Indonesi an  Journa l  of El ect ri cal Engineer ing  an d  Comp ut er  Scie nce   Vo l.   23 ,  No.   1 ,   Ju ly   2021 , p p.  293 ~ 301   IS S N: 25 02 - 4752, DO I: 10 .11 591/ijeecs .v 23 .i 1 . pp 293 - 301          293       Journ al h om e page :  http: // ij eecs.i aesc or e.c om   A surv ey on adv an ce d t ra nsmi ssion  techno logies fo r high  band width  and good sign al qualit y for hig h - speed rail ways       Ab d ul R afa y 1 ,  Sevi a Mahd aliz a  Idrus 2 ,  K am aludin   M oham ad   Yu s of 3 , Si ti  H as un ah  Moham ma d 4   1,2,3,4 School  of E le c tri c al E ngin eering,   Univ ersit i   Te knologi Mal a y sia   (UTM),   Ma lay s ia   1 Depa rt m ent   of  El e ct ri ca l   Eng in ee ring ,   The Univ ersity   of   L ahor e   (UO L),   Pakist an       Art ic le  In f o     ABSTR A CT   Art ic le  history:   Re cei ved   Oct   1 7 , 202 0   Re vised  Ma r   28 , 2 021   Accepte d  A pr   1 3 , 202 1       A   h igh - s pee d  r ailwa y   (HS R)  has   gai ned  ver y   h ig h  popula rity   for  passenge rs  due  to  th e  fast ,   rel i abl e ,   e conomical  and  conve ni ent   during  tra v eling  a  v e r y   long - dista n ce   jo urne y .   The   d emand   for  adv ance d  broa dband   ser vic es  such  as   watc hing  4K  m ovie s,  cl oud  computing  and   onli n e  gaming ,   has  e xponent i all y   inc re ase d  for  travel ers   on  the   h ig h - s pee d  t rai n   (H ST) .  The   HS T   ca n’t  provide  good  bandwidt h  to  fac ilitate   the se  servic es   for  tra vel ers  via   exi stin g   te chno l ogie s  su ch  as  c el lu la r  n et works   and  sat el lite  n et works   bec ause   of   fre quent   h andof f s,  high  penetra t i on  and  fad ing .   So,  the   bandwid th  degr ad es  dra m at ically   du e   to  the se  issues.  Resea rch   work er s  have   develope d  proposals  to  handl e  th ese   proble m s  by   ad vanc ed  tr ansm ission  te c hnologie s  for  H SR .   Until   now,  var i ous   tra nsm issio n  sche m es   have   bee n  suggested   b y   rese ar ch  works   with  th e  foc us   fo r  e it her   high  b an dwidth  o r  sig nal   qu ali t y   improvem ent .   Thi s  pape r  pre sents  a  surve y   on  adva nce d  tra nsm ission  te chno logi es  for   high  bandwid t h  a nd  good  sig nal   qu al ity .   In   t his  pape r ,   a   comprehe nsive  surve y   of  the   app ropria t e  li t era tur e  publi shed  tha t  conc en trat e   on  adva nce d  tr a nsm ission   m et hods  in  H SR   com m unic at ions  in  get ti ng  high er  bandwidt h  eff i cienc y   and  m axi m iz e  th e  signal   qu al ity   is pr ese nte d .   Advanc e d   tra nsm ission  m e thod  ca n  b e  c ategori z ed  int o  or thogona l  fr equenc y   d ivi sio n   m ult ipl exi ng  (O FD M),  m ult ipl e - input   m ult ipl e - output   (MIM O)   and  rad io - over - fibe r   (RoF) .     Ke yw or d s :   High - s pee d rail way   Mi ll i m et er - wav e   Mult iple - in pu t  m ul ti ple o ut pu t   Or t hogonal  f r equ e ncy  di vision  m ul ti plexing   Ra dio - over - Fi ber   This   is an  open   acc ess arti cl e   un der  the  CC  B Y - SA   l ic ense .     Corres pond in g  Aut h or :   Sevia  Ma hd al i za   I drus   School  of Elec tric al   En gin eer ing   Un i ver si ti  Te knol og i M al ay sia , Mal ay sia   Skud ai ,  J ohor  81310 , Mal ay sia   Em a il :  sevia@u tm . m y       1.   INTROD U CTION   The  c omm un ic at ion   dem and   of  sm art  de vices  ba sed  on   t he  f ourt h - g e ner at io n  (4G)   m ob il e  com m un ic at ion   syst e m   fr om  anywh e re  an d  anyt i m e   to  the  internet,  pro vid in g  ad va nce d  m ult i m edia  s erv ic es  su c h  as  onli ne   gam ing ,  h igh - d e finiti on   t el e visio n  ( HD T V )  an d  pee r - to - peer   s ocial   cl oud  c om pu ti ng ,  a nd  industrial   inter net  of   thi ng s  ( Io T ) ,  is  gro wi ng   r api dly   [1] .   Wh il e  m or e  than  80   c ountri es  hav e  sta rte d  4G   m ob il e  com mu nicat io n  se rvi ces.  N ow,  t he   f ifth - g ene rat ion   ( 5G)  m ob il e   ser vice   ha s  bee n  pr act ic al l y  i m ple m ented  [2 ] ,  [3 ] .  H owev er,  these  dem and s  for  fast - m ov i ng   us ers ,  es pecial ly   travelers  on  HS T s   f or   lo ng - d ist ance  j our ne ys,  ha ve  bec om e  chall eng ing   f or   netw ork  ope rators  over  t he  tradit i on al   cel lular  wireles s   netw ork d ue  to  low th rou ghpu t and hi gh - la te ncy.   HS R  has  bee n  evo lve d  ex po nen ti al ly   as  a  f ast ,  ver y  co nvenient   an d  gr e en  trans portat ion   syst em .  It  will   tu rn   into   the  patte rn   of  fu t ur e   of   ra il ro ad  tra nsporta ti on   ar ound   the  wo rl d.   B esi des,   gi ga bit - le vel   com m un ic at ion s  an d  a dv a nc ed   ne xt - gen e ra ti on   com m un ic at ion   syst em s   are  requirem ents   to  facil it at e   the   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2502 - 4752   Ind on esi a n  J  E le c Eng &  Co m p  Sci,   Vo l.   23 , N o.   1 ,  Ju ly   2021 :  293   -   301   294   broa db a nd  wireless  c omm u nicat ion s   f or  HS Ts .  Howe ve r ,  wireless  c omm un ic at ion   syst e m s,  su c h  as   broa db a nd  wir el ess  acce ss  syst e m s  li ke  the  W or l dw i de  I nter op e rab il it y  for  m ic ro wave  a ccess  ( W iM AX ) ,  sat el li te   co m m un ic at ion s,  and   4G  m ob il e  com m un ic a ti on ,  ha ve  be en  a pp li ed  f or  the  c urre nt  r ai lway   c omm un ic at ion   s ys te m s ( RC Ss)   util iz ed  f or traveler s  [ 4] .    A  hi gh - s peed  netw ork  m us t  be  co ns tr ucte d  to  overc om e  sever al   iss ues,  su c h  as  f re quent  ha ndoffs ,  fad i ng,  and   hig h  pen et r at ion   loss.  I n  a  cel lular - ba sed  c omm un ic at ion   network,  inco r por at ing   W iM A X   at   the   fron t  e nd   to  c om m un ic at e  wit h  the  ante nn a  of   m ob il e - us e r ,  ade qu at e  ba ndwi dth   m or e  than  20   M bit/ s  within   the  cel l' s   rad io   cov e rag e  a rea   up   to  1 - 2  km  cou ld  be  achi eved.  Alth ough  HSTs  su c h  as  a  Ma glev - s yst e m - base d  trai n  at   a  sp ee d  of  50 0  km /h  or   eve n   the  Japa nese  Sh in ka ns e n  Bu ll et   Train  at   a  sp ee d  of  30 0  km /h,   cro ss  the  c ov e rag e  area  of   th e  cel l  within  j us t  10   sec .  Th eref or e ,  the  frequ e nt  ha ndov er  process  occ ur s ,  in   wh ic h  the  cha ng i ng   of   rem ote  antenn a  un it s   (RAU s )  is  perform ed  fastl y  within  a  short  t i m e   li ke  hu nd red   of  m illi secon ds.  F inall y,  the  ef fe ct ive  t hro ughp ut  de grades   dra m at ic ally   [5] .   More ov e r,  us i ng  a  li near - cel l - base d   RoF  net wor k,  pen et rati on   lo s ses  and   fad i ng  sign al s  can  be   reduced  dr a m at ic ally  beca us e  the  ra dio   s ign al s   pro pag at e  t hro ugh  t he  RA U  a nd  trai n  a nten na   unit   (T AU).  