CN109755751A

CN109755751A - 可实现地铁场景5g网络mu-mimo的新型泄漏电缆

Info

Publication number: CN109755751A
Application number: CN201910214951.1A
Authority: CN
Inventors: 苏华强; 韦春丽
Original assignee: RUNJIAN COMMUNICATION Co Ltd
Current assignee: RUNJIAN COMMUNICATION Co Ltd
Priority date: 2019-03-20
Filing date: 2019-03-20
Publication date: 2019-05-14

Abstract

本发明涉及一种可实现地铁场景5G网络MU‑MIMO的新型泄漏电缆，沿着泄漏电缆的轴向，将电缆分为若干段分别开设槽孔，相邻两段电缆开设的槽孔方向排列不同，使相邻两段电缆辐射的信号波束相互垂直相交。本发明通过对辐射型或泄漏型泄漏电缆使用新型开槽工艺，使泄漏信号能分段地以不同的极向方向进行覆盖，相邻两段信号的波束相互垂直相交，利用两个极化波束信号的正交性，在地铁无法布置大规模阵列天线的场景下，实现MU‑MIMO的应用。

Description

可实现地铁场景5G网络MU-MIMO的新型泄漏电缆

技术领域

本发明涉及无线信号传输领域，具体涉及一种可实现地铁场景5G网络MU-MIMO的新型泄漏电缆。

背景技术

随着移动通信网络的快速发展，随时随地通信的需求已遍布生活各个领域。在乘坐城市轨道交通(地铁)时保证手机网络正常使用，已成为通信网络建设及地铁建设都必须考虑和实现的问题。地铁多为封闭式环境，轨道站台站厅、区间隧道内各种无线信号几乎均为盲区；无线信号在隧道场景中传输容易产生快衰落。且地铁列车车体、站台两侧安全屏蔽门会对无线信号产生严重的屏蔽。作为重要的城市交通工具，城市轨道交通的用户人流量大，特别是上下班高峰期，具有非常高的突发业务量。为保证这类区域中的无线通信质量，通常用泄漏同轴电缆代替传统的天线。

泄漏同轴电缆遵循特定的电磁场理论，沿着同轴电缆的外部导体周期性或非周期性配置狭窄的槽孔而形成，其结构如图1所示，沿着同轴电缆轴向的每一个槽孔都是一个电磁辐射源，电信号在该电缆中传输的同时，能把电磁能量的一部分按要求从槽孔以电磁波的形式沿线均匀地放射到周围的外部空间。

泄漏电缆按场强辐射模式大致可分为三类：耦合型、辐射型和泄漏型。

(1)耦合型泄漏电缆如图2所示，外部导体上开的槽孔的间距远小于工作波长。电磁场通过小孔衍射，激发电缆外部导体外部电磁场，因而外部导体的外表有电流，于是存在电磁辐射。电磁能量以同心圆的方式扩散在电缆周围，无方向性。耦合型泄漏电缆的特点是：径向的场强作用距离较短，空间损耗大，因此耦合损耗大，辐射场强小、波动大；使用频带宽，无谐振频率，设计和使用过程中不必考虑谐振点的影响；由于场强辐射无方向性的特点，开槽的方向不影响接收场强的大小。

(2)辐射型泄漏电缆如图3所示，外部导体上开的槽孔的间距与波长(或半波长)相当，其槽孔结构使得在槽孔处信号产生同相迭加。唯有非常精确的槽孔结构和对于特定的窄频段才会产生同相迭加。辐射型泄漏电缆的特是：径向的场强作用距离较大，空间损耗小，因此耦合损耗小，辐射场强大、波动小；使用频带相对较窄，有谐振频率，设计和使用过程中必须考虑谐振频点的影响；电缆敷设过程中槽孔的方向对场强影响较大。

