一種軌道交通高速移動(dòng)環(huán)境下基于信道信息的切換方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及無線移動(dòng)通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種軌道交通高速移動(dòng)環(huán)境下基于 信道信息的切換方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著鐵路、地鐵、城際鐵路，尤其是高速鐵路等軌道交通系統(tǒng)的快速發(fā)展，為列車 乘客提供可靠、實(shí)時(shí)、高效的寬帶無線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，已成為國內(nèi)外寬帶移動(dòng)通信研究的熱點(diǎn)。 然而，由于高速移動(dòng)引起的快速越區(qū)切換和頻繁的小區(qū)重選會(huì)導(dǎo)致無線鏈路的連接中斷， 產(chǎn)生掉話和數(shù)據(jù)傳輸中斷現(xiàn)象，嚴(yán)重影響通信質(zhì)量和乘客體驗(yàn)。尤其對(duì)于用于傳輸列車控 制信息W及確保列車安全運(yùn)營的視頻監(jiān)控信息的軌道交通系統(tǒng)，其可靠切換的意義重大。
[0003] 切換是指將當(dāng)前正在進(jìn)行通話的移動(dòng)用戶與基站之間的通信鏈路從當(dāng)前基站轉(zhuǎn) 移到另一基站而維持通信不中斷的過程。
[0004] 現(xiàn)有基于電平/功率的切換方法，要求在切換時(shí)有兩個(gè)基本條件:待切換的小區(qū)的 電平/功率要高于口限值;待切換小區(qū)的電平要高于前一小區(qū)電平/功率若干分貝。運(yùn)類切 換方法，由于環(huán)境變化或干擾的影響，會(huì)使待切換小區(qū)的電平/功率要么不會(huì)高于口限值， 要么不會(huì)高于前一小區(qū)電平/功率，運(yùn)樣，就產(chǎn)生掉話。
[0005] 現(xiàn)有的基于質(zhì)量切換的方法，是由于當(dāng)前小區(qū)的無線覆蓋質(zhì)量太差，因此，無論下 一個(gè)切換小區(qū)的無線覆蓋情況如何，也進(jìn)行強(qiáng)制切換，運(yùn)就導(dǎo)致根本無法保證切換后的無 線覆蓋質(zhì)量，尤其是邊緣覆蓋。此外，移動(dòng)速度越高則穿越重疊區(qū)的時(shí)間越短，當(dāng)移動(dòng)臺(tái)穿 越重疊區(qū)的時(shí)間小于系統(tǒng)處理切換所需最小時(shí)延時(shí)，使用運(yùn)類方法的切換過程無法完成， 導(dǎo)致掉話。
[0006] 現(xiàn)有的基于衛(wèi)星通信或GPS導(dǎo)航的位置信息的切換，在列車經(jīng)過高速鐵路諸如隧 道或帶有雨篷的大型編組場、車站時(shí)是無法進(jìn)行定位的；即使使用了慣性導(dǎo)航技術(shù)，定位精 度會(huì)較差;如果使用諸如直放中繼站作為地面通信切換手段時(shí)，除了帶來很高的費(fèi)用和維 護(hù)問題，還會(huì)在進(jìn)行衛(wèi)星或?qū)Ш叫盘?hào)切換到地面網(wǎng)絡(luò)時(shí)帶來較大的時(shí)延，運(yùn)也會(huì)顯著影響 切換成功率。此外，運(yùn)類技術(shù)對(duì)于一定位置的接收?qǐng)鰪?qiáng)判斷是靠路測或基于傳統(tǒng)的鏈路預(yù) 算模型進(jìn)行計(jì)算，精度差。因此，運(yùn)類方法也不適合應(yīng)用具有高速移動(dòng)復(fù)雜場景特征的高速 鐵路等軌道交通場景中。
[0007] 并且，現(xiàn)有的切換技術(shù)都是在切換的位置，即"切換觸發(fā)點(diǎn)"處才開始進(jìn)行切換判 斷，發(fā)起切換判決等流程，容易產(chǎn)生切換中斷的現(xiàn)象，通信質(zhì)量難W保證，且耗費(fèi)時(shí)間較多。 [000引因此，研究適于高速移動(dòng)環(huán)境的快速、可靠的切換算法，為列車控制系統(tǒng)提供可靠 的列車控制信息，為乘客提供高質(zhì)量的隨時(shí)隨地的寬帶網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，對(duì)于未來軌道交通系統(tǒng) 的建設(shè)和發(fā)展具有重大意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于提供一種軌道交通高速移動(dòng)環(huán)境下基于信道信息的切換方法， W在高速移動(dòng)的場景下實(shí)現(xiàn)快速、平滑、可靠的切換。
[0010]為達(dá)至化述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：
[0011] -種軌道交通高速移動(dòng)環(huán)境下基于信道信息的切換方法，包括W下步驟：
[0012] S1、設(shè)定列車的預(yù)測切換位置，并計(jì)算所述預(yù)測切換位置與待切換基站之間的距 離；
[0013] S2、根據(jù)計(jì)算出的所述距離W及所述預(yù)測切換位置對(duì)應(yīng)的信道模型，計(jì)算所述預(yù) 測切換位置的路徑損耗；
[0014] S3、根據(jù)所述路徑損耗計(jì)算列車到達(dá)所述預(yù)測切換位置處的接收信號(hào)場強(qiáng)；
[0015] S4、判斷所述接收信號(hào)場強(qiáng)是否達(dá)到預(yù)設(shè)口限；
[0016] S5-1、若所述接收信號(hào)場強(qiáng)大于或等于所述預(yù)設(shè)口限，則進(jìn)行切換準(zhǔn)備，W使得列 車達(dá)到所述預(yù)測切換位置時(shí)切換到所述待切換基站；
