CN102281547B - 节点覆盖组合装置及节能降噪通信覆盖系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种节能降噪通信覆盖系统，其包含多个节点覆盖组合装置，该装置包括：雷达探测装置，用于检测一有限区域内的交通工具的在位状态并将之形成探测信息数据信号；射频拉远单元，用于实现对所述有限区域的信号覆盖，具有下行链路和上行链路，以及控制单元，其依据所述探测信息数据信号识别到所述在位状态为在位/离位时，发送信号开启/关闭所述下行链路和上行链路。各射频拉远单元在交通工具在位时还将所述探测信息数据信号传送给交通工具行驶方向上的下一射频拉远单元。本发明通过基于节点本身的改进实现对射频拉远单元的下行和上行链路的开关控制，系统化地对整个覆盖系统的智能化开启或关断操作加以具体实现。
Description
【技术领域】
本发明涉及移动通信系统的有效覆盖技术，尤其涉及一种节点覆盖组合装置，同时涉及一种适用于交通线路应用场景的节能降噪通信覆盖系统。
【背景技术】
高速铁路的移动通信信号的覆盖技术已成功实施并应用。中国在高铁技术上的突飞猛进，中国专利局专利数据库中相应出现大量的涉及对高铁沿线进行信号覆盖的技术方案。
上述这些高铁场景所适用的覆盖的技术方案中，均是沿轨道的沿伸方向间隔一定的距离设置一个射频拉远单元，并在一个区段内将多个射频拉远单元经一近端接入单元与一个基站相连接。显然，沿着千余公里的轨道前进，会发现大量的射频拉远单元的存在。这些射频拉远单元不停地向空中发射满足通信需求的高功率的信号，以使疾驰而来且稍纵即逝的列车上的人群能正常保持与外界的通信。绝大多数时间中，射频拉远单元的当前覆盖区域内没有列车存在时，该射频拉远单元的信号并不会被利用。
大量的这样的绝大多数时间没有被利用的射频拉远单元造成了能量的巨大浪费，不符合节能、减排、低碳等环保精神。同时，大量的射频拉远单元也引起近端接入单元的较大的上行底噪，而近端机的上行底噪直接影响基站进行信号接收的灵敏度。
【发明内容】
本发明的一个目的在于提供一种节点覆盖组合装置，以便实现移动通信覆盖系统节点实现对其交通线路运行情况的智能检测，并据此实现节能、降噪的自适应调节。
本发明的另一目的在于提供一种节能降噪通信覆盖系统，以便适应具体通信需求智能化控制信号链路的通断，以达到节能降噪的效果。
为实现本发明的目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的节点覆盖组合装置，其包括：
雷达探测装置，用于检测一有限区域内的交通工具的在位状态并将之形成探测信息数据信号发送给射频拉远单元的控制单元；
射频拉远单元，用于实现对所述有限区域的信号覆盖，具有分别用于完成信号下行和上行的下行链路和上行链路，以及：
控制单元，其依据所述探测信息数据信号识别到所述在位状态为在位/离位时，发送信号开启/关闭所述下行链路和上行链路。
所述雷达探测装置生成的探测信息数据信号中包含交通工具的运行速度，控制单元依据该探测信息数据信号识别出该运行速度，当运行速度在预设的延迟时间内持续小于某个预设的门限值时，方才关闭所述下行链路和上行链路。
所述雷达探测装置生成的探测信息数据信号中包含交通工具的运行速度，控制单元依据该探测信息数据信号识别出该运行速度，当运行速度大于某个预设的门限值时，方才开启所述下行链路和上行链路。
所述雷达探测装置的探测信息数据信号所包含的运行速度直接表征了所述在位状态，当该速度为零时，表征该在位状态为离位，否则，表征该在位状态为在位。
较佳的，所述雷达探测装置集成于射频拉远单元中，成为射频拉远单元的一个构件。
本发明的节能降噪通信覆盖系统，其包括：
沿既定交通线路分布设置的多个射频拉远单元，每个射频拉远单元具有用于实现该轨道的一个有限区域的下行/上行信号覆盖的下行/上行链路；
为每一射频拉远单元单独配置的多个雷达探测装置，用于检测与其对应配置的射频拉远单元的所述有限区域内的交通工具的在位状态并将之形成探测信息数据信号发送给射频拉远单元的控制单元；