Ther e f or e,   the r e  is  no  direct  tr ansm issi on   bet ween  the  RA U  a nd  m ob il e  te r m ina l  (MT)   [6] .   I n  order  to  res olve   the  f re qu e nt  hand ov e rs  pro blem ,  there  are   m any   adv a nce d  tra nsm issi on   te ch no l og ie s   su c h   as  OFDM,  MIM O  a nd  R oF   te c hnol og y .  T hese  tra nsm issi on  te chnolo gies  w il l be d esc ribe d i n  the  foll owin g  sect io ns .       2.   HIGH - SPEE D RA IL WA Y  C O M MUNI CA TI ON   HS Rs   have  be en  e vo l ved   ex pone ntial ly   world wide  in   de ve lop e d  c ountri es  su c h  as  A m erica,  UK,   Euro pe,   a nd   C hin a.  HS R  be c ause  of  it s  big  adv a ntage ous,   fo r  e xam ple,  ver y  fast,  reli able,  co nvenie nt   and   ver y  eco nom ical  du ri ng   tra vel ing   a  ve ry  long   distance   [5] .  As  pe r  the  la te st  rep ort   relat ed  to  rail way  tra ck  [6 ] ,  [ 7] ,  Am erica  has  plan ne d  a  ra il way  track  for   HS R,   an d  C hin a  has  in sta ll ed  a  high - sp ee d  rail   track   of  36, 000  km   in  Augu st  2020  a nd   has  anno un ce d  t o  exp a nd  the  rai lway   track  le ngth  70, 000  km  by  20 35.  W it h  the   increasin g  co nt inu ously   deve lop m ent  of   HSR   in  recent   ye ars,   the  pro ble m   of   the  safety   of   trai n  op e r at ion   is   ta kin g  an   inter est   i m pr essivel y  because   the   con t ro l  of  trai n  op e rati on  is  ver y  im po rta nt  pa rt  in  t he  sa f et y  of  trai n  ope rati on  and  is  kn own   as  hea rt  of  H SR  com m un ic at ion s.  A  sta ndar d  has  been   desig ne d   to  c ontr ol  of   trai n  op e rati on   center   by  e ur op ea n  t rain  c ontr ol  syst em   (ETCS)   [8 ] ,   [ 9] .  S o  as   to  m ake  ETCS  w ork  bette r ,   internati onal   unio n  of  rail w ay   (U IC )  us e d  the  Global   Syst e m   fo r  m ob il e  com m un ic at ion s  f or   ra il way     (G SM - R)  [ 10 ] .   In   HS R  com m un ic at io ns ,  GSM - R  has  be en  broa dly   util iz e d   an d  ca n  kee p  up  a  reli able   connect i on   betwee n  the   groun d   an d  the  t rain .   Des pite  these  be ne fits,  it   has  so m e  si gn i ficant  de fici encies ,  f or   e xam ple,  inade qu at e  ca pa ci ty   and   li m ited  band width   for  inter net  se r vices   [ 11] .   Only   the  ba ndwidt h  of  200  kbps  was   achieve d  by  usi ng   the  ga us sia n  m ini m u m   sh ift  keyi ng   ( GM SK ) - ti m e  div isi on   m ulti ple  acce ss  (T DMA ) - base d   GS M - R  netw ork  for  H SR  [ 12 ] .  Howe ver,   Nex t - ge ner at i on   wireless  c omm un ic at ion s  ded ic at e d  to   HS R  com m un ic at ion s  k no wn   a s  l ong - te rm   evo luti on  f or   rail w ay   (LTE - R )  is  introd uced   i n  [ 13 ] ,  [ 14] .   Also,  It  has  been   deci de d   in  the  7th  w orl d  c ongress   e sp eci al ly   for   HS R   [15] .  It  can  c on t ro l  da ta   transm issio n,  for   exam ple,  safety   and   track  dia gnos ti c  ty pe  inform ation   duri ng   trai n  op e rat ion   [ 16 ] .  Also ,  It  can  prov i de   m or e  serv ic es   to  pas sen ger s   su c h  a s  inter net  acce s s,  a dv a nce d  m ul tim edia  serv ic es   [17] .  T he   m axi m u m   ban dw i dt h  of   10  Mb ps  was  ac hieve d  u sin g  by  64 - qu a drat ur e   am plit ud e  m odulati on   (QAM) - OFDM - based  LTE - R  netw ork  f or   H SR  [15] .  Wh e reas  the  m axim u m   ban dwid th  of   2  Mb ps   is  at ta ined  us i ng   by  fr e quen c y  sh ift  keyi ng  ( FS K) / ph a se s hift  keyi ng   (P S K ) - base d  sat el li te  n et w ork for  HS R  [18] .   To  up gr a de  th e  capaci ty   of   HS R  esp eci al l y  in  wireless  com m un ic at ion   for  getti ng  high  ba ndwi dt h  and   good  sig nal  qu al it y ,  th e  up c om ing   ne wly   HS R  co m m un ic at ion   netw orks  are  require d  to  pr ov i de  com patibil ity   a m on g   var io us   net wor ks   a nd  rad i o  acce s s   te ch no l og ie s   su c h  as   cel lular  netw ork ,   sa te ll i t e   netw ork   an d  wireless  data  netw ork  so   t ha t  hu nd r eds  of  us e rs  duri ng  traveli ng   by   the  trai n  can  acce ss  si m ultaneou sly   [19 ] ,  [ 20] .  S o,  we  ca n  incre ase  sp ect ral  ef fici ency  an d  a ggre gate  capac it y  by  arch it ect ur al   enh a ncem ent  i nclu ding  ad va nced   tra ns m iss ion   te ch no l og i es  su ch  as  MI MO,  OFDM,  a nd   Ro F.   H owe ver ,  the  need   for  the  wireless  te ch nolo gy  of   HS R   is  expon e ntial ly   increasing ,   for  instance ,  the  requirem ents  of   wireless  li nks   in  [21]   are  est i m at ed  wh ic h  is  65  Mb ps  per   trai n.   T o  ad diti on al ly   m itigate  the  log ic al   inco ns ist ency  betwee n  the  e xpan ding  dem a nd   a nd  restrict ed  tra ns m issi o n  capaci ty   of  wireless  te ch nolo gy  of  HS R ,  it   is  i m p or ta nt  to  act ualiz e  r adio  r es ource  m anag em ent  (RRM )   t o  upgrade   the  e f fici ency  of   re s ource   util iz at ion   an d  i m pr ove  qual it y  of   ser vice  ( Q oS )   e nha ncem ent.  N onet hele ss,  the  c us tom ary  RR M  te chn iq ues  su c h  as  re sour ce  al lot m ent ,  powe r  c on tr ol  a nd   ha ndover   proces s ,  f or  e xi sti ng   m ob il e  com m un ic at ion s  m a y  no t  be  pro duct ive  in  HS R   ne tworks   beca use   of   the  s ubse qu e nt   chall en ge s ,  w hich  fi rm ly   identifie d  w it h  the  at tribu te s  of   t he   HS R  c onditi on s .   Ta ble   1  e xp la in s  a  c om par iso n  of   HS T s   with  m ulti ple  aspects  of   m axi m u m   trai n  s peed,   m axim u m  train leng t h  a nd appli ed  tra ns m issi on  tech nolo gies.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Ind on esi a n  J  E le c Eng &  Co m p  Sci     IS S N:  25 02 - 4752       A su r vey  on ad van ce d  tr ansmi ssion t ech no l ogie s for  h i gh bandwi dt h and goo d  si gnal   qualit y…   ( Abdul  Rafa y)   295   2 . 1.       Hi gh   mo bil ity   The  de velo pme nt  of  wireless   com m un ic at ion   te c hnologies   from   the  la st  t wen ty   ye ar s  c r eat es  m any   new   op portu niti es   for  s upporti ng   on bo a rd   tra ins.  F or  insta nc e,  pas sen gers  in  a  sta ti on a ry  trai n  can   acce s s  the   internet  easi ly   us in g  the  e xisti ng   cel lular  net work   within  t he   sa m e  cov era ge  of  the  cel l.  But  the  issue  c om es   wh e n  t he  trai n  sta rts  to   tra ve l  at   high  s pee d   from   the  cu rrent  cel l  to  a   ne w  ta r geted   ce ll   within  a   ve r y  short  tim e   and   si m ilarly   passes  to  oth e r  cel ls.  Then ,  it   need s  se ver al   ha ndover s  in  a  ver y  sh ort   tim e.   