铁路通信施工中数字调度系统的应用研究

　　随着科学技术的发展，给人们的生活带来了各种各样的便利。移动通信技术就是一项重要的应用，它拉近了人与人的距离，缩小了地域差距，促进了全球一体化。最典型的就是手机的应用，在人们的生活中发挥着重要的作用。不仅有通话的功能，还在逐步实现网络技术的升级。本文将从移动通信平台的功率调节出发，分析它的应用现状，从而提高相应的控制技术，提升移动通信的应用程度。

　　1.移动通信系统的发展概述

　　1.1移动通信系统的发展历程

　　整个移动通信系统历经了三次技术革新，有三代移动通信系统。第一代主要应用的是蜂窝概念，典型的应用系统是AMPS和NTT，可以实现基本的通讯功能。随着技术的革新，第二代开启了2G网络时代，蜂窝通信演变为数字蜂窝通信。主要以GSM和IS-95和PDC系统为主，在上个世纪九十年代投入使用。第一代中采用的频分多址逐渐演变为时分多址，调制方式有所创新，技术趋向数字化，提高了相应的保密性能。这个时期的移动通信，除了基本的通话业务外，实现了信息功能的配置。这是一个逐渐探索的过程，技术人员在不断的实践中，将分组交换网融入2G网络，出现了分组无线业务，从而提高了业务分析的能力。分组无线业务可以实现全天候，随时待命，可以支持多种形式的信号传输，实现与IP网络互联的有效性。同时在人们的生活中出现了流量概念，实现了流量计费。虽然与第一代移动通信相比有了很大的提高，但是对之前的系统依赖比较明显，没有从根本上对技术进行变革，只是实现了部分革新，业务方面还存在一定的局限性。市场的需求，推动移动通信系统又向前迈了一大步，进了第三代移动通信，出现了3G的概念。主要以CDMA系统为主宰，可以进行宽带业务，它可以实现多用户共享，提高了信号传输速度，可以和网络技术有机的结合。除了基本的通话业务外，实现多种功能的开发，可以有速度、有效率的进行网络连接，找到自己所需要的信息资源，是移动通信技术的大发展[1]。

　　1.2移动通信系统的发展构想和应用

　　目前，3G网络应用已经比较落后，开启了4G网络时代。出现了各种各样的业务，灵活的通信资费方案，越来越适应大众的需求，个人移动通信领域得到了快速的发展。技术的融合革新，将会推动未来的移动通信越来越智能化，向着容量更大、速度更快的下一代系统进步。该系统将会大破时间、地域限制，随时随地的进行网络连接，实现实时通话。这是一个无缝连接，可以根据不同的应用、范围进行平台上的互补。

　　目前，4G网络得到了应用。4G采用的不再是单一接入技术的同构网络，而是全IP异构网络，支持多种业务类型，有智能的终端，系统比较复杂。拥有同一个IP平台，实现了无线接入技术的连通。这是一个巨大进步，简化了程序，提高了工作效率，实现了功能多样。异构网络结构标志着网络中技术运用的多样化，通过各种接入系统的团结协作，可以优化工作方式，能够满足多样化的需求，网络质量比较高。它可以检测各种无线系统，实现无线信号的连接。对于无线的管理效率比较高，涵盖范围比较广;可以很好的实现通信安全;实现了人机交互方式的多样性;有良好的网络环境，促进了各种终端的智能化。

　　4G网络采用的技术也有所不同。第一，MIMO技术。该技术的应用，可以分化无线信道中散射路径，可以提高传输速度，保证通信质量。第二，OFDM技术。该技术也要进行信道的划分，实现窄带调制和传输。通过信道的划分，可以把数据分流，以一个比较低的比特速率进行传输。由于数据符号保留的时间相对较长，避免了各信号之间的干扰。如果在此基础上加入CP作为屏蔽物，可以进行ISI的消除。该技术在一定程度上缓解了原先数据系统的非对称性问题，它可以根据不同数量的数据实现不一样的传输速率。第三，自适应调制和编码。无线信道主要有以下两种类型的特性。第一，会因为外界设备的变化引起时变特性。利用编码调制，可以缓解这种问题，提高相应的信道容量，提高数据传输的速率。另一个是衰落特性，需要进行消除和解决。