所述射频拉远单元中的控制单元，其依据该探测信息数据信号识别到所述在位状态为在位/离位时，开启/关闭射频拉远单元的下行链路和上行链路。
所述多个射频拉远单元中，依其空间位置关系，每相邻近的若干个射频拉远单元构成一组与一个基带处理单元相组网并经该基带处理单元与基站相连接。所述相组网的基带处理单元与若干射频拉远单元之间以菊花链、星型、环型中的任意一种拓扑实现组网。所述雷达探测装置的探测信息数据信号包含交通工具的运行速度，该运行速度直接表征了所述在位状态，当该运行速度为零时，表征该在位状态为离位，否则，表征该在位状态为在位；此外，该探测信息数据信号所包含的运行速度还表征了交通工具的行驶方向，运行速度为正值和负值分别表征交通工具正向和反向行驶。所述射频拉远单元的控制单元依据该探测信息数据信号识别到该行驶方向后同时将所述探测信息数据信号发送给在空间位置关系上紧邻的下一射频拉远单元以供其控制单元提前开启下行链路和上行链路。所述雷达探测装置生成的探测信息数据信号中包含交通工具的运行速度，控制单元依据该探测信息数据信号识别出该运行速度，当运行速度大于某个预设的门限值时，方才开启所述下行链路和上行链路。
所述雷达探测装置生成的探测信息数据信号中包含交通工具的运行速度，控制单元依据该探测信息数据信号识别出该运行速度，当运行速度在预设的延迟时间内持续小于某个预设的门限值时，方才关闭所述下行链路和上行链路。
较佳的，所述射频拉远单元所覆盖的所述有限区域呈扇形。所述雷达探测装置的扫描方向与所述交通线路之间形成一固定夹角。
与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：
1、利用雷达探测装置进行交通工具在位状态检测，当交通工具离位即不在位时，关闭当前射频拉远单元的下行链路，使射频拉远单元停止对其所覆盖的有限区域的信号覆盖，从而大大降低射频拉远单元的闲时功耗；而当交通工具在位时，则开启下行链路，使得射频拉远单元对其所覆盖的有限区域信号正常的信号覆盖，确保交通工具所在的轨道、公路、航线等线路上的移动通信信号的正常辐射，确保交通工具内移动台的正常使用。
2、同理，当交通工具在位时，开启射频拉远单元的上行链路以确保交通工具内的移动台与移动通信基站的正常互联，而在交通工具离位时，则通过关闭射频拉远单元的上行链路以降低与射频拉远单元组网的基带处理单元的底噪大大降低，从而改善基带处理单元对与之连接的基站的接收信号灵敏度的影响，在节能的同时进一步从技术上优化了移动通信系统的电气性能。
3、应用了本发明的在位检测技术的覆盖系统不仅适用于高铁火车轨道，也可广泛应用于汽车所行驶的公路、运输船舶的航线等应用场景，实施本发明的覆盖系统的交通工具线路，显然能从总体上极大幅度地降低功耗和底噪，起到节能、减排、低碳等环保目的，并且，显而易见的，在实施成本上，也为运营商带来了巨大的经济效益。
【附图说明】
图1为本发明的节点覆盖组合装置的原理示意图，
图2为本发明的节能降噪通信覆盖系统及其应用场景的原理示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明：
请参阅图1，本发明的节点覆盖组合装置由射频拉远单元1和雷达探测装置3组合而成。
所述的射频拉远单元1，其内部通过双工器、环行器之类的分离器件21、22将通信信号链路分离为下行链路11和上行链路12，以分别传输并处理下行信号和上行信号。射频拉远单元1通过其采用定向天线的天馈单元5向一个扇形的有限区域72(参阅图2)提供信号的覆盖，既通过天馈单元5向该有限区域72辐射下行信号，也通过天馈单元5接收在该有限区域72的移动台发射的上行信号。当然，与射频拉远单元1相连接的天馈单元5也可以采用全向天线，本领域技术人员应当知晓此一变化。所述有限区域72应是空间中的三维区域，而不应被理解为平面区域。