(3)泄漏型泄漏电缆如图4所示，外部导体的开槽方式与辐射型类似，不同之处在于它的外部导体由泄漏段和非泄漏段相间组成。泄漏段相当于天线，只有小部分能量转换为辐射能。非泄漏段相当于馈线，有着与普通同轴线相同的作用。合理选择泄漏段之间的距离或非泄漏段的长度，可以达到对不同频段泄漏辐射的效果。

不论耦合型、辐射型或泄漏型泄漏电缆，泄漏电缆均以相同的槽孔或单个槽孔周期变化方式开槽，辐射信号均以特定一个方向或全方向的信号波束进行覆盖，在地铁相对较小的车厢空间内，用户的信道模型基本相同，移动通信网络下的MU-MIMO功能无法正常应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对上述现有泄露电缆存在的不足，通过对辐射型或泄漏型泄漏电缆使用新型开槽工艺，使泄漏信号能分段的以不同的极向方向进行覆盖，在地铁无法布置大规模阵列天线的场景下，实现MU-MIMO的应用。

本发明以如下技术方案解决上述技术问题：

一种可实现地铁场景5G网络MU-MIMO的新型泄漏电缆，沿着泄漏电缆的轴向，将电缆分为若干段分别开设槽孔，相邻两段电缆开设的槽孔方向排列不同，使相邻两段电缆辐射的信号波束相互垂直相交。

所述相邻两段电缆开设的槽孔方向排列分别为+45°和-45°，使相邻两段电缆辐射的信号波束相互垂直正交。

所述的新型泄露电缆上开设的槽孔间距与信号波长或半波长相当。

所述的新型泄露电缆的每段电缆包括开设槽孔的泄露段以及没有开设槽孔的非泄露段。

所述的新型泄露电缆开设有槽孔的电缆长度与地铁单节车厢长度或车厢长度的整数倍相当。

本发明还要求保护所述新型泄露电缆在地铁场景中的应用。

本发明具备的有益效果如下：

(1)以±45°极化方式为例，波束按+45°、-45°双极化方向分段变化，每两段波束间相互垂直正交，可获得最大极化与分集接收增益，并有效控制波束辐射旁瓣。

(2)根据新型泄漏电缆的分段波束的相互垂直相交的特征，将一对+45°与-45°极化波束组合使用，获得分集与极化增益的同时，根据信号的正交性，地铁车厢内的不同位置的用户建立不同的信道模型概率将大幅提升，信道之间不相关，从而满足多用户空分复用(即MU-MIMO)的应用条件。

(3)5G网络技术将以4T4R天线为标配，即将进行的5G网络建设，地铁建设必将重新铺设泄漏电缆，此时应用新型泄漏电缆进行铺设，在满足5G网络其他基础功能应用的情况下，可同时解决现存的地铁无法使用MU-MIMO的问题，且不需再额外增加投资建设。

(4)新型泄漏电缆极化方向：每段波束除去+45°极化与-45°极化方向，可应用其他不同极化方向的波束，相邻段开槽的波束相互垂直相交，即可实现地铁场景的MU-MIMO应用。

(5)新型泄漏电缆极化方向分段开槽长度可根据实际制造工艺或需求进行调整，可以地铁单个车厢长度整数倍进行分段开槽，也可以不根据地铁车厢长度的整数倍为开槽长度，周期性地改变开槽孔，进而改变极化方向。

附图说明

图1是现有泄漏同轴电缆的结构示意图。

图2是现有耦合型泄漏电缆的辐射过程示意图。

图3是现有辐射型泄漏电缆的辐射过程示意图。

图4是现有泄露型泄漏电缆的辐射过程示意图。

图5是本发明实施例1所述的新型泄露电缆的辐射过程示意图。

图6是本发明实施例2所述的新型泄露电缆的辐射过程示意图。

图7是本发明实施例3所述的新型泄露电缆的辐射过程示意图。

图8是具体实施例所述的第一种新型电缆槽孔的波束辐射±45°方向的效果示意图。

图9是具体实施例所述的第二种新型电缆槽孔的波束辐射+40°与-50°方向的效果示意图。

图10是具体实施例所述的第二种新型电缆槽孔的波束辐射+30°与-60°方向效果示意图。

附图标记：1.电缆护套，2.外部导体，3.绝缘介质，4.内导体，5.槽孔；d.槽孔间距，L₁.泄露段电缆，L₂.非泄露段电缆，L.一段槽孔变化周期长度的电缆；a1.+45°极化方向，a2.-45°极化方向；b1.+40°极化方向，b2.-50°极化方向；c1.+30°极化方向，c2.-60°极化方向。

