CN108989979B - 高铁毫米波通信的双车交会切换方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种高铁毫米波通信的双车交会切换方法。本发明方法解决了高铁毫米波基站和车载移动终端在复线轨道交会时，保持通信不中断的切换方法。该方法不仅适用于发送或接收频率相同的基站及高铁列车移动终端，也适用于发送或接收频率不相同的基站及高铁列车移动终端。

Description

高铁毫米波通信的双车交会切换方法
技术领域
本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种高铁毫米波通信的双车交会切换方法。
背景技术
高铁毫米波通信基站安装在铁路沿线，间距约1kM。高铁列车上部署有毫米波收发装置(车载移动终端)，不断与地面毫米波基站进行通信。通信过程中，高铁列车频繁从当前服务小区(基站)移动到相邻小区(基站)的覆盖范围，高铁列车与基站需要频繁的切换才能保持通信服务不中断。
当轨道上只有一个列车在运行时，接力切换、定向天线等技术可以解决高铁毫米波通信服务切换问题。然而在高铁复线下，往往存在2辆及以上的高铁列车同时运行。在双车交会时，如果所有基站及车载移动终端的发送或接收频率相同，将会产生同频干扰，造成通信异常。
发明内容
本发明提出了一种解决高铁毫米波基站和车载移动终端在复线轨道交会时，保持通信不中断的切换方法。该方法不仅适用于发送或接收频率相同的基站及高铁列车移动终端，也适用于发送或接收频率不相同的基站及高铁列车移动终端。
一种高铁毫米波通信的双车交会切换方法，具体步骤如下：
S1、在列车发射的传输信号中叠加全局基准时间作为时间信号，所述全局基准时间来源于上行通信链路中的数据链路控制层，所述数据链路控制层在每隔固定时间发射的空口信号帧中的帧头部添加一个计数字段作为全局基准时间，其中，每次发射一个空口信号帧，帧头计数字段累加1次；
S2、列车沿途所辖基站接收S1所述传输信号，并从Sl所述传输信号中解析出时间信号以及信号质量测量信息，所述信号质量测量信息来源于数据链路控制层发送的空口信号到达基站的天线端的信号强度，所述时间信号和信号质量测量信息由地面接收基站测量并通过地面网络上报给中央控制系统；
S3、中央控制系统汇集列车沿途所辖基站上报的信息，通过判断当前通信基站和切换基站所上报的信号质量测量信息变化趋势以及是否到达阈值来判断各个基站是否开启切换流程，若所述中央控制系统在当前统计时间窗口内根据信号质量测量信息确定不启动切换流程，则对列车沿途所辖各个基站通过地面网络汇集的时间信号和对应的信号质量测量信息进行存储和处理，同时对统计时间窗口进行滑动，若所述中央控制系统在当前统计时间窗口内确定启动切换流程，则在汇集存储的当前全局时间信号的基础上，根据信号质量测量情况计算沿途基站的统一切换时间，将统一切换时间通过中央控制系统告知列车沿途所辖基站，其中，所述阈值为经验值，所述不启动切换流程的条件为信号质量小于阈值，所述启动切换流程的条件为信号质量大于等于阈值；
S4、控制服务器通过中央控制系统调用设置隧道设备业务的数据通道，通过数据通道将消息发送给当前通信基站和切换基站，此时下行业务数据流指定流向切换，当前通信基站继续发射缓存中剩余数据，切换基站开启PA，其中，所述缓存为不启动切换流程时候存储的数据信息。
本发明的有益效果是：
所有基站及车载移动终端使用的频率资源一致，节约了频谱资源的同时成功解决两车交会同频干扰问题。
附图说明
图1为车载移动终端无线装置原理框图。
图2为车载移动终端无线装置安装方式。
图3是交会切换时通信链路示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行说明。
如图3所示：
(1)两车距离较远时，甲乙两车通过合适的天线与地面基站通信，采用接力切换方式进行切换。当高铁列车车载终端与地面基站切换时，要求高铁列车将为其服务的地面基站位置和高铁列车运行速度实时发回核心网。
(2)核心网根据甲乙两车发送回来的位置，判定当两车进入一定距离范围内，如果按照(1)中的方法，甲乙两列车都会向基站B进行切换。此时将会引起同频干扰，造成通信失败。本发明提出的方法，利用图1所示的天线设计结构，结合核心网的控制算法，可以解决同频干扰问题。具体如下：
核心网利用移动终端上报的位置和速度等信息，推算两车进入一定范围后，将同时向甲乙两车发送禁止向基站B完成接力切换命令和前向发送天线关闭命令。此时移动终端利用后向天线与当前通信基站进行双向通信，利用前向接收天线接收地面基站发送给移动终端的数据，如图3所示。保持了通信链路不会因为同频毫米波相互干扰造成的通信中断。
(3)两车保持(2)中的状态，继续移动。并利用前向接收天线实时分别测量甲乙两车各自前进方向基站B和C的信号强度以及基站B和基站A的信号强度等信息，与列车移动速度一起实时发送回核心网。核心网利用上报的数据推算列车位置远离一定距离时，发送允许切换命令。甲乙列车收到命令后，将甲乙两车的前向发送天线打开，按照切换算法将切换到A或C基站，然后各自按照(1)中的方法与地面基站进行通信。

