專利名稱：一種用于高速鐵路環(huán)境下的mimo系統(tǒng)中的無線通信方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種用于高速鐵路環(huán)境下的MIMO系統(tǒng)中的無線通信方法，屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
根據(jù)國際鐵路聯(lián)盟UIC的定義，高速鐵路是指營運速率達每小時200公里的鐵路系統(tǒng)，廣義的高速鐵路是指包含使用磁懸浮技術(shù)的高速軌道運輸系統(tǒng)。目前中國制造的高速列車的運行速度已經(jīng)達到300公里/小時，剛建成運行的京滬高鐵是最高運行時速380 公里，歐洲和日本還在研制列車速度達到500公里/小時的高速鐵路線，高速化是鐵路提高競爭力的手段，是鐵路發(fā)展的必然趨勢，同時也給未來的高速鐵路環(huán)境下的寬帶無線接入系統(tǒng)在技術(shù)上提出了更高的要求。當(dāng)高鐵列車在380公里/小時及以上的速度運行時，在3吉咖赫茲的載波頻率下，最大多普勒頻移將達到1千赫茲以上，載波間干擾嚴重，另外，由于考慮到多媒體通信信息的傳輸需要的數(shù)據(jù)率還面臨持續(xù)增長，對16種符號的正交振幅調(diào)制甚至64種符號的正交振幅調(diào)制的需求是一個趨勢，而高階調(diào)制下的載波間干擾的消除將更加困難。根據(jù)時分-同步碼分多址的長期演進TD-LTE資料介紹，TD-LTE支持的比特率在350公里/小時只能達到500千位每秒，因此，如何在高速移動情況下如何提高數(shù)據(jù)傳輸率，能有效接收和發(fā)送具有現(xiàn)實的意義。高速鐵路移動通信網(wǎng)沿著高速鐵路建設(shè)，無線基站設(shè)置為帶狀結(jié)構(gòu)，當(dāng)列車時速達到450公里/小時，1公里的基站間距，基站間切換的時間間隔遠小于100秒，導(dǎo)致了小區(qū)域的頻繁穿越，為可靠傳輸和傳輸效率，通常需要通過縮小基站間距、提高覆蓋場強予以解決。例如，德國制造的磁懸浮列車采用的高速鐵路無線通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)是一套頻率為 38吉咖的射頻通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)的基站端采用單根定向天線，用于完成無線信號的收發(fā)，完成基帶信號處理，車載臺采用前后端多天線結(jié)構(gòu)，分別有四根定向天線，其中每兩根天線的方向圖增益相同，無線通信系統(tǒng)采用兩個基站以不同的頻帶同時給同一車載臺發(fā)送同一信號，車載臺通過接收分集的方式解調(diào)信號，基站呈帶狀分布于軌道沿線，保持對高速鐵路的無縫覆蓋，實現(xiàn)與高速列車的不間斷通信，還架設(shè)全球移動通信系統(tǒng)GSM網(wǎng)絡(luò)與高速列車上的旅客通信，滿足高速鐵路旅客對于數(shù)據(jù)通信要求，該系統(tǒng)提供了較可靠的列車控制信號。但是，當(dāng)高速列車超過300公里/小時的速度時，列車在非常短的時間內(nèi)穿過多個信號小區(qū)域，引起高速列車上旅客在不同的小區(qū)域覆蓋范圍內(nèi)頻繁切換，導(dǎo)致該方案中全球移動通信系統(tǒng)GSM的穩(wěn)定性下降，另外，例如，在2008年出版的《郵電設(shè)計技術(shù)》第1期， 由陳雄穎發(fā)表的“高速鐵路GSM網(wǎng)絡(luò)數(shù)字射頻光纖拉遠覆蓋方案”一文，該文公開了一種基于數(shù)字射頻光纖拉遠方案實現(xiàn)高速鐵路全球移動通信系統(tǒng)GSM專網(wǎng)覆蓋，為列車上的旅客提供可靠的無線接入服務(wù)，該系統(tǒng)中，以基站為小區(qū)域中心，沿鐵路線采用數(shù)字射頻光纖拉遠設(shè)備來延伸基站信號，將單小區(qū)域的覆蓋范圍從原來的0. 