Con se qu e ntly ,   it  w il l give r ise  to  fr e quent  ha ndover   a nd r e duce the th r oughput d ram at ic a ll y . In   [ 22 ] , as per give n  cel l s iz e u p  to  1 - 2  km ,  on e   hand ov e r  ta ke s  10 - 20   s eco nds  w he n  the  tr ai n  travels  with  a  s peed   of   350  km /h .  That   is  the   m ai n  chall eng i ng  pro blem   to  res olv e  t he  f r equ e nt  hand over  in  HS R  wir el ess  com m un ic at ion s.   Mor e ov e r,  ano t her   pro blem   fo r  a  high - s peed   t rain  is  a  la rg e  Dop pler  sh ift  an d  sm al l   coh e re nce  tim e  du e  t o  fast  re la ti ve  m ot ion   betwee n  the  trai n  an d  the  groun d.   I n  [21] ,  a  Dop pler  sh ift  of  945  Hz  at   2. 1  G Hz   is  reco rd e d   at   a  ver y   high  sp ee d  li ke   486  km /h  of  the  trai n  in  Chi na.   T he refore ,  it   is  co m pu lsory  to  co ns i der   Ma rc h  18,   2016   DRAFT  3  tha t  is  inter - car ri er  inter fer e nce   and  the  fast - var yi ng  c hann el   par ti cularly   for  OFDM  wh e n  perform ing  r es ource all ocati on  for HSR c omm un ic at ion s.     2 . 2 .       Un ique  c ha n nel qu aliti es   The  m ov ing   tr ai n  exp e rience s  var io us   sit uat ion s  s uch   as  tu nn el s ,  viad ucts ,  and   c utti ng s,  consi der i ng  var i ou s  c hanne l   pr opa gations   pro per ti es  [23] ,  wh ic h  cause   that   the  char ac te risti cs  of   HSR   channels  can’ t  be   descr i bed  accu ratel y   by  a  sin gle  cha nnel   m od el .   This  is  t he  bi g  c halle nge  f or  RR M  m et hods   a nd   sho uld   be  flexible  for  va rio us   sce nar io s   al ong  the  rail way  track  i nc lud i ng   dif fer e nt   channel  m od e ls.  More over ,  i n  the   case  of   the  via du ct   sce nar io ,  the  li ne - of - si ght  (LOS)  c ompone nt  is  m uch   m or e  pr act ic al   than  the  m u lt i - path   com po ne nts  be cause  the  pro pag at io n  l os s  dep e nds  on   t he   distance  between   t he  trai n  and   t he  ba se  sta t ion    (BS)   [ 24 ] .       Table  1.   A pp li ed  tra ns m issi on  tech nolo gies   for HSTs   Hig h - Sp eed Tr ain s   (HST s )   Co u n try   Av g .  Sp eed (k m /h r )/M ax .  Sp eed (k m /h r)   Max. T rain  Leng th  ( m )   W ire less   Techn o lo g ies   Ref erences   TGV - POS   France   3 2 0 /5 7 4 .8   208   GSM - R/ Satellite   [ 2 5 ]   AVE  Clas s  10 3   Sp ain   3 1 0 /4 0 3 .7   206   GSM - R   [ 2 6 ]   ICE  3  class  40 3   Ger m an y   3 3 0 /3 6 8   201 - 4 3 9   GSM - R ,  Rad iatin g  Cab le,  Wi - Fi   [ 2 7 ]   ET R 5 0 0   Italy   3 0 0 /3 6 2   328   GSM - R ,  Rad iatin g  Cab le,  Wi - Fi   [ 2 8 ]   KTX - I   So u th  Korea   3 3 0 /3 6 0   389 - 5 5 0   Au to m atic  Tr ain   Co n trol, W i - Fi   [ 2 9 ]   Euro star   France,  Sp ain ,  Eng lan d   3 0 0 /3 3 4 .7   387 - 4 4 3   GSM - R ,  W i - Fi ,  W iM AX   [ 3 0 ] ,  [ 31]   N7 0 0  Shin k an se n   Jap an   2 7 5 /3 3 2   400   Rad iatin g  Cab le   [ 3 2 ]   TH SR 7 0 0 T   Taiwan, Ch in a   3 0 0 /3 2 0   304   Ro F,  W i MAX   [ 2 7 ]   Acela   USA   2 4 0 /2 6 5   203   GSM - R ,  W i - Fi   [ 3 3 ]   Pen d o lin o   Fin lan d   2 5 0 /2 8 0   276   W iM AX   [ 3 4 ]       3.   ADV ANCED   TRA NSMIS S ION  TE CHN OLOG Y   W it h  the   inc r easi ng  dem and   of  ad va nced  m ult i m edia  serv ic es  f or   t ra velle rs,   t he  H SR  wireless   com m un ic at ion s   need   t o  up gr a de  the  e xis ti ng   te ch nolo gy   with  ad va nc ed  tra ns m issi o n  te ch no l og y  su c h  as  OFDM,  MIM O  a nd  Ro F,  i n  order  to   im pro ve  tra ns m i ssion  capa ci ty   f or  getti ng  hi gh   data  rates.   These   te chnolo gies c an be e ff ic ie ntl y use d  as s how n  in  Fig ure  1.     3.1.       O FD M   OFDM   is  a  dom inant  transm i ssion   te c hn i que  for  highe r  da ta   rate  serv ic es   su ch  as v oice ,  m ul tim edia,  and  data,   over   wireless  c omm un ic at ion .  It   has  bee n  wide ly   us ed  i n  L TE  on  rail way  an d  al l  la te st  W i - F i   sta nd a rds  [ 35 ] ,  [ 36] .  The   ba sic   purpose  of   this  te chn i qu e  i s  to  rem ov e  fad in g  an d  i nter - s ym bo l  i nterf e ren c e   (I S I)   ca us e d  by   m ulti path  pr opa gation.  It  pro vid es  ver y   high  sp ect ral  eff ic ie ncy  m eans  that  m or e  data   serv ic es .   T he  basic  pri nci ple  of  OFDM  is  to  al locat ing  the  s ub ca rr ie rs  dynam ic al l y  to  dif fer e nt  us e r s  an d  picking  t he  be st  possible  op t ion s  su c h  as   m odulati on  an d  cod i ng  sc hem e   ada ptively .  I n  case  of  best  pa iring  for  MIM O,  it   works  perfect ly .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2502 - 4752   Ind on esi a n  J  E le c Eng &  Co m p  Sci,   Vo l.   23 , N o.   1 ,  Ju ly   2021 :  293   -   301   296         (a)   OFDM t ec hno lo gy   (b)  MIM O  te c hnology   (c)  R oF t ech nolog y     Figure  1.  A dva nced tra ns m iss ion  tec hnol og i es for  H SR       Give n  this  e ffec ti ve   run dow n  of   c har act e r ist ic s,  OFDM   te chnolo gy   is  the  irre fu ta ble   le ader   for  fu t ur e  HS R   c omm un ic at ion s  [ 37 ] ,  [ 38] .   But,  it   has   s o m e  dr a wb ac ks  in  HS R  e nviro nm ent.  First ,  m or e  prom inent  disa dv a ntage   is  D oppler  s hift  th at   bad ly   ef fects  the  ort ho gona li ty   of   the  subcar riers  beca us e  of   high  m ob il it y.   Con se quently ,  the  inter - car rier  inter fer e nc e  (I CI )  prom inently   degra de   capaci ty   and   li nk  perform ance  of   HS R  com m u nicat ion s .  In   c ase  of   res ource   al locat ion   for  HS R,  it   can’ t  be   ign ored .  H oweve r,  the  infl uen ce  of   ICI  ca n  be  reduce d  by  ch ann el   est im ati on   a nd  eq ualiz at ion   in  LT E - R  syst e m s  wit h  RA U s   [39 ] ,  [ 40] .  Re c ently ,  an oth e r  la te st  t echn iq ue   is  a  fun dam e ntall y  disti nct  OFDM  based  t ran sm issi on   sc hem e   known   as  ti m e - f reque ncy  trai ning  OFDM,  wh ic h  is  us e d  f or   high  sp ee d  m ob il e  env ir onm ent  [37] .  It  ha s  hi gh   sp ect ral  ef fici ency  tha n  the  s ta nd a rd   cy cl ic   pr e fix  OFDM .  Be sides  this  ben e fit,  it s  pe r form ance  is  hig hly   reli able  ove r  f ast   fad i ng  cha n nels .  Mo re  re centl y,  OFDM   sig nal  cente re d  at   inte rm edi at e  fr e qu e ncy  (I F )  of   7 G Hz ha ving c hannel  band width   up to  6 G H z h as  b ee n use d  in  f i ber - wirel ess ( Fi Wi) net work f or HSR   [41] .   Seco nd ,  OFD M  has  al s o  t he  peak - to - a ve rag e   po wer   r at io  (PAPR )  pro blem ,  wh ic h  e ff ect s  t he  eff ic ie ncy  of  powe r  am plifie r  an d  the  res ol ution  of  si gn al   co nv e rsion.   But,   it   can   be  l arg el y  ov e rcom e  by   us in g  di ff e ren t   te chn iq ues  s uc h  as  sig nal  pr ecod i ng   te c hn i qu e  [42]   a nd  t he  pilot - assist ed  te ch nique  [ 43]   wh e n  we  i m ple m ent   OF DM  te ch nolo gy  pr act ic a ll y  on   HS R  com m un ic at ion s.  