　　2.移动通信的功率调节

　　通过功率的调解，可以降低信号发射的功率，从而可以提高信道容量，保证传话质量。传统的功率调节只是为单一的功能服务的，已不能满足现代发展的需要。在分组交换网络的基础上，如何进行功率调节，是需要研究解决的问题。在加上新一代的移动通信系统的业务种类繁多，对发射功率的要求也不一样，导致功率调节问题比较复杂。进行功率调节，可以克服在系统运行中出现的“远近效应”，减少相互用户之间干扰，提升系统容量。

　　2.1功率控制的准则

　　准则是进行功率调节的基础，它分为两个部分，平衡准则、性干比平衡准则。功率平衡原则里面，对于上行链路和下行链路，需要同等的MS、BS有用信号功率。另一个准则中，要做到信干比SIR平衡，在上行链路和下行链路中，收到的信号要实现相关方面的相等。两个准则分别控制不同的部分，实现相应的功能。相对来说，两者之间是有同等效果的。功率平衡准则容易进行控制方法的应用，但是它所达到的效果不如SIR平衡准则。但是，SIR准则也有相应的不足，稳定性较差，从而对系统造成影响。在实际的应用中，要根据不同的情况采用不同的应用准则。

　　2.2功率调节的影响因素

　　由于能够影响功率的因素有很多，原因比较复杂，加上业务的多样化，导致对功率的控制成为一个大工程。在实际操作过程中，要根据系统的中断概率和QOS等来进行调节，根据不同的因素进行选择。因此，对影响因素的探索比较重要。第一，采样频率。就是调节系统的调节速度。这是一个不确定的因素，不可能每个时候的数值都是一样的，有一定的随机性和不稳定性。所以，在采样时，要多选取一些样本，尽量全面、有代表性，抽样方法要有针对性，有目的性，从而保证数据的相对正确性。再者就是采样间隔的时间长短，要有一个合理的规划，根据需要，科学的确定间隔的时间长短，保证采样的合理。第二，算法的计算延迟。时间是在不断变化的，功率值、信号的强弱值是一个动态的数值，如果延长的时间过长，中间运行过程已经发生了一系列的变化，肯定会对功率调节造成一定的影响。第三，用户的分布状态。用户的分布状态，会影响功率调节的方式，测出的结果肯定有所差异。第四，功率分配方案的优劣。这是一个基础的部分，对后期的功率调节工作有很大的影响，如果方案不科学合理，对功率的使用和分配有问题，部分功率过大，部分功率存在严重不足，会造成在运行过程中出现大的损耗，容易出现故障，也会造成部分资源的浪费。第五，开环功率控制中的功率测量技术。测量技术的科学合理，为功率调节做好了依据。经过客观的测量，才能保证数据的准确性，才能对功率做一个合适的调节。方位不到位，影响细节，导致最终的调节结果不合理。除了以上几个因素外，还有一些因素也会影响到功率控制，例如小区半径的大小、越区切换的方式和频度等。总之，可见影响因素是比较多的，需要采用一定的方法进行控制。

　　3.控制技术的方法应用

　　由于在功率使用时，会产生各种各样的能耗，影响范围比较大，需要采用一定的办法进行处理和防控。

　　3.1开环功率调节和闭环功率调节

　　这样的方法是建立在由链路导致的信号衰弱的问题上的。开环功率简单的说，就是充分估计信号衰弱的程度，在了解的基础上进行补偿。根据信号的衰弱程度，主要是对相关的损耗做一定的判定，根据损耗的严重程度进行功率的调节。这是一个相互影响的过程，通过相互的关系可以进行其他物体的判断，从而进行防治。信号较强，说明损耗较小，对功率的调节较少。信号越弱，说明损耗较强，需要大幅度的进行功率调节。在操作中，也存在通过开环功率方法不能解决的问题，可以采用闭环功率控制。在开环功率中，需要进行以下几个设备的功率调节。移动台需要根据接收的信号强弱进行发射功率的调整，但是对象不一样，主要是针对基站发出的信号。从而两件连个站点之间接收信号的强弱程度一样，避免出现“远近效应”。开环功率调节方法是一个时效性比较强的调节方法，反应速度比较快。基站的功率调节主要是根据移动台来进行，可以降低基站的发射功率。这是一个双向调整的过程，对双方都会有所影响[1]。