所述的射频拉远单元1，具有一控制单元10，该控制单元10同时与下行链路11和上行链路12相连接，可以通过发送信号给所述下行链路11和上行链路12，以指示下行链路11和上行链路12的开启或关闭。该控制单元10还与所述雷达探测装置3相连接，以便接收雷达探测装置3生成的探测信息数据信号。
所述的射频拉远单元1，其一端如前所述与天馈单元5相连接，另一端用于与基带处理单元BBU(参阅图2)相连接，以便实现与基带处理单元BBU之间的信号交互，而其下行信号和上行信号则在基带处理单元BBU中做基带处理。
所述的雷达探测装置3，面向所述射频拉远单元1所覆盖的有限区域72的一个既定方向进行扫描，并根据多普勒频移原理得出该有限区域72内的交通工具的在位状态和行驶方向等信号，将这些信息以探测信息数据信号的形式传输给所述射频拉远单元1的控制单元10。
具体而言，把所述的雷达探测装置3的扫描方向确定在该有限区域72范围之内，将该扫描方向和交通工具的运行线路均抽象为直线。设雷达探测装置3的天线的辐射方向71与交通工具运行的线路8之间形成一夹角θ，雷达探测装置3经其天线发射的信号的频率为f0，多普勒雷达测速的原理基于多普勒效应：移动中的物体对于雷达波的反射频率与原频率之间存在一个差值，根据该差值的大小就能确定移动物体相对于雷达源的移动速度；当移动物体远离雷达源时，反射频率小于原频率，差值为负；当移动物体开向雷达源时，反射频率大于原频率，差值为正；因此有：
fd＝f1-f0＝2＊(V＊cosθ)＊f0/c (1)
公式(1)中，f1代表雷达反射信号频率，单位Hz；f0代表雷达发射信号频率，单位Hz；v代表交通工具行驶速度，差值为正时代表行驶方向从左向右，为负时代表行驶方向从右向左，单位m/s(米/秒)；θ代表雷达探测装置3发射的信号与交通工具的行驶线路之间形成的夹角，单位度(°)；v*cosθ代表交通工具行驶速度v在向雷达源方向的矢量速度分量；c代表光速，为常数，约为3.0*108m/s；fd代表雷达反射信号与发射信号的差值，单位Hz。
依据上述公式(1)，雷达探测装置3即可计算出交通工具的运行速度，该运行速度表征了交通工具的多种特性，包括在位状态、行驶方向等。具体而言，当v＝0时，fd＝0，即可知交通工具没有在该有限区域72中行驶，即交通工具不在位，反之，则交通工具在位；在交通工具在位的前提下，则当v＞0时，表明交通工具朝一个方向例如正向行驶，反之，当v＜0时，则交通工具的行驶方向与前者相反，即反向行驶。
雷达探测装置3计算得出交通工具的运行速度、在位状态以及行驶方向后，将这些信息形成探测信息数据信号发送给射频拉远单元1的控制单元10做进一步的处理。当然，因为运行速度表征了在位状态和行驶方向，探测信息数据信号也可以仅仅包含所述运行速度以提供给所述射频拉远单元1自行计算出运行速度、在位状态以及行驶方向等信息。可见，雷达探测装置3与控制单元10之间的功能划分是非常灵活的，不应受某种具体实施方式的限制，而应由本领域技术人员参阅本发明后灵活而不必经创造性劳动得出。
所述射频拉远单元1的控制单元10接收到该雷达探测装置3传输来的探测信息数据信号后，无论是依据探测信息数据信号直接得出还是依据探测信息数据信号自行计算得出，均是将探测信息数据信号中所包含的涉及交通工具的在位状态、行驶速度和行驶方向等信息解析出来。获得这些信息后，控制单元10进而针对如下两种情况做进一步的处理：
1)当控制单元10识别到交通线路8上的交通工具在位状态为离位也即不在位或者交通工具的运行速度在预设的延迟时间内持续小于某个预设的关闭门限值时，控制单元10即发送关断信号给其所属射频拉远单元1的下行链路11和上行链路12，使下行链路11和上行链路12关断。
2)当控制单元10识别到交通线路8上的交通工具在位状态为在位或者交通工具的运行速度大于某个预设的门限值时，控制单元10即发送开启信号给其所属的射频拉远单元1的下行链路11和上行链路12，使下行链路11和上行链路12开启。