Claims (1)

1.一种高铁毫米波通信的双车交会切换方法，其特征在于，具体步骤如下：
S1、在列车上安装用于发射传输信号的车载移动终端，所述车载移动终端包括安装在列车前端的前向天线、安装在列车后端的后向天线；在列车发射的传输信号中叠加全局基准时间作为时间信号，所述全局基准时间来源于上行通信链路中的数据链路控制层，所述数据链路控制层在每隔固定时间发射的空口信号帧中的帧头部添加一个计数字段作为全局基准时间，其中，每次发射一个空口信号帧，帧头计数字段累加1次；
S2、两车距离较远时，甲乙两车通过合适的天线与地面基站通信，采用接力切换方式进行切换；当高铁列车车载终端与地面基站切换时，要求高铁列车将为其服务的地面基站位置和高铁列车运行速度实时发回核心网；列车沿途所辖基站接收S1所述传输信号，并从S1所述传输信号中解析出时间信号以及信号质量测量信息，所述信号质量测量信息来源于数据链路控制层发送的空口信号到达基站的天线端的信号强度，所述时间信号和信号质量测量信息由地面接收基站测量并通过地面网络上报给中央控制系统；
S3、中央控制系统汇集列车沿途所辖基站上报的信息，通过判断当前通信基站和切换基站所上报的信号质量测量信息变化趋势以及是否到达信号质量的阈值来判断两车的切换基站是否开启切换流程；核心网利用移动终端上报的位置和速度信息，推算两车进入一定范围后，将同时向甲乙两车发送禁止向同一切换基站完成接力切换命令和前向发送天线关闭命令；此时移动终端利用后向天线与当前通信基站进行双向通信，利用前向接收天线接收地面基站发送给移动终端的数据；
若所述中央控制系统在当前统计时间窗口内根据信号质量测量信息确定不启动切换流程，则对列车沿途所辖各个基站通过地面网络汇集的时间信号和对应的信号质量测量信息进行存储和处理，同时对统计时间窗口进行滑动，
利用前向接收天线实时分别测量甲乙两车各自前进方向基站B和C的信号强度以及基站B和基站A的信号强度，与列车移动速度一起实时发送回核心网；核心网利用上报的数据推算列车位置远离一定距离时，发送允许切换命令；
其中，所述阈值为经验值，所述基站A、基站B和基站C依次排列，所述甲车和乙车为相向行驶的两辆列车，且甲车从基站A驶向基站B，乙车从基站C驶向基站B；
S4、甲乙列车收到命令后，将甲乙两车的前向发送天线打开，按照切换算法将切换到基站A或基站C，然后各自与地面基站进行通信；控制服务器通过中央控制系统调用设置隧道设备业务的数据通道，通过数据通道将消息发送给当前通信基站和切换基站，此时下行业务数据流指定流向切换，当前通信基站继续发射缓存中剩余数据，切换基站开启功率放大器PA，其中，所述缓存为不启动切换流程时候存储的数据信息。
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