[0017] S5-2、若所述接收信號(hào)場強(qiáng)小于所述預(yù)設(shè)口限，則重復(fù)步驟Sl至步驟S4,直至所述 接收信號(hào)場強(qiáng)達(dá)到所述預(yù)設(shè)口限為止。
[0018] 優(yōu)選地，步驟Sl包括：
[0019] 獲取列車與當(dāng)前基站之間的距離化；
[0020] 根據(jù)W下公式(1)計(jì)算所述預(yù)測切換位置與待切換基站之間的距離化：
[0021] Ds = D-DrDp (1)
[0022] 其中，D為所述當(dāng)前基站與所述待切換基站之間的距離，Dp為列車與所述預(yù)測切換 位置之間的距離。
[0023] 優(yōu)選地，設(shè)定所述預(yù)測切換位置后，列車與所述預(yù)測切換位置之間的距離Dp在 IOOm-SOOm之間。
[0024] 優(yōu)選地，獲取列車與當(dāng)前基站之間的距離化的步驟包括：
[0025] 獲取應(yīng)答器與當(dāng)前基站之間的距離化D;
[00%] 測量列車與所述應(yīng)答器的相對(duì)距離Dr;
[0027]列車與當(dāng)前基站之間的距離化等于化D與Dr之和。
[00%]優(yōu)選地，采用輪軌測距儀測量列車與所述應(yīng)答器的相對(duì)距離Dr。
[0029] 優(yōu)選地，在步驟S2中，根據(jù)W下公式(2)計(jì)算所述路徑損耗：
[0030] PL(dB)=A+Blogi〇 化 2) (2)
[0031] 其中，PL(地)為所述路徑損耗，化為所述預(yù)測切換位置與待切換基站之間的距離， 當(dāng)所述信道模型分別為高架橋、路壁、車站、隧道、城區(qū)、郊區(qū)、鄉(xiāng)村及河流時(shí)，A和B為與所述 信道模型相對(duì)應(yīng)的固定參數(shù)。
[0032] 優(yōu)選地，在步驟S2中，根據(jù)W下公式(3)計(jì)算所述路徑損耗：
[0033] PL(dB)= Ai+74.5 化 26.161ogi〇(f)-13.821ogi〇 化 b)
[0034] (3)
[003引-3.21ogi0( 11.75hm)2+[44.9-6.551ogi0(hb)+ A 2] logi〇(D2)
[0036]其中，f為工作頻率，hb和hm分別表示所述待切換基站天線的有效高度和列車天線 的有效高度，化為所述預(yù)測切換位置與待切換基站之間的距離，當(dāng)所述信道模型分別為高 架橋、路壁、車站、隧道、城區(qū)、郊區(qū)、鄉(xiāng)村及河流時(shí)，Al和A 2為與所述信道模型相對(duì)應(yīng)的固 定參數(shù)。
[0037]優(yōu)選地，在步驟S3中，根據(jù)W下公式(4)計(jì)算列車到達(dá)所述預(yù)測切換位置處的接收 信號(hào)場強(qiáng)：
[003 引 PR = P^(I^L+LBTX+LMRX+F^Gb-Gm) (4)
[0039] 其中，扣為列車到達(dá)所述預(yù)測切換位置處的接收信號(hào)場強(qiáng)，Pt為所述待切換基站發(fā) 射機(jī)的發(fā)射功率JL為所述路徑損耗，Lbtx為所述待切換基站發(fā)射鏈路的器件損耗，Lmrx為列 車接收鏈路的器件損耗，F(xiàn)t為保留總裕度，(?和Gm分別表示所述待切換基站天線增益和移動(dòng) 臺(tái)天線增益。
[0040] 優(yōu)選地，所述保留總裕度Ft通過W下公式巧)計(jì)算：
[0041] Ft=Lsf+Lmp+U*+Lit+Loa+Ltc (5)
[0042]其中，Lsf為陰影衰落裕度，Lmp為多徑衰落裕度，Lhm為高速移動(dòng)衰落裕度，Lit為干擾 裕度，Loa為器件老化裕度，Lt功列控業(yè)務(wù)裕度。
[0043] 優(yōu)選地，所述預(yù)設(shè)口限為-85地。
[0044] 本發(fā)明具有W下有益效果：
[0045] 本發(fā)明基于針對(duì)軌道交通場景建立的信道模型進(jìn)行預(yù)測，在列車到達(dá)"切換觸發(fā) 點(diǎn)"之前就能預(yù)測出要進(jìn)行切換的預(yù)測切換位置，從而使列車在到達(dá)該預(yù)測切換位置之前 就準(zhǔn)備切換流程，給切換過程預(yù)留出更多時(shí)間，使得在高速移動(dòng)復(fù)雜場景下能實(shí)現(xiàn)快速、平 滑、可靠的切換，運(yùn)對(duì)于高速移動(dòng)環(huán)境具有十分重要的意義。
【附圖說明】
[0046] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0047] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例所提供的切換方法的流程圖；
[0048] 圖2是軌道交通專用移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)鏈狀覆蓋示意圖；
[0049] 圖3是圖2所示實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)過程的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0050] 為了更清楚地說明本發(fā)明，下面結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說 明。附圖中相似的部件W相同的附圖標(biāo)記進(jìn)行表示。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，下面所具體 描述的內(nèi)容是說明性的而非限制性的，不應(yīng)W此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0051] 本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種軌道交通高速移動(dòng)環(huán)境下基于信道信息的切換方法， 如圖1所示，所述切換方法包括W下步驟：<