　　闭环功率控制，主要是依据基站的控制命令。开环功率调节要在前向信道和后向信道相关的情况下，才能进行的一个功率调节方法。彼此不相关，这种方法起不到相应的作用。闭环功率调解中，要做一个比较，把接受到的信号和具体的门限做一个对比，来确定功率是否应该调大还是调小。闭关功率调节功法比较多样，从内外两个部分进行检测和比较，进行功率的调节。

　　3.2反向功率调节与前向功率调节

　　反向功率调节主要是进行对移动台的功率调节，促进基站接受到的信号功率基本处于一个相等的状态，这样可以降低相互之间的干扰，避免“远近效应”，提升整个系统的容量。PRACH采用的就是开环功率控制，根据信号强弱来进行损耗判断，从而对移动台的发射功率进行调节。DPCH则采用开环和闭环两种方式进行功率调节，开环功率决定信号刚开始的发射功率。反向开环功率主要是根据导频信号的功率变化来进行功率调节的。可以通过对移动台接收到的信号变化来进行两站点之间的损耗判定，及时对移动台的发射功率进行调整。如果接收到的信号功率弱小，则证明损耗较大，需要调大移动台的发射功率;如果接收的信号功率比较强，则说明损耗较小，可以适当对移动台的发射功率进行调小。在前两代移动通信系统中，可以发现将频率进行间隔，可以有效抗干扰，进行功率调节。常规使用中，前向链路和反向链路的间隔要比信道宽，使之成为两个独立的通道，可以明确损耗的正常位置，不能进行混淆，有利于问题的处理。反向闭环可以纠正移动台的开环功率评估，促使移动台调节出最适宜的发射功率。在蜂窝系统中，由于前向链路和后向链路存在不相关，因此对衰落特性来进行反应并不客观，作用不大，可以采用反向闭环功率调节方法，可以弥补一定的不足。前向功率调节主要是对基站的发射功率进行调节，促进信号功率发出和接收时同等。前向功率调节可以防干扰，减低相应的平均发射功率，包括物理数据信道和专用无力控制信道两种功率调节方式。这两个部分需要内环和外环功率调节共同使用，调整幅度比较相同，但是也有所差异。两个功率调节反方式包括两种模式的功率控制，一种是压缩模式，一种是非压缩模式。相对于反向功率调节控制而言，前向内环功率调节方式比较多样化，可以多渠道，多类型进行评估，然后采用各种方法进行控制。具体问题具体分析，需要根据不同的情况和应用特点，进行功率调节方法的选择，例如，在密闭的室内，属于低速移动的环境，就需要快速的功率调节控制[3]。

　　3.3集中式功率控制与分布式功率控制

　　集中式的模型主要包括前向和反向功率控制。采用工控的方式，对基站进行检测，根据信号强弱和链路的状况，来进行调整，这一点是控制方法中比较通用的部分。调节的目的也是一样的，使接收端和发射端的信号平衡。集中式功率控制能够成功进行的条件是需要一个规范统一化的链路增益矩阵，一般情况下是很难实现的，因为现在的小区用户数量比较多，很难达到一个统一。因此，它具有明显的局限性，适用性低，需要进行改进。分布式功率控制也是对移动台进行控制，实现功率的调节。这个过程中，需要用到一定的计算方式，在窄带蜂窝系统中通过迭代的方式进行计算，得出最佳的结果，从而实现对功率的控制。如果出现误差，可以进行SIR平衡计算。在传统的蜂窝系统中，如果不考虑误差的问题，这种方法比较实用，比较有效;如果考虑误差，误差较小，影响较小，这种方法还是能起到一定的效果。如果物差较大的情况下，它的有效性就会随之降低。总体来说，它的实用功能比较强，控制效率比较高，优势明显。

　　结语：社会在发展，技术在进步，人类的需求愈加多样化和前沿化，对移动通信技术也提出了更高的要求。目前，移动通信系统中的功率调节还存在一定的局限，需要加以改进，提升系统容量，从而促进移动通信的大发展。

　　作者：范峻伶 来源：科学与财富 2016年13期