由此可见，本发明的节点覆盖组合装置可以实现对某一特定区域的交通工具的在位检测，从而确定开启或关闭其信号覆盖，从而达到智能化自动控制该装置的整体功耗的目的，同时还可降低上行噪声达到提高基站9接收灵敏度的目的。
结合交通工具运行线路的特点，诸如高铁轨道、公路、固定航线等，其具有固定的线路，在这样的线路中可以布置多个所述的节点覆盖组合装置并对其协作功能进行完善以构成本发明的节能降噪通信系统。
请参阅图2，本发明的节能降噪通信系统由多个射频拉远单元RRU1、RRU2、RRU3、RRU4沿交通线路8一字排开分布设置，其中，为了实现系统化覆盖，每间隔一段距离，将该距离内的所有依次相邻的射频拉远单元RRU1、RRU2、RRU3、RRU4组成一组，与同一基带处理单元BBU相连接，构成一个射频拉远系统，沿着交通线路8布置有多个射频拉远系统。由此，每个射频拉远系统中，基带处理单元BBU在与其连接的各射频拉远单元1与基站9之间实现信号中继，各射频拉远单元RRU1、RRU2、RRU3、RRU4之间由于实现了组网而具备相互通信的能力。典型地，各射频拉远单元RRU1、RRU2、RRU3、RRU4与基带处理单元BBU之间可以以菊花链、星型、环型、任意两种前述方式的混合等进行组网。
请回顾图1，考虑到产品的集成度，在每一个节点覆盖组合装置中，将雷达探测装置3集成于射频拉远单元1中，使雷达探测装置3成为射频拉远装置的一个构件，则每个节点覆盖组合装置即代表一个以特定网络拓扑接入基带处理单元BBU的节点。
请继续参阅图2，以交通线路8为高铁双向轨道为例，在双向轨道的一侧布置多个由基带处理单元BBU和射频拉远单元RRU1、RRU2、RRU3、RRU4组成的射频拉远系统，每个射频拉远系统的多个射频拉远单元RRU1、RRU2、RRU3、RRU4依次间隔地布置在高铁轨道8的同一侧，每个射频拉远单元RRU1、RRU2、RRU3、RRU4的天线以扇形覆盖包含轨道8在内的一个有限区域72(以RRU1所在的有限区域为代表进行说明)，所述雷达探测装置3则以一定的角度朝向高铁轨道扫描，并且雷达探测装置3的扫描方向不超过该有限区域72。由此，当列车驶经该有限区域72时，射频拉远单元RRU1相连的雷达探测装置3能准确探测到其在位状态、运行速度以及行驶方向等特征，形成探测信息数据信号发送给射频拉远单元RRU1的控制单元10。该控制单元10则据该探测信息数据信号做进一步的处理，以便视具体情况开启或关闭其所属的射频拉远单元RRU1的下行链路11和上行链路12。
为了实现射频拉远系统中相邻各节点之间的协作，在节能降噪通信覆盖系统中的每个射频拉远单元RRU1、RRU2、RRU3、RRU4，其控制单元10在收到雷达探测装置3的探测信息数据信号后，除了对自身所属射频拉远单元的下行链路11和上行链路12进行开关控制外，还将该探测信息数据信号传送给列车行驶方向上的下一个紧邻的射频拉远单元(例如RRU1传递给RRU2)的控制单元10。该下一紧邻的射频拉远单元RRU2的控制单元10收到上一射频拉远单元RRU1发送来的，以与前一射频拉远单元RRU1同样的方式按需决定开启或关闭其下行链路11和上行链路12。以此类推，便能使节能降噪通信覆盖系统在同一射频拉远系统的多个射频拉远单元RRU1、RRU2、RRU3、RRU4中，在列车即将到来时，实现对列车即将进入的有限区域72的提前信号覆盖，确保列车内移动台与移动通信系统的信号的无缝连接。
如前所述，为了确保当前射频拉远单元RRU1对其有限区域72的信号的持续有效覆盖，需为其设定一个预设的延迟时间，这个延迟时间通常决定于列车行驶速度和其长度，可以由本领域技术人员简单计算后得出。
请注意每个射频拉远单元1的下行链路11和上行链路12的开启和关闭条件中，需要为其对应预设开启门限值和关闭门限值，这两个值取决于列车的运行速度，可由本领域技术人员依据经验而确定。
综上所述，本发明通过射频拉远单元结合雷达探测装置智能化地判断交通工具的行驶状态，实现了对射频拉远单元下行链路和上行链路的智能化开启或关断操作；并且，通过基于节点本身的改进，自然构成了对整个射频拉远系统的协作关系的优化，系统化地对智能化开启或关断操作加以具体实现。
