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4G車聯網怎么玩?神技術MRN來了!

2014-11-26 15:41:49分類:技術專題8055

    今天,有消息稱中移動將在12月重磅推出4G車聯網產品及服務。出于好奇,研究了一下4G車聯網技術,和大家一起探討探討。

    先來看一看目前主要采用的車聯網解決方案。最后再隆重介紹一下3GPP R12提出的神技術—MRN。目前,4G車聯網通常是在車內放置一個類似MIFI的設備,這一設備可以接收4G網絡信號,并且在車內布局一個WI-FI熱點。

     從上圖可知,車內使用WI-FI或藍牙,車外通過LTE網絡連接Internet服務。連接Internet服務也分為兩條通道,一條通道連接汽車接口、 智能交通系統,通過WIFI—>LTE接入汽車廠家數據中心,而另一條通道主要連接用戶接口,直接通過LTE網絡接入。

    通常情況下,在部署車聯網時,會根據不同的交通環境,采用不同的網絡策略。不過,由于車輛是高速移動的,速率會受到車輛高速移動的影響。在低速的場景下, 采用內置MIFI的方案可行,可一旦車輛速度過快,就不能保證更好的無線寬帶體驗了。為了解決高速問題,R12提出了MRN。MRN是什么?Mobile Relay Node,移動中繼節點。MRN可以廣泛的應用于高鐵,當然,汽車就不在話下了。

    我們知道一列高鐵長可達400多米,車速可以達到350km/h。由于車廂信號衰減和高速移動,高鐵上往往信號差、網速慢、且手機還超耗電。

    為了改善高鐵覆蓋,我們可以在高鐵上安裝一套無線接入設備,該設備通過鐵路沿線的eNB提供無線回程鏈接。這套設備有兩套天線,一套天線用來連接eNB,而另一套天線連接車廂內的所有UE。

    從上圖中可以看到,前面的一根天線叫“預測天線”,這根預測天線將發揮關鍵的作用。

    在LTE系統中,UE會周期性的上報信道狀態信息 ( Channel State Information, 簡稱 CSI), 對信道進行估計并快速反饋給eNB,這個反饋時延要求不小于5ms。在高速移動環境下信道變化很快,信道估計的信令開銷會很大,并且由于UE反饋的時延, 信道估計的實時性無法保證。

    怎么解決這個問題?可以用提前對信道預測的方法來解決,比如卡爾曼(kalman)或Wiener 模型預測。這些預測模型可以準確的向前預測0.2至0.3個波長,這就意味著,900M頻段內,在相對低速移動的場景下,提前預測5ms完全沒有壓力。比 如,一輛列車以50km/s的速度前行,5ms內移動0.0694m,這就剛好等于900MHZ頻段的0.2個波長。

    這就是預測天線的主要理論原理。MRN是一個非常好的解決方案,但是,它同樣面臨著一些挑戰。

    挑戰主要來自引入MRN產生的干擾。由于MRN和車廂內的UE距離很近,所以兩者能保持很好的通信。同時,列車車廂能進一步抑制MRN接入信號外泄,這就 有效的防止了MRN與UE的接入鏈路信號對外界造成干擾。但是,MRN和eNB回程鏈路這端的問題就比較復雜了,比如MRN與MRN之間的干擾,MRN和 宏站UE的干擾。盡管,預測天線的使用可以避免或消除回程鏈路的干擾,但是,是不是需要ICIC(小區干擾協調)來支持,還需要更進一步的研究。


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