4G車聯網怎么玩？神技術MRN來了！

    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。