在多徑時(shí)延擴(kuò)展，它限制了數(shù)據(jù)速率的提高，因?yàn)槿绻麛?shù)據(jù)速率高于信道的相關(guān)帶寬，信號(hào)將產(chǎn)生嚴(yán)重失真，信號(hào)傳輸質(zhì)量大幅度下降。而 OFDM 技術(shù)由于具備上述特點(diǎn)，在 FDMA、 TDMA、 CDMA和 OFDM 等多址方式中， OFDM 是 4G系統(tǒng)最為合適的多址方案。因此， OFDM 技術(shù)已基本被公認(rèn)為 4G 的核心技術(shù)之一。 OFDM 技術(shù)主要的技術(shù)難點(diǎn)是系統(tǒng)中的頻率和時(shí)間同步，基于導(dǎo)頻符號(hào)輔助的信道估計(jì)，峰平比問題和多普勒頻偏的影響，以及基于 OFDM、多載波技術(shù)的新一代蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的多址方案的研究 。 （ 2）智能天線（ SA）與多入多出天線（ MIMO）技術(shù)：智能天線具有抑制信號(hào)干擾、自動(dòng)跟蹤以及數(shù)字波束調(diào)節(jié)等只能功能，被認(rèn)為是未來移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)。智能天線成型波束能在空間域內(nèi)抑制交互干擾，增強(qiáng)特殊范圍內(nèi)想要的信大連交通大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 號(hào)，這種技術(shù)既能改善信號(hào)質(zhì)量又能增加傳輸容量，其基本原理是在無線基站端使用天線陣和相關(guān)無線收發(fā)機(jī)來實(shí)現(xiàn)射頻信號(hào)的接收和發(fā)射。同時(shí)通過基帶數(shù)字信號(hào)處理器，對(duì)各個(gè)天線鏈路上接收到的信號(hào)按一定算法進(jìn)行合并，實(shí)現(xiàn)上行波束賦形。目前智能天線的工作方式主要有兩種，全自適應(yīng)方式和基于多波束的波束切換方式。 多 入多出天線系統(tǒng)技術(shù)最早是由馬克尼于 1908 年提出的，它利用多天線來抑制信道衰落。根據(jù)收發(fā)兩端天線數(shù)量，相對(duì)于普通的 SISO 系統(tǒng)， MIMO 還可以包括 SIMO 系統(tǒng)和 MISO 系統(tǒng)。 信道容量隨著天下愛你數(shù)量的增大而線性增大，利用 MIMO 信道可成倍的提高無線信道容量，在不增加帶寬和天線發(fā)送功率的情況下，頻譜利用率可以成倍的提高。 利用 MIMO 技術(shù)可以提高信道的容量，同時(shí)也可以提高信道的可靠性，降低誤碼率，前者是利用 MIMO 信道提供的空間復(fù)用增益，后者是利用 MIMO 信道提供的空間分集增益。 MIMO 系統(tǒng)在一定程度上可 以利用傳播中多徑分量，也就是說 MIMO 可以抗多徑衰落，但是對(duì)于頻率選擇性深衰落， MIMO 系統(tǒng)依然是無能為力。目前解決 MIMO系統(tǒng)中的頻率選擇性衰落的方案一般是利用均衡技術(shù)。還有一種是利用 OFDM。大多數(shù)研究人員認(rèn)為 OFDM 技術(shù)是 4G 的核心技術(shù)， 4G 需要極高頻譜利用率的技術(shù)，而 OFDM 提高頻譜利用率的作用畢竟是有限的，在 OFDM 的基礎(chǔ)上合理開發(fā)空間資源，也就是 MIMO+OFDM，可以提供更高的數(shù)據(jù)傳輸速率。另外 OFDM 由于碼率低和加入了時(shí)間保護(hù)間隔而具有極強(qiáng)的抗多徑干擾能力。由于多徑時(shí)延小于保護(hù)間隔。所以系統(tǒng) 不受碼間干擾的困擾，這就允許單頻網(wǎng)絡(luò)可以用于寬帶 OFDM系統(tǒng)，依靠多天線來實(shí)現(xiàn)，即采用由大量低功率發(fā)射機(jī)組成的發(fā)射機(jī)陣列消除陰影效應(yīng)，來實(shí)現(xiàn)完全覆蓋。 （ 3）軟件無線電技術(shù)：軟件無線電是利用數(shù)字信號(hào)處理軟件實(shí)現(xiàn)無線功能的技術(shù)，能在同一硬件平臺(tái)上利用軟件處理基帶信號(hào)，通過加載不同的軟件，可實(shí)現(xiàn)不同的業(yè)務(wù)功能。它通過軟件方式，靈活完成硬件功能，具有良好的靈活性及可編程性，可代替昂貴的硬件電路，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的功能，對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性好，不會(huì)老化，便于系統(tǒng)升級(jí)，降低用戶設(shè)備費(fèi)用。 軟件無線電技術(shù)被認(rèn)為是可以將不同形式的通信 技術(shù)有效聯(lián)系在一起的唯一技術(shù)。在 4G 移動(dòng)通信系統(tǒng)中，軟降將會(huì)變得非常復(fù)雜。為此專家們提議引入軟件無線電技術(shù)，將其作為從第二代移動(dòng)