Re centl y,  ano t her   ver y  popula r   te chn iq ue  is  a  Non - OFDM  ( N - OFDM)  [ 44]   that  can  be  us ed  in  HS R  co m m un ic at ion   be cause  of  it s  a bili ty   to   reduce  the   ef f ect   of   Dop pler   fr e quency  s hi fts  of  s ub - car r ie rs  duri ng   t he   fast - m ov in g  t rain.   Alth ough ,  the   com plexity  o f dem od ulati ng  N - OFDM si gn al s is h ig he r  th an OF DM.     3. 2 .       MI MO   W it h  the   inc r easi ng  dem and   of   sm art  dev ic es  on   HSR   com m un ic at ion s,  we  ca n’t   get  m or e   band width  us i ng   sin gle - input   sing le - outp ut  (S I SO)  te ch nolo gy.  MIM O   te chnolo gy  ha s  gaine d  very   high   at tract ion   es pe ci al ly   in  gro und - to - trai n  c omm un ic at ion s  [ 45] - [ 50] .  Re cen tl y,  the  m ulti pl e - in pu t  sin gle - ou t put   (MIS O)   ha ving  2 × 1   receiver  di ve rsity   schem e  has  bee n  us e d  in  li near - cel l - ba sed  Fi W i  network   us i ng   W - band ( 75 - 10 0 GH z ) for  HS R  [41] .   MIM O  te ch nolog y  is  widel y  us ed  in  wir el ess  com m un ic at ion s  su c h  as  4G   LTE ,  W i - Fi,  a nd   W iM AX.  The  fu nctio n  of   t his  te chnolo gy  is  to  send   or   rec ei ve  data  pr act ic al ly   m or e  than  one  data  sig nal  at   the  sam e  time  us in g   m ultip le   anten nas  at   the  transm i tt er  and   the  r ecei ver .  B ut  it   exp loit s  m ul ti path  pro pag at io n.   T her e  a re  m any  te chn iq ues  s uc h  as  tra ns m i t  div er sit y,  pre - c odin g,   a nd   s patia l  m ulti plexing,  that   can e nh a nce  th e syst e m  b an dwidth  ef fici enc y and t he si gna l qu al it y.    Nev e rtheless ,  wireless  c ha nnel s  are  pro fou nd ly   c orres ponded   with   str ong  L OS  beca use   of  scat te r s   and   few   m ultip at hs   in  HS R  conditi ons.  Th e  pr ese nce  of  the  LO S  par t  is   viewed   as  a  r est rict ing   el em ent  for   MIM O  te ch no log y   beca us e  of   l ow e r  m ultip le xing  gain  c on t rasted  a nd  the  pred om inant  Ra yl ei gh   bl urrin g  channel   [ 51 ] .  Along  t hese  issues ,  th e  cust om ary  sp at ia l  m ulti plexing  an d  div er sti y   te chn iq ues  of  MIM O  can' t   be  le giti m at e ly  i m ple m ented   in   HS R c onditi on s .   Howe ver,  to   overc om e  these  issues,   s om e  adv a nce d  sc he m es  hav e   bee n  s uggeste d  usi ng   M IM O   te chnolo gy   for   HS R  com m un ic at ion s.  Firstl y,  a  m ult iple - gro up  m ulti ple - anten na  (MG MA)  schem e,  wh ic h  is   add it io n  of  the   LTE  sp eci ficat ion ,  is  prese nt ed  in  [ 45]   us in g  3 - D  m od el in g  of  the  L OS   MIM O  cha nne l  for   HS R  viad ucts.   The  pur pose  of  this  te c hn i qu e   is  to  e nhance   the  ca pacit y  of  the  L OS   M IM O  c hannel  by  t un i ng  the  weig hts  am on g  MGMA   arr ay s.  Sec ondly,  a  beam fo r m ing   platfo rm   in  wh ic h  t he  directi on  of  transm itter   anten na  is  cha ng e d  to wa rd s  the  receive r  a nten na  of  a  H ST  with  t he  he lping   of  gl obal   po sit io n in g  syst e m   (G P S)  inf orm at ion   is  e xper i m ently   pr opose d  i n  [ 46]   to  inc rease   th e  sig nal  qual it y  and   dec rea se   th e   interfe ren ce .  More ov e r,   t he   al gorithm   of   distrib uted  be a m fo rm ing   with  the  helpi ng   of  real - ti m e  GP S   inf or m at ion   is  pro po se d  in  [ 47] .  Finall y,  by  ta kin g  the  be nef it s  of   bo t h  OFDM  and   M IMO  te ch no l ogie s  in  HS R c omm un ic at ion   has bee n  s uggeste d  in   [49 ] ,  [ 52]   to i m pr ov e   t he  s pe ct ru m  eff ic ie nc y.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Ind on esi a n  J  E le c Eng &  Co m p  Sci     IS S N:  25 02 - 4752       A su r vey  on ad van ce d  tr ansmi ssion t ech no l ogie s for  h i gh bandwi dt h and goo d  si gnal   qualit y…   ( Abdul  Rafa y)   297   Re centl y ,  besides  these  m od ifie d  schem es,  research e rs  are taking   inte rest  in  m assive  MIM O  syst e m s   [53 ] ,  [ 54]   that  us e  a   ve ry  hi gh  nu m ber   of  a nten nas  at   tr an sm it te r  a nd   rec ei ver   t o  prov i de   high  ba ndwi dth   a nd  high  s pectr um   eff ic ie ncy,   esp eci al ly   fo r  HSR   com m un ic at ion s   beca us e   of  la r ge  siz e   of  t he  trai n.  Kee pi ng  this   adv a nce d  syst e m ,  m any  m eth ods  a re  a dopt ed  su c h  as  a  two - ante nn a  c onfig ur at io n  [ 22 ] ,  [ 55] ,  3 - D   base d  m assive  MIM O  [ 56] ,  an d  m assive  MIM O  ba sed   ada pt ive  m ulti - stream   bea m fo rm ing   sc hem e  [57] .   Ba sic   work i ng  pr inci ple of R oF  tec hnology   as  sho wn in Fi gure  2.             Figure  2 .  Ba sic  workin g pr i nc iple o f  Ro F tec hnology       3. 3 .       RoF   Ra dio   ov e r   fi be r  te ch no l og y  i s  a  ver y  im pr essive  so l ution   t o  facil it at e  the  br oa dban d  RA U s  in  w hich   rad i o - fr e qu e nc y  (RF)   sig nals  are  se nt  ove r  fi ber   li nk  to  pro vid e  wireless   c omm un ic at ion   serv ic es .  Norm al ly ,   the  transm issi on   of  RF  si gn al   ov e r  fiber   li nk  is  us ed   f or   ot her   a ppli cat ions  su c h  as  sat el li te   base  sta ti ons  an d  cable  te le vision   netw orks .  H ow e ve r,   the  re searche rs  are  t akin g  an  ext ra ordina ry  int ere st  in  the  backb on e  of   cel lular  netw or ks   ( 4G/5 G)   a nd  H SR  net wor ks   [41 ] ,  [ 58]   be cause  of   se ve ral  ad van ta ges  of   R oF   tra ns m issi on   to  const ru ct   m ic ro   or  pico  ce ll ular  rad i o  arc hitec ture.   On e  sign ific a nt  fa vora ble   ad van ta ge  is  that  ver y   low  al te rati on   is  re qu i red   at   BS  as  sh ow n  in  F igure  1   (c ),   w her e  the  RF  si gn al   f ro m   centrali zed  center   (CC)   pro pag at es  t hroug h  the  fibe r   li nk   to  R AU  and   c omm un ic at es  with  the   m ob il e  sta ti on   (MS )  th rou gh  the   wireless  li nk  a nd   vice  ver sa  f or   upli nk   c omm un ic at ion ,  th ere  is  no  need  to  pe rfor m   extra  act ivit ie s   at   RAU   su c h  as  al l  sig nal  proces sin g,  m od ulati on  st ages,  a nd  di gital   sign al   pr oce ssing   (DSP )  c od i ng   e xce pt  s uch   a s   band - pas s  filt er  (BPF )  an d  powe r  am plifie rs.   So,  this  is  a  ver y  cost - e ff e ct ive  way  to  put  up   m ic ro   or  pico   rad i o  cel ls  bec ause  al l  extra  s ta ges  are  perform ed  at   CC   [59] .  The  basic  work i ng  pri nci ple  of  RoF  te c hnolo gy   is br ie fly  shown in Fig ure  2.     More ov e r ,   Fig ur e   3  s hows   wav el e ng t h - di visio n - m ulti plexing  ( WD M) - base d  R oF - m illim e te r - wa ve  (MM W )   net w ork  es pecial ly   desig ne d  f or  H SR  com m un ic at ion s.  