5至3公里擴展到8公里以上，使每小區(qū)域占用時間從5至30秒擴大到145秒以上，減少切換次數(shù)；但是，該系統(tǒng)中，同時激活每小區(qū)域范圍內(nèi)所有的數(shù)字射頻光纖拉遠設(shè)備，導(dǎo)致全球移動通信系統(tǒng)GSM 的傳輸功率的效率下降。MIMO為英文Multiple-Input Multiple-Output的縮寫，其中文譯名為多輸入多輸出。UIC為法文Union Internationale des Chemins de Fer 的縮寫，其中文譯名為國際鐵路聯(lián)盟。TD-LTE為英文Time Division - Synchronous Code Division Multiple Access Long Term Evolution的縮寫，其中文譯名為時分-同步碼分多址的長期演進。GSM 為英文 Global System for Mobile Communications 的縮寫，其中文譯名為全球移動通信系統(tǒng)。RRU為英文Radio Remote Unit的縮寫，其中文譯名為射頻拉遠單元。BBU為英文Base Band Unit的縮寫，其中文譯名為基帶單元。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種用于高速鐵路環(huán)境下的 MIMO系統(tǒng)中的無線通信方法，該方法能減少車載臺頻繁切換和避免了高速列車上的旅客終端設(shè)備的切換，提高高速鐵路無線接入網(wǎng)的傳輸功率的效率、系統(tǒng)的吞吐率，從而提供給高速列車上的旅客高速穩(wěn)定的寬帶無線接入服務(wù)。為達到上述目的，本發(fā)明的構(gòu)思是設(shè)置基于分布式光載無線的高速鐵路寬帶無線接入系統(tǒng)，系統(tǒng)采用TD-LTE標準，該寬帶接入系統(tǒng)包括在一區(qū)域只放置一個配有內(nèi)嵌 GPS模塊的基帶單元BBU、多個配有單根天線的射頻拉遠單元RRU、配有單根天線的車載臺、 位于列車上的車載GPS，通過光纜鏈接多個配有單根天線的射頻拉遠單元RRU，多個射頻拉遠單元RRU以等間距、呈帶狀分布于鐵路沿線，通過列車上裝配的車載GPS和基帶單元BBU 上裝配的內(nèi)嵌GPS模塊，基帶單元BBU端獲得車載臺和射頻拉遠單元RRU的位置信息，激活本區(qū)域內(nèi)與車載臺相距最近的兩個射頻拉遠單元RRU;然后，基于兩個激活的射頻拉遠單元RRU，基帶單元BBU執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)MIMO協(xié)作技術(shù)與車載臺進行通信；最后，車載臺檢測的信號，通過車載網(wǎng)關(guān)和車載接入點中繼，傳送給高速列車上的旅客的終端設(shè)備。實現(xiàn)高速列車始終處于兩個激活射頻拉遠單元RRU的信號覆蓋的通信接入服務(wù)。根據(jù)上述構(gòu)思，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案
一種用于高速鐵路環(huán)境下的MIMO系統(tǒng)中的無線通信方法，設(shè)置基于分布式光載無線的高速鐵路寬帶無線接入系統(tǒng)，該寬帶接入系統(tǒng)包括在一區(qū)域只放置一個配有內(nèi)嵌GPS 模塊的基帶單元BBU、多個配有單根天線的射頻拉遠單元RRU、配有單根天線的車載臺、位于列車上的車載GPS，通過光纜鏈接多個配有單根天線的射頻拉遠單元RRU，多個射頻拉遠單元RRU以等間距、呈帶狀分布于鐵路沿線，實現(xiàn)高速列車始終處于兩個激活射頻拉遠單元RRU的信號覆蓋的通信，其具體步驟如下
