4G车联网怎么玩？神技术MRN来了！

    今天，有消息称中移动将在12月重磅推出4G车联网产品及服务。出于好奇，研究了一下4G车联网技术，和大家一起探讨探讨。

    先来看一看目前主要采用的车联网解决方案。最后再隆重介绍一下3GPP R12提出的神技术—MRN。目前，4G车联网通常是在车内放置一个类似MIFI的设备，这一设备可以接收4G网络信号，并且在车内布局一个WI-FI热点。

     从上图可知，车内使用WI-FI或蓝牙，车外通过LTE网络连接Internet服务。连接Internet服务也分为两条通道，一条通道连接汽车接口、 智能交通系统，通过WIFI—>LTE接入汽车厂家数据中心，而另一条通道主要连接用户接口，直接通过LTE网络接入。

    通常情况下，在部署车联网时，会根据不同的交通环境，采用不同的网络策略。不过，由于车辆是高速移动的，速率会受到车辆高速移动的影响。在低速的场景下， 采用内置MIFI的方案可行，可一旦车辆速度过快，就不能保证更好的无线宽带体验了。为了解决高速问题，R12提出了MRN。MRN是什么？Mobile Relay Node，移动中继节点。MRN可以广泛的应用于高铁，当然，汽车就不在话下了。

    我们知道一列高铁长可达400多米，车速可以达到350km/h。由于车厢信号衰减和高速移动，高铁上往往信号差、网速慢、且手机还超耗电。

    为了改善高铁覆盖，我们可以在高铁上安装一套无线接入设备，该设备通过铁路沿线的eNB提供无线回程链接。这套设备有两套天线，一套天线用来连接eNB，而另一套天线连接车厢内的所有UE。

    从上图中可以看到，前面的一根天线叫“预测天线”，这根预测天线将发挥关键的作用。

    在LTE系统中，UE会周期性的上报信道状态信息 （ Channel State Information, 简称 CSI), 对信道进行估计并快速反馈给eNB，这个反馈时延要求不小于5ms。在高速移动环境下信道变化很快，信道估计的信令开销会很大，并且由于UE反馈的时延， 信道估计的实时性无法保证。

    怎么解决这个问题？可以用提前对信道预测的方法来解决，比如卡尔曼(kalman)或Wiener 模型预测。这些预测模型可以准确的向前预测0.2至0.3个波长，这就意味着，900M频段内，在相对低速移动的场景下，提前预测5ms完全没有压力。比 如，一辆列车以50km/s的速度前行，5ms内移动0.0694m，这就刚好等于900MHZ频段的0.2个波长。

    这就是预测天线的主要理论原理。MRN是一个非常好的解决方案，但是，它同样面临着一些挑战。

    挑战主要来自引入MRN产生的干扰。由于MRN和车厢内的UE距离很近，所以两者能保持很好的通信。同时，列车车厢能进一步抑制MRN接入信号外泄，这就 有效的防止了MRN与UE的接入链路信号对外界造成干扰。但是，MRN和eNB回程链路这端的问题就比较复杂了，比如MRN与MRN之间的干扰，MRN和 宏站UE的干扰。尽管，预测天线的使用可以避免或消除回程链路的干扰，但是，是不是需要ICIC（小区干扰协调）来支持，还需要更进一步的研究。