Usi ng  this  net wor k,   al l  RAUs  are  ha nd le d  and   m on it or e d  by  the  sa m e  c on t ro l   sta ti on   ( CS).  Th ey   are  li near ly   instal l ed  al ong  the  r ai lway   track  and   ar e   interco nnect ed   with  m ulti plexer   a nd   CS  by   fiber   li nk s .  Ther e  is  no  re qu i rem ent  to  perform   the  han do ver  process  rem ain in g  under  the   sam e  CS  wh e n  the   HST  tra vels  f ro m   on e   RAU  t o  the   n ext  RA U  beca us e  al l  RAUs  pe rfo rm   as  re peater s  by   us in g  t he  “m ov i ng  f reque nc ie s”  or  “m ov in g  cel ls”   c on ce pt .   O nly  the  ha ndove r  process  sta rts w he n  the  trai n  m ov es  fr om   one  CS  to  the  ne xt  CS.  The refo re,  the  Ro F  sch e m e  can  dr am a ti cal l y  reduce  fr e quen t  hand ov e r s.   T he  droppe d  cal ls  can  be  re duc ed  by  us i ng  thi s  schem e  in  H SR  com m un ic at ion s  [ 41 ] ,  [ 60] .  I n  add it ion,  a  di stribu te d  a nte nn a  syst em   ( DAS)  ha s  bee n  ap plied  ex pe rim entally   in  HS R  com m un ic at ion s  to  giv e  good  sig nal  qual it y  and   s pectral  eff ic ie ncy  [ 61] .  Furthe rm or e,  to  achiev e  a  hi gh   data  rate  for  fa st - m ov i ng  u se rs,   m il lim et er - wav e b an ds   s uc h  as E - ba nd  ( 60 - 90  G Hz )  a nd  W - ba nd  (75 - 10 0  G Hz)   a s   a  carrie r - fr e quency  are  e xper i m ental ly   pr opos e d  f or  wirele ss  bac khaul  ne twork  su c h  as   RAUs  an d  T A U  [36 ] ,  [ 41 ] ,  [ 58 ] ,  [ 60]   du e  to   it s  la r ge  avail a ble   ba ndwidt h  an d  low  at m os ph e r ic   at te nu at ion .  The  prob le m   arises  wh e n  we  ta lk  about  the  distance   at   su c h   high  f reque ncies  betwee n   R AU s  a nd  TA Us.   T her e f or e,   we  ca n  increase  the  c ov e ra ge  area  of   RA Us  a nd   TAUs  by  us i ng  high  gain,   hi gh   di recti vity   anten nas,   an d  hig h - ou t pu t - po wer  a m pl ifie rs  [ 60 ] .   Table  2  s hows   the s umm arized c om par ison  of d e plo ye d  ac cess te ch no l og i es.           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2502 - 4752   Ind on esi a n  J  E le c Eng &  Co m p  Sci,   Vo l.   23 , N o.   1 ,  Ju ly   2021 :  293   -   301   298   Table  2 .  Su m m arized c om par ison o f de plo ye d  acce ss  tech nolo gies  in  HSR   Access  Netwo rk   Ban d wid th   W o rkin g   Frequ en cy   Mod u latio n /Multiplexin g /   MI M O   Techn o lo g y   Maturit y   Co m m en ts/R ef ere n ces   GSM - R   < 20 0  kb p s   800 - 9 0 0  M Hz   GMSK/ TD MA   Un til 20 2 5   [ 1 2 ]   8 0 2 .11   1 5  Kbp s   2 .4/5 .8 GHz   QAM   Mature   [ 6 2 ]   W iM AX   DL:  4 2  M b p s   UL:  1 4  M b p s   2 .3/2 .4/2 .5/3 .5  GHz   16 - QAM   Mature,   d ecre asin g   [ 6 2 ]   LTE - R   >1 0  M b p s   400  –   3 .5 GHz   64 - QAM/OF DMA   2 × 2   MI MO   E m e rgin g  and   o ff ered   As p er  si m u l atio n   [ 1 5 ]   Satellite   DL:  2   Mbp s   UL:  0 .5  Mbp s   Li m ited   FSK/PSK   Mature ,  Bu t  v ery   co stl y   [ 1 8 ]   W iM AX - Ro F   DL:  3 .3  Mbp s  UL:  1 .2  Mbp s   2 .5 GHz   16 - QAM - OFD M   No t y et   d ep lo y ed   As p er  si m u l atio n   [ 6 3 ]   0 IFoF - FiW i - M MW   DL:  2 0 Gb p s   UL:  1 0  Gbp s   IF:  7  GH z   RAU: 9 0  GHz   TAU:  9 0  G Hz   16 - QAM - OFD M   2 × 1   MI S O   Field  T ria l T est   As p er  p rac tical  [ 4 1 ]           Figure  3 .  WDM  b ase d  R oF - MM W  an d  li ne arly  instal le d ce ll  syst e m  f or   HS R c omm un ic at ion s       4.   CONCL US I O N   This  paper  stu died  publis hed  li te ratur e  with   the  fo c us  to  i nc rease  ba ndwi dth   a s  well   as  bette r  si gn al   qu al it y   par ti cul arly   via  adv a nc ed  transm issi on   te ch nolo gie s  in  the  HS R  c omm un ic at ion   netw ork.   We  stud ie d  thoro ughly  the   ver y  la te st  three  transm issio n  te c hnologie s  su ch  a s  OFDM,  MIM O  a nd   R oF ,  t o  ov erco m e  m ul ti ple  pr obl e m s   su ch  as  frequ e nt  ha ndov ers,   high  pe net rat ion   l os s  a nd  fad i ng,  w hich  aff ect   the  t hro ughput   dr am at ic ally.  These  te ch no l og ie s  are  discu ssed  w hile  kee ping  the  HS R  com m un ic at ion s  pe rsp e ct ive.   Ba sed  on   t he  survey,   adv a nce d  tra ns m issi on   te chn ol og ie s  in  H SR  com m un icati on s  that  ha ve  bee n  disc usse d  by   rese arc h  works   are  f ocused  on  the  band widt h  with out  com bin in g  the se  te chnolo gies  ef fi ci ently .  Du e  t o  this   researc h  ga p,   c om bin ing   thes e  te chn ol og ie s  to  get  higher  ba ndwidt h  in  H SR  com m un icati on s  will   be  chose n  for fut ur e  w ork  b eca us e  of go od spec tral  ef fi ci enc y.       ACKN OWLE DGE MENTS   The   a utho rs  w ou l d  li ke   to  t hanks   U niv e rs it i  Teknolo gi  Ma la ysi a  (U T M)  f or  t he   s uppo rt  of  t he  pro j ect   un der   UTM Insti tuti onal  Gra nt vote  08G 49.       REFERE NCE S   [1]   P.  Fraga - L amas,  T.   M.  Fern ández - Cara m és,   and  L.   Cast edo,   “ To wards  the   intern et   of  sm art   tr ai n s:  A  rev ie w  o n   industri al IoT - co nnec t ed  r ai lwa y s , ”  S ensors   ( Swit zerland) ,   vol. 17,  no.   6 ,   2017 ,   doi : 10.3390/ s17061457.     [2]   J.  G.  Andrews ,   e t  al. ,   “ W hat   W il l   5G  Be  ? , ”   IE EE  Journal  on  Se lecte d  Areas  in  Co mm unic ati ons ,   v ol.   32 ,   no.   6 ,   pp .   1065 - 1082,   201 4 ,   doi :  10 . 1109/J SA C. 2014. 2328098 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Ind on esi a n  J  E le c Eng &  Co m p  Sci     IS S N:  25 02 - 4752       A su r vey  on ad van ce d  tr ansmi ssion t ech no l ogie s for  h i gh bandwi dt h and goo d  si gnal   qualit y…   ( Abdul  Rafa y)   299   [3]   S.  H.  W on,   et  al . ,   “ Deve lopment   of  5G  CHA MP I ON   te stbeds  for   5G  servic es   at  th e  2018  W inter  O l y m pic  Gam es, ”   in  IEEE  Work shop  on  Signa l  Proce ss ing  Adv anc es  in  Wirel ess  Comm unic ati ons ,   SP AWC ,   2017 ,   d oi:  10. 1109/SP AWC. 2017. 8227644 .     [4]   S.  Bane r je e ,   M.   Hem pel ,   and   H.  Sharif,   “ A  Surve y   of   W ire l ess  Com m unic at ion  T e chnol ogi es  &  Th ei r  Perform ance   for  High  Spe ed Rai lwa y s, ”  J. Trans p.   Technol. ,   vol.   6 ,   no . 1,   pp.   15 - 29,   2016 ,   doi :  10. 4236 /j t ts.20 16. 61003.     [5]   B.   Ning,   et   al . ,   “ An  int roduc ti on  to  par allel   con tr ol  and  m ana gement  for  high - spe ed  rai lwa y   s y s tem s,”   IEE E  Tr ans.   Inte ll.  Tr ansp.  S yst. ,  vol .   12 ,   no . 4,   2011 ,   doi :  10 . 1109/T ITS. 2011 . 2159789.     [6]   J.  W ang,   H.  Zhu,   and  N.  J.  Gomes,   “ Dist ribut ed  ant enn a  s y stems   for  m obil e  com m unic at ions  in  high  spee d  tra ins , ”   IEE E   J .   S el .   