1)車載臺利用列車上裝配的車載GPS獲得的列車位置信息，將該位置信息傳送到鐵路旁的基帶單元BBU，由基帶單元BBU確定車載臺的位置；然后，從基帶單元BBU上裝配的內(nèi)嵌GPS模塊得到的射頻拉遠單元RRU位置信息，由基帶單元BBU在本小區(qū)域內(nèi)激活與車載臺相距最近的兩個射頻拉遠單元RRU ；2)設(shè)步驟1)中所述的兩個激活的射頻拉遠單元RRU為射頻拉遠單元RRU-I與射頻拉遠單元RRU-2，基于兩個激活的射頻拉遠單元RRU，在同一頻率上，基帶單元BBU執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)MIMO協(xié)作技術(shù)，射頻拉遠單元RRU-I與射頻拉遠單元RRU-2協(xié)作發(fā)送同樣的信號
^給車載臺；
3)車載臺接收從射頻拉遠單元RRU協(xié)作發(fā)送過來的信號尸，接收信號尸的表達式為
權(quán)利要求
1. 一種用于高速鐵路環(huán)境下的MIMO系統(tǒng)中的無線通信方法，設(shè)置基于分布式光載無線的高速鐵路寬帶無線接入系統(tǒng)，該寬帶接入系統(tǒng)包括在一區(qū)域只放置一個配有內(nèi)嵌 GPS模塊的基帶單元BBU、多個配有單根天線的射頻拉遠單元RRU、配有單根天線的車載臺、 位于列車上的車載GPS，通過光纜鏈接多個配有單根天線的射頻拉遠單元RRU，多個射頻拉遠單元RRU以等間距、呈帶狀分布于鐵路沿線，實現(xiàn)高速列車始終處于兩個激活射頻拉遠單元RRU的信號覆蓋的通信，其具體步驟如下1)車載臺利用列車上裝配的車載GPS獲得的列車位置信息，將該位置信息傳送到鐵路旁的基帶單元BBU，由基帶單元BBU確定車載臺的位置；然后，從基帶單元BBU上裝配的內(nèi)嵌GPS模塊得到的射頻拉遠單元RRU位置信息，由基帶單元BBU在本小區(qū)域內(nèi)激活與車載臺相距最近的兩個射頻拉遠單元RRU ；2)設(shè)步驟1)中所述的兩個激活的射頻拉遠單元RRU為射頻拉遠單元RRU-I與射頻拉遠單元RRU-2，基于兩個激活的射頻拉遠單元RRU，在同一頻率上，基帶單元BBU執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)MIMO協(xié)作技術(shù)，射頻拉遠單元RRU-I與射頻拉遠單元RRU-2協(xié)作發(fā)送同樣的信號S給車載臺；3)車載臺接收從射頻拉遠單元RRU協(xié)作發(fā)送過來的信號Γ，接收信號F的表達式為
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于高速鐵路環(huán)境下的MIMO系統(tǒng)中的無線通信方法，該方法是設(shè)置基于分布式光載無線的高速鐵路寬帶無線接入系統(tǒng)，基帶單元BBU激活本區(qū)域內(nèi)與車載臺相距最近的兩個射頻拉遠單元RRU；然后，基于兩個激活的射頻拉遠單元RRU，基帶單元BBU執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)MIMO協(xié)作技術(shù)與車載臺進行通信；最后，車載臺檢測的信號，通過車載網(wǎng)關(guān)和車載接入點中繼，傳送給高速列車上的旅客的終端設(shè)備。該方法在同一小區(qū)域內(nèi)的射頻拉遠單元RRU不存在切換，能減少車載臺頻繁切換和避免了高速列車上的旅客終端設(shè)備的切換，提高高速鐵路無線接入網(wǎng)的傳輸功率的效率、系統(tǒng)的吞吐率，從而提供給高速列車上的旅客高速穩(wěn)定的寬帶無線通信接入服務(wù)。
文檔編號H04B7/04GK102324958SQ20111027172
公開日2012年1月18日 申請日期2011年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月15日
發(fā)明者向衛(wèi)東, 朱亞洲, 鄭國莘 申請人:上海大學(xué)