本发明尽管只给出以上实施例，但是，本领域内普通技术人员在通读本说明书后，结合公知常识，应能联想到更多的具体实施方式，但是这样的具体实施方式并不超脱本发明权利要求的精神，任何形式的等同替换或简单修饰均应视为被本发明所包括的实施例。
Claims (10)
1.一种节点覆盖组合装置，其特征在于，其包括：
雷达探测装置，用于检测一有限区域内的交通工具的在位状态并将之形成探测信息数据信号发送给射频拉远单元的控制单元；
射频拉远单元，用于实现对所述有限区域的信号覆盖，具有分别用于完成信号下行和上行的下行链路和上行链路，以及：
控制单元，其依据所述探测信息数据信号识别到所述在位状态为在位/离位时，发送信号开启/关闭所述下行链路和上行链路；
所述雷达探测装置生成的探测信息数据信号中包含交通工具的运行速度，控制单元依据该探测信息数据信号识别出该运行速度，当运行速度在预设的延迟时间内持续小于某个预设的门限值时，方才关闭所述下行链路和上行链路；当运行速度大于某个预设的门限值时，方才开启所述下行链路和上行链路。
2.根据权利要求1所述的节点覆盖组合装置，其特征在于，所述雷达探测装置的探测信息数据信号所包含的运行速度直接表征了所述在位状态，当该速度为零时，表征该在位状态为离位，否则，表征该在位状态为在位。
3.根据权利要求1或2所述的节点覆盖组合装置，其特征在于，所述雷达探测装置集成于射频拉远单元中，成为射频拉远单元的一个构件。
4.一种节能降噪通信覆盖系统，其特征在于，其包括：
沿既定交通线路分布设置的多个射频拉远单元，每个射频拉远单元具有用于实现交通线路轨道的一个有限区域的下行/上行信号覆盖的下行/上行链路；
为每一射频拉远单元单独配置一个雷达探测装置，用于检测与其对应配置的射频拉远单元的所述有限区域内的交通工具的在位状态并将之形成探测信息数据信号发送给射频拉远单元的控制单元；
所述射频拉远单元中的控制单元，其依据该探测信息数据信号识别到所述在位状态为在位/离位时，开启/关闭射频拉远单元的下行链路和上行链路；
所述雷达探测装置生成的探测信息数据信号中包含交通工具的运行速度，控制单元依据该探测信息数据信号识别出该运行速度，当运行速度在预设的延迟时间内持续小于某个预设的门限值时，方才关闭所述下行链路和上行链路；当运行速度大于某个预设的门限值时，方才开启所述下行链路和上行链路。
5.根据权利要求4所述的节能降噪通信覆盖系统，其特征在于，所述多个射频拉远单元中，依其空间位置关系，每相邻近的若干个射频拉远单元构成一组与一个基带处理单元相组网并经该基带处理单元与基站相连接。
6.根据权利要求5所述的节能降噪通信覆盖系统，其特征在于，所述相组网的基带处理单元与若干射频拉远单元之间以菊花链、星型、环型中的任意一种拓扑实现组网。
7.根据权利要求5所述的节能降噪通信覆盖系统，其特征在于，所述雷达探测装置的探测信息数据信号包含交通工具的运行速度，该运行速度直接表征了所述在位状态，当该运行速度为零时，表征该在位状态为离位，否则，表征该在位状态为在位；此外，该探测信息数据信号所包含的运行速度还表征了交通工具的行驶方向，运行速度为正值和负值分别表征交通工具正向和反向行驶。
8.根据权利要求7所述的节能降噪通信覆盖系统，其特征在于，所述射频拉远单元的控制单元依据该探测信息数据信号识别到该行驶方向后同时将所述探测信息数据信号发送给在空间位置关系上紧邻的下一射频拉远单元以供其控制单元提前开启下行链路和上行链路。
9.根据权利要求4至8中任意一项所述的节能降噪通信覆盖系统，其特征在于，所述射频拉远单元所覆盖的所述有限区域呈扇形。
10.根据权利要求4至8中任意一项所述的节能降噪通信覆盖系统，其特征在于，所述雷达探测装置的扫描方向与所述交通线路之间形成一固定夹角。
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