Are as Comm un. ,   vol .   3 0 ,   no .   4 ,   pp .   6 75 - 683,   Ma y   20 12,   doi :  10 . 1109 /JS AC.2012. 120502.     [7]   F.  Chen, “China   sets  railwa y   bu ilding spre e   in   hig h - spee d  m oti on , ”  Asia   Times ,   A ug.   2020 .     [8]   B.   Ai,   et   a l. ,   “ Chal l enge s  towar d  wire le ss   com m unic at ions  for  high - spee d  r ai lw a y , ”   IEEE  Tr ans.  Intell.  Tr ansp.   Syst. ,   vol .   15 ,   no .   5 ,   pp .   2143 - 21 58,   Oct .   2014 ,   d oi:   10 . 1109/T I T S.2014. 2310771.     [9]   A.  Díaz   Zay as ,   C.   A.  Garc ía   Pér ez ,   and  P.  M.  Góm ez ,   “ Thi rd - ge ner ation  par tne rs hip  proje ct   stand ard s:  for  del iv e r y   of  cri t ical  co m m unic at ions  for  railwa y s , ”   IEE E   V eh.   Technol .   Mag. ,  vol.   9 ,   no .   2,   2014 ,   do i:  10. 1109/MVT. 2 014. 2311592.     [10]   Zhong,   Z.   D ,   B o  Ai,   Q.  Y.  Li u,   and  S.  Y.  Li n ,   “ Basis  the or y   of   rai lwa y   digital   m obil e  comm un ic a ti on  s y st em,”   Tsinghua   Univ er sit y   Press   and   Bei ji ng   Jiao tong U nive rsit y   Press .   Be ij ing .   2009 .     [11]   A.  Sniad y   and  J.  Soler,   “ LTE  for  Rai lwa y s:  I m pac t  on  Perfor m anc e  of  ET CS   Rai lwa y   Signa l ing, ”  I EE E  Ve h .   Technol .   Mag. ,   v ol.   9 ,   no .   2 ,   pp .   6 9 - 77,   Jun.   2014,   doi:   10 . 1109/M VT. 2014. 23105 72.     [12]   A.  Sniad y   and  J.  Soler,   “ An  o ver vie w  of  GS M - R  te chnol og y  and  it s  short co m ings,”   2012  1 2th  Int.  Conf.   I TS   Tele commun.   ITST   2012 ,  2012 ,   p p.   626 - 629 ,   doi : 10.1109/ ITST . 2 012. 6425256.     [13]   Masur,  K.  D ,   a nd  Mandoc ,   D ,   “ LT E/ SAE - Th e   Future  Ra il wa y   Mobi le   R adi o   S y stem:  Long - Te rm   Visions  on   Rai lwa y   Mob il e   Radi o  Te chno lo gie s,”   2009.     [14]   T.   Gao   and  B .   S un,   “ A  high - spe ed  ra il wa y   m obi le   comm unic a ti o n  s y stem  base d   on  LT E , ”   in  IC EIE   2010  -   201 0   Inte rnational   Confe renc e  on   El e ct ronics   and   Information  Eng ine e ring,  Proc ee di ngs ,   2010,   d oi:  10. 1109/ICE I E.2010.5559665.     [15]   K.  Guan,   Z .   Zho ng,   and  B .   Ai,   “ As sessment  of  LT E - R  using  high   spee d  railwa y   c hanne l  m odel,”   i n  Proce ed ings  -   2011  3rd  Inte rnational   Conf ere nce   on  Comm unic ati ons  and   Mobil e  Comp uti ng,   CMC  2 011 ,   2011,   do i :   10. 1109/CMC.2 011. 34.     [16]   D.  Pare it,  et   al . ,   “ A  novel   net w ork  arc hi tectur e   for  tra in - to - wa yside  comm unic a ti on  with  qu al i t y   of  se rvice  ove r  het ero g ene ous w ire l ess ne tworks, ”  Eurasip  J. W ir el .   Comm un.   Ne t w. ,   2012 ,   do i: 10 . 1186/168 7 - 149 9 - 2012 - 114.     [17]   G.  Barbu ,   “ E - Tr ai n,   Broadb and Com m unic at ion w it h  m oving  tr ains , ”  Int .   Union   R ail w.   Tech .   R ep. ,   2010 ,   p.   32 .     [18]   J.  P.  Con ti ,   “ Hot  Spots   on  Ra il s, ”   Comm un.   Eng . ,  vol.   3 ,   p .   18 - 24 ,   2 005.     [19]   D.  T.   Fokum   an d  V.  S.  Fros t,   “ A  Surve y   on  M et hods  for  B roa dband  Inte rn et   Acc ess  on  Train s,”   IEEE  Comm un.   Surv.   Tutor ial s ,   vol.   12 ,   no .   2 ,   pp .   171 - 185 ,   Jun.   2 010,   doi :  10 . 110 9/SUR V.2010. 021110. 00060.     [20]   Jia - Yi  Zh ang ,  Z hen - Hui  T an ,  Z hang - Dui  Zhong ,   and   Yong  Kong ,   “ A  m ult i - m ode  m ult i - b and  a nd  m ult i - s y st em - base d  acce ss   ar chi t ec tur e  for  h igh - spee d  ra il w a y s , ”  in  IE EE   Ve hi cul ar  Tech nology   Confe re nce ,   2010 ,   doi:   10. 1109/VETEC F.2010. 5594223.     [21]   L.   Li u ,   et   al . ,   “ Pos it ion - Based  Modeli ng  for  W ire l ess  Channe l  on  High - Speed  Ra il wa y   under   a   Viaduc t  a t  2. 35  GH z, ”  I EE E   J .   S el .   Areas  Comm un. ,   vol. 30, no.  4,   pp .   834 - 845 ,   Ma y   2012,   doi:  10. 1109/JS AC.2012. 120516.   [22]   Li n  Ti an ,  Juan  Li ,  Yi  Huang ,  Ji ngli n  Shi ,   and  Jihua  Zhou ,   “ Seam le ss   Dual - Li nk  Handove r  Scheme  in  Broadba nd   W ire le ss   Com muni cation  S y st e m s  for  High - Spe ed  Rai l , ”  I EE E  J .   Sel.  Areas  Comm un. ,   vol.   30 ,   n o.   4,   pp.   708 - 71 8,   Ma y   2012,   doi:  10. 1109/JS AC.2012. 120505.     [23]   B.   Ai,   et   al . ,   “ Radi o  W ave   Propaga t ion  Scene   Parti t ioni ng  fo r  High - Speed  Rails, ”  Int.   J .   Ant enn as  Propag. ,   vol .   2012,   pp .   1 - 7 ,   2 012,   doi :  10 . 115 5/2012/ 815232.     [24]   R.   He ,   e t  al . ,   “ A  standa rdi ze d   pat h  loss  m odel   for  th e  GS M - rai lwa y   base d   hi gh - spee d  ra il wa y   comm unic at io n   s y stems , ” in  I EEE  V ehi cu lar Te c hnology   Con fe re nce ,   2014,   doi :  1 0. 1109/VTCSpri ng. 2014. 702279 7.     [25]   J.  P.  Cont i,   “ Hot  spots  on  ra il s  [ Inte rne t  hotspots   in  high - spe ed  tr ai ns] , ”  Comm un.   Eng . ,   vol.  3,   n o.   5,   pp.   18 - 21,   Oct.   2005 ,   do i: 1 0. 1049/ce:20050 502.     [26]   ACCO RDE ,   “ A CORD E - Broadba nd  Rai lw a y   Int ern et   Ac ce ss   on  Hig h  Speed  Tr ai ns  Via  Sat el l ite  Li nks.  Press   rel e ase .   Acc ord e.   FO KU M   and  FR O ST:  A   Su rve y   on  Method s  for  Broadba nd  Inte rne t  Acc e ss   o n   Tra ins   185  Santa nder ,   Spa in , ”  2008 ,   [on li n e]   Available:  h tt p: / /www . rai lwa y - t e chnol og y . com/c ontra c tors/signa l /a cor d e/   [27]   D.  T.   Fok um   an d  V.  S.  Fros t,   “ A  Surve y   on  M et hods  for  Broa dband  Inte rn et   Acc ess  on  Train s,”   IEEE  Comm un.   Surv.   Tutor ial s ,   vol.   12 ,   no .   2 ,   pp .   171 - 185 ,   2010 ,   doi: 10. 1109 /SUR V.2010. 021110. 00060.     [28]   V.  Schena   and  F.  Cepra n i,   “ FIF TH  Projec t  solut io ns  demons tra ti n g  new  s at ellite  b roa dband  comm unic a ti on  s y s te m   for  high  spee d  tra in , ”  IE E E  Ve h .   Techn ol.   Conf . ,   vol .   59,   no.   5 ,   2004,   pp.   2831 - 2835,   doi :  10. 1109/vetec s . 2 004. 1391440.     [29]   H.  I.  Cho,   et  al. ,   “ Instant an e ous  Envi ronm e nta l  Nois e  Sim ula ti on   of  High - spee d  Tr ai n   b y  Qu asi - station ar y   Anal y sis , ”   Proc ee dings o f  th e  K orean  Society f o r Noise   and  Vi br ati on  Engi ne erin g  Confe ren ce ,   2 012 ,   pp .   147 - 15 2 .   [30]   N.  Lomas,   “ High  spee d  TGV  tra ins  g et   onl ine.,”   2008,   [ Online ]   Avail able:     htt p://net works . s il ic on . com/m obi l e/ 0 , %0A39024665,3917 0481, 00 . htm   [31]   SN CF ,   “ TGV  L aunc hes  i ts  new  Servic es  and  I nte rn e t  Acc ess  Portal .   Press   relea se , ”  2007 ,   [Online ]   Avail ab le:     htt p:%0A// ww w.a ppe arn e tworks.c om /UserFile s/ File /SNC F pre ss   kit e ngl ish.pd f   [32]   K.  Ishizu ,   M.   Kuroda,   and  H .   H ara da ,   “ Bull et - t r ai n  Ne twork  Ar c hit e ct ure   for  Bro adba nd  and  R ea l - ti m e  Acc ess,”  i n  2007  IEEE  Symposium  on  Computers  and  Comm unic ati ons ,   Ju l.   2007 ,   pp .   241 - 248,   d oi:   10. 1109/ISCC.2 007. 4381563.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2502 - 4752   Ind on esi a n  J  E le c Eng &  Co m p  Sci,   Vo l.   23 , N o.   1 ,  Ju ly   2021 :  293   -   301   300   [33]   J.  P.  Rodr igue ,   C.   Com toi s,   and B.  Sla ck,  " The g eogr aph y   of   tr an sport  s y st ems " ,  2016 , p .   456 .     [34]   H.  Ec h enspe rge r ,   “ Rai ln et  -   h igh - spee d  Int ern e t  o n  high - spee d   tr ains , ”  p .   73 - 92 ,  20 08 ,  doi :  10 . 1049 /i c: 20070022 .     [35]   C.   Briso - RodríGuez ,   et   al . ,   “ Broadba nd  acces s  in  co m ple x  envi ronm ent s:  LT E  on  rai lwa y , ”  IEI CE  Tr ans.   Comm un. ,  vol .   E 97 - B,   no .   8 ,   pp . 1 514 - 1527,   2014 ,   doi: 10. 1587 /t ra nscom . E97. B. 15 14.     [36]   Yiqing  Zhou ,  Z henga ng  Pan ,  Jinlong  Hu ,  Jingli n  Shi ,  Xinwei  Mo ,   “ Broad - band  wire le ss   com m unic at io ns  on  high   spee d  tra ins , ”  i n  WOCC  2011 - 20th  Annual   Wirel ess  and  Optic al  Comm unic ati ons  Conf e renc e ,   2011 ,   d oi:  10. 1109/WO CC.2011. 5872303.     [37]   L.   Dai ,   Z .   W a ng,   and  Z .   Yan g,   “ Ti m e - fre que nc y   training  O FD M  with  high  spec tral  eff ic i e nc y   and  re liabl e  per form anc e  in  high  spee d  envi r onm ent s,”   in  IE EE   Journal  on  S el e ct ed  Areas  in   Comm unic ati on s ,  vol.   30,   no .   4,   2012,   pp .   695 - 7 07,   doi :  10 . 1109 /JS AC.2012. 120504.     [38]   Jiahui   Qiu ,  Zi hu ai   L in ,  W ibowo  Hardj awa na ,  Br anka   Vuce tic ,  C heng  Ta o ,   and  Z henhui   T an ,   “ Re source   alloc at io n  for  OF DM A  sy stem  under   h igh - spee d  r ai lwa y   co ndit ion,”  in  201 4  IEEE  Wire le ss   Comm unic ati on s  and  Net worki ng  Confe renc e  ( WCNC) ,   Apr.  2014,   pp.   2683 - 2687 ,  doi:   10 . 1109/WCN C. 2014. 6952 832.     [39]   Y.  Yang  and  P .   Fan,   “ Doppler   f req uency   offset   esti m at ion  and  d ive rsit y   r ecept io n  sche m e  of  hig h - spee d  ra ilw a y   with  m ult iple  a nte nnas  on   sepa rat ed   c arr ia g e,”   J.  Mod.   Tr ansp. ,   v o l.  20,   no.   4,   pp .   227 - 233 ,   Dec .   2012 ,   do i:  10. 3969/j.issn.2 095 - 087X.2012.04.006.     [40]   Qiu  Du ,  Gang  W u ,  Qiaol ing  Y u ,   and  Shaoq ia n   Li ,   “ ICI  m it iga t ion  b y   Doppler   f req uency   sh ift   e stim at ion  and   pr e - compensat ion  i n  LT E - R  s y st e m s,”   in  2012  1st  IEE E  Int ernati onal  Confe r en ce   on  Comm unic ati ons  in  Chin a   ( ICCC ) ,   Aug.  20 12 ,  pp .   469 - 474 ,   doi: 10. 1109 /IC CChina . 2012 . 63 56928.     [41]   Pham   Ti en  Dat ,  Atsus hi  Kanno ,  Keiz o  Ina gak i ,  Franç ois  Rott en ber g ,  Naoka tsu  Yam amoto ,  Te tsu y a  Kawan ishi ,  “ High - Speed  and  Uninte rrupt ed   Com m unic at ion  for  High - Speed  Trains  b y   U lt raf ast  W DM   Fiber  -   W ire le s s  Bac khau l  S y s tem , ”  J .   Light .   Te c hnol. ,   vol .   37 ,   no .   1 ,   p p .   205 - 217 ,   Jan.   2019,   doi:  10. 1109/JLT.20 18. 2885548.     [42]   M.  J.  Hao  and  C .   H.  L ai ,   “ Prec o ding  for  PA PR   r educ t ion  of  OF DM   signal s  with  m ini m um   err or  proba bil i t y , ”  IE E E   Tr ans.  Broadcast. ,  vol .   56 ,   no .   1 ,   2010,   doi :  10 . 11 09/T BC.2009 . 20 34512.     [43]   W .   O.  Popoola ,   Z.   G hassem loo y,   and   B.   G.   Ste wart ,   “ Pilot - assi sted  PA PR   red uct ion  techniqu e  for  opti ca l  OF DM  comm unic at ion s y stems , ”  J. Lig ht.   Te chnol. ,  vol. 32, no. 7,  2014,   doi:   10 . 1109/JL T. 2014. 2304493 .     [44]   V.  A.  Ma y str en ko,   V.  V.  Ma y s tre nko,   and  A.  L y ub che nko ,   “ Distorti on  ef f ect  ana l y sis  of  N - OF DM   signal   wit h   fre quency   dr ift s   of  ca rri er  wave , ”  2016  13th  Int .   Sci.  Conf.   Ac t ual  Probl.   E le c t ron.  Instrum .   Eng.   APEIE   2016   -   Proc. ,   vol .   2 ,   20 16,   pp .   82 - 86 ,   d oi:   10 . 1109/APE IE. 2016. 780641 7.     [45]   W ant uan  Luo ,  Xum ing  Fang ,  Meng  Cheng ,  Y aj un  Zh ao ,   “ Eff ic i ent   m ult ip le - group  m ult ipl e - ant enn a  (MG MA )   Scheme  for  hi gh - spee d  railwa y   v ia du ct s, ”  IEE E  Tr ans.  Ve h.   Te chnol. ,  vol.   62,   no .   6,   2013,   doi :  10. 1109/T VT . 20 13. 2244106.     [46]   H.  H.  W ang  and  H.  A.  Hou,  “E xper iment al   an aly s is  of  bea m form ing  in  high - spee d  rai lwa y   c om m unic at ion, ”   in  IEE E  Int ernati o nal  Symposium  on  Pe rs onal,   Indoor  and  Mob il e  Rad io  Comm unic ati ons,  PI MRC ,   2011,   do i :   10. 1109/PIMRC . 2011. 6140065 .     [47]   C.   W ang,   R .   X u   and  Z .   Zhon g,   “ Distribut ed   bea m form ing  for  High   Speed  Rai lwa y , ”  in  20 12  Inte rnationa l   Confe renc e  on   S ignal   Proce ss ing   Proceedi ngs,   IC SP ,   2012 ,   do i: 1 0. 1109/ICoSP . 2 012. 6491840.     [48]   Y.  Zha o ,   X.  Li ,   and  H.  Ji,   “ Radio  admiss ion  con trol   sche m e  for   high - spee d  r ai lw a y   comm unic ati on  with  MIMO   ant enn as, ”  in   2012  I EE E   Inte rnational   Confe renc e   on  Comm u nic ati ons   ( ICC) ,   2012,   doi:  10. 1109/ICC. 20 12. 6363947.     [49]   Yisheng  Zha o ,  Xi  Li ,  Xiaoliang   Zha ng ,  Yi  Li ,  Hong  Ji ,   “ Multi dimensional   res ourc e  alloc at io n   strat eg y   for  hig h - spee d  rai lw a y   M IMO - OFDM  sy s te m , ”  in  GL OBE COM  -   IEE E  Global  Tele commu nic ati ons  Conf ere nce ,   2012,   doi :   10. 1109/GLOC OM . 2012. 6503351.     [50]   Z.   Li u ,   J.  W u   a nd  P.  Fan,   “On  the   upli nk  ca p acit y   of  high  spee d  rai lwa y   comm unic a ti ons  with  m assive  MIMO  s y stems , ” in  I EEE  V ehi cu lar Te c hnology   Con fe re nce ,   2014,   doi :  1 0. 1109/VTCSpri ng. 2014. 702302 1.     [51]   M.  Kang  and  M.  S.  Alouini ,   “ Capa ci t y   of  M IMO   Ric ia n  channel s,”   I EE E  Tr ans.  Wirel .   Co mm un. ,   2006,   doi:  10. 1109/T W C. 2 006. 1576535.     [52]   F.  Ta l ae i  and  X.   Dong,  “ Reduc e d  ran k  MIM O - OF DM  cha nnel   esti m at ion  for  hi gh  spee d  rai lwa y   comm unic atio n  using 4D  GD PS   seque nce s, ”  ICT  Ex press ,   vol .   3 ,   no.   4 ,   pp .   164 - 1 70,   De c. 2017, d oi:   10 . 1016/j.i ct e . 2017. 11 . 005.     [53]   F.  Rusek,   et   al. ,   “ Scal ing  up  MI MO  :  Opportunit ie s  and  cha l le ng es  with  ver y   l ar ge  arr a y s, ”  IEEE  Signal   Proce s s.  Mag. ,   2013,   doi: 10. 1109/MS P.2 011. 2178495.     [54]   Ahm ed  Tha ir  Al - Hee t y ,   Moham m ad  Ta riqul  Isla m ,   Ahm ed  Hash im  Rashid,   Hasa nai n  N.  Abd  Al i,  Ali  Moham m ed   Fadil ,   and  Far a h  Arabi an ,   “ Pe rform anc e  eval uat ion  of  wire l ess  dat a  tra ff ic  in  Mm   wave   m assive  MIMO   comm unic at ion,”  Indone s.  J .   El e ct r.  Eng .   Comput.   Sci.   ( IJE ECS) ,   vol.   2 0,   no.   3,   p.   1 342,   2020,   doi :   10. 11591/ijeecs. v20. i3. pp1342 - 1 350.     [55]   Junhui  Zha o ,  Y un y i  Li u ,  Yi  Gong ,  Chuan y un  W ang ,   and  L isheng  Fan ,   “ A  Dual - L ink  Soft  Ha ndover   Scheme  for  C/U  Plane   Split   Network  in   High - Speed  Rai lwa y , ”  IE EE  Ac ce ss ,   vol .   6,   pp.   12473 - 1 2482,   2018,   d oi:   10. 1109/ACCESS . 2018. 279477 0.     [56]   Chengj ia n  Li a o ,  Kui  Xu ,  W ei   Xie ,   and  Xi aochen  Xia ,   “ 3 - D  Mass ive   MIM O   Channe l  Mode l  fo r  High - Spee d  Rai lwa y   W ir eless   Com m unic at io n, ”  Radi o   Sci. ,   v ol.   55 ,   no .   8 ,   pp .   0 - 1,   2020 ,   doi :  1 0. 1029/2020RS007070.     [57]   Y.  Cui  and  X.   Fang,   “ A  m as sive  MIM O - base d  ada p ti ve  m u lt i - stre am  bea m form ing  sche m e  for  high - spee d   rai lwa y , ”   Eurasi p  J. W ire l. Commun.  Net w . ,   vol .   2015,   no .   1 ,   pp .   1 - 8,   2015 ,   doi :  1 0. 1186/s13638 - 0 15 - 0491 - 2.     [58]   A.  Kanno,   et   a l. ,   “ High - Speed   Rai lwa y   Com m unic at ion  S y st em  Us ing  Li nea r - Cell - Based  R adi o - Over - Fiber   Network  and  It s  Fiel d  Tri a l  in   90 - GH z  Bands, ”  J .   Light.   Te c hnol. ,   vo l.   38 ,   no.   1,   pp.   112 - 122,   2020,   doi :  10. 1109/JLT.20 19. 2946691.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Ind on esi a n  J  E le c Eng &  Co m p  Sci     IS S N:  25 02 - 4752       A su r vey  on ad van ce d  tr ansmi ssion t ech no l ogie s for  h i gh bandwi dt h and goo d  si gnal   qualit y…   ( Abdul  Rafa y)   301   [59]   X.  N.  Ferna ndo,   " Radi o  Over  Fi ber   for  W ire le ss   Comm unic at ion s , "   vol.   1.   Chic h este r,   UK :  John  W il e y   &  Sons ,   Lt d,   2014 ,   p .   27 2.     [60]   Pham   Ti en  Da t ,  Atsus hi  Kanno ,  Naoka tsu  Yam a m oto ,  Te stu y a   K awa nishi ,   “ W D M  RoF - MMW  and   li ne arly   locat ed  distri bute d  ant en na  s y stem  for  future   high - spee d  rai lwa y   comm unic a ti ons,”   I EE E  Comm un.   Mag. ,  vol.   53,   no.   10 ,   pp.   86 - 94 ,   2015 ,   doi: 10. 1109 /MCOM . 2015. 7295468.     [61]   Hs ie n - W en  Chang ,  Ming - Chie n   Tseng ,  Shi - Yang  Chen ,  Ming - Hung  Cheng ,  Sz - Kai  W en ,   “ Fiel d  trial  result s  for  int egr at ed  W iMAX   and  rad io - over - fibe r  s y s tem s  on   high  sp ee d  rail, ”  in  IE EE   Inte rnat iona l  Symposium  o n  Pe rs onal,   Indoo r and  Mobile  Ra dio  Comm unic at ions,  PIM RC ,   20 11,   doi :  1 0 . 1109 /PIMR C. 2011. 6 139887.     [62]   Aguado  M,  Ona ndi  O,  Agus ti n  P,  Higuer o  M,   a nd  Ta qu et   E ,   “ W iMax  on  rails, ”   IE EE   Ve h .   Tec h.   Mag. ,   vo l.   3 ,   no.   3,   pp .   47 - 56 ,   20 08.     [63]   C.   H.  Yeh,   et  al . ,   “ The or y   and  t ec hnolog y   for  st anda rd  W iMAX   over   fibe r  in  hi gh  spee d  train  sy stems , ”  J.   Ligh t .   Technol . ,   vo l. 28 ,   no .   16 ,   pp .   232 7 - 2336,   2010 ,   d oi:   10 . 1109/JLT. 2010. 2044018.         BIOGR AP HI ES OF  A UTH ORS       Ab d ul  Rafay   rec e ive d  his  BS   in  El e ct ri cal  En gine er ing  and  MS   in  El ec tr ic a l  Engi ne eri ng   from   The   Univer sit y   of Lahor e  ( UO L),   La hor e,   P aki stan ,   in  2011  and  2017,   respe c ti vely .   He  is   cur ren t l y   a   PhD   student   in   Unive rsiti   T eknol ogi   Malay s ia   (UTM),  Skudai ,   Johor, M al a y s ia .   He   is  cur ren t l y   an   As sistant   Profess or  in  the   D epa rtment  of  E le c tri c al   Eng ineeri ng  a t  The   Univer sit y   of  L ahor e,  La ho re,  Pakista n,   sin ce  2013.   His  cur r e nt  rese arc h  int er ests  are   in  th e   are a   of  op ti c al com m unic at ion  a nd  net working ,   c om m unic at ion  th eor y   and   rad io - o ver - fibe r .           Sevia  Mahdaliza Id rus   rec ei ved   her   Bac h el or  in El e ct ri ca l Engi n ee ring in  1998  a nd  Master   in  Engi ne eri ng  Ma nage m ent   in  199 9,   both  from   UTM.  She  obta ine d   her   Ph.D   in  2004  from   the   Univer sit y   of  W arwic k,   Unite d  Kingdom   in  opti cal  comm unic ation  engi n ee ring .   She  is  the  Deput y   De an  (Deve lopment  &   Alum ni),   Facul t y   of  Engi n ee rin g,   UTM  and  He ad  of  iKohza  Odes y   of  Mal a ysia - Japa n  Int ern at ion al   Instit u te   of  Te chno log y ,   UTM.  She  has  m ore   tha n  250  publi c at ion .   She   has  serve d  UTM  since   1998  as  an  ac ade m i c  a nd  administra ti v e  staff .   Her   m ai n  rese ar ch  in te rests  ar e  opt ica l  comm unic at ion   s y stem  and  n etw ork,   optoe l ectr onic   design ,   and  engi ne eri ng   m ana gement.   Her  rese arc h  o utput   has  b ee n  tra nsla te d  int o  a  num ber   o f   publi c at ions  (H - inde xed - 11)  and   IPR  inc ludi ng  a   high - end  ref erence   books,  ‘Opt i ca l  W ireless   Com m unic at ion:  IR  Connectivit y ’  pub li shed  b y  Tay lor   and  Fra nci s,  49  book   c hapt ers  and  m onogra phs,  over   200  ref ereed  r ese arc h   pape rs ,   5  pat en ts  gra nt e d,   36  pa te nt   filin gs  and  holds   36  UTM c op y r ig hts.      Kamal ud in  Mohamad  Yu sof   r ec e ive d  his  Bachel or  in  El e ct ri c al   Engi ne eri ng  a nd  Master   in   El e ct ri ca l  Engi n ee ring ,   both  fro m   UTM.  He  obta ine d  h is  Ph.D  from   the   Univer sit y   of  Essex ,   Unite d  Ki ngdom   in  El ec tri c al   Engi ne eri ng.   He   is  cur ren tly   Se nior  Le ct u rer   in   Facul t y   of   Engi ne eri ng,   U TM.   His  m ai n  r ese arc h   intere st   are   Sign al   Prop aga t ion,   R angi n g  Esti m at ion ,   Loc a li sat ion, Wire le ss   Sensor Ne twork  (W SN ),   Cognit ive Ra d io  ( CR)  and  SD N.         Siti  Ha su nah  Mohammad  rec eived  Bac he lor  in  Engi ne eri ng  (Elec tr ic a l - T el e comm unic at ion)   degr ee   in  Sept e m ber   2010  and  Master   in  Engi n ee ring  (E le c trica l)  degr ee   in  Sep te m ber   2013   from   Univer siti   Te kno logi   Ma l a y si a,  Johor  Ba hru,   Mal a y s ia.  Curre ntly   work i ng  towar ds  a  P h. D.  degr ee   a t   School  of  El e ct ri ca l  Eng ineer ing,   Facult y   of   Engi nee r ing  at  Univer siti   Te knologi   Ma lay sia ,   Johor  Bahru,   Malay si a.   C urre nt  rese arc h  int er ests  inc lude  qual ity   of   servic es  in  op ti c al   n et work  and  h et ero g ene ous op t ic a l  wire le ss   ne t work.      Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.