具体实施方式

下面将使用本领域技术人员向本领域的其它技术人员传达他们工作的实质所通常使用的术语来描述本方案的发明理念。然而，这些发明概念可体现为许多不同的形式，因而不应视为限于本方案中所述的实施例。提供这些实施例是为了使本方案内容更详尽和完整，并且向本领域的技术人员完整传达其包括的范围。也应注意这些实施例不相互排斥。来自一个实施例的组件、或参数可假设成在另一实施例中可存在或使用。在不脱离本方案实施例范围的情况下，可以用多种多样的备选和/或等同实现方式替代所示出和描述的特定实施例。本发明旨在覆盖本方案论述的实施例的任何修改或变型。对于本领域的技术人员而言明显可以仅使用所描述的方面中的一些方面来实践备选实施例。本方案出于说明的目的，在实施例中描述了特定的参数设置，然而，本领域的技术人员在没有这些特定细节的情况下，也可以实践备选的实施例。在其它情况下，可能省略或简化了众所周知的特征，以便不使说明性的实施例难于理解。

本发明所涉部分通信术语的说明：

1、波束赋形，是一种基于天线阵列的信号预处理技术，波束赋形通过调整天线阵列中每个阵元的加权系数产生具有指向性的波束，从而能够获得明显的阵列增益。

2、Massive MIMO，即大规模天线技术，是在基站收发信机上使用大数量(如64/128/256等)的阵列天线实现更大的无线数据流量和连接可靠性。能够通过不同的维度(空域、时域、频域、极化域等)提升频谱和能量的利用效率。

3、极化，天线的极化就是指天线辐射时形成的电场强度的方向。

4、天线增益，是指在输入功率相等的条件下，实际天线与理想的辐射单元在空间同一点处所产生的信号的功率密度之比。定量地描述一个天线把输入功率集中辐射的程度。

以下所述，仅是本发明较佳可行的实施示例，不能因此即局限本发明的权利范围，对熟悉本领域的技术人员来说，凡运用本发明的技术方案和技术构思做出的其他各种相应的改变都应属于在本发明权利要求的保护范围之内。

实施例1

如图5和图8所示，一种可实现地铁场景5G网络MU-MIMO的新型泄漏电缆，沿着泄漏电缆的轴向，将电缆分为若干段分别开设槽孔，相邻两段电缆L开设的槽孔方向排列分别为+45°极化方向a1、-45°极化方向a2，使相邻两段电缆辐射的信号波束相互垂直正交，且开设的槽孔间距d与信号波长或半波长相当。

实施例2

如图6所示，一种可实现地铁场景5G网络MU-MIMO的新型泄漏电缆，沿着泄漏电缆的轴向，将电缆分为若干段分别开设槽孔，相邻两段电缆L开设的槽孔方向排列分别为0°和90°，使相邻两段电缆辐射的信号波束相互垂直相交，且开设的槽孔间距d与信号波长或半波长相当。

实施例3

如图7所示，一种可实现地铁场景5G网络MU-MIMO的新型泄漏电缆，沿着泄漏电缆的轴向，将电缆分为若干段分别开设槽孔，相邻两段电缆L开设的槽孔方向排列分别为+45°和-45°，使相邻两段电缆辐射的信号波束相互垂直正交，且每段电缆L包括开设有槽孔的泄露段L₁以及没有开设槽孔的非泄露段L₂。

除上述实施例所示的槽孔方向排列方式，本发明还可应用其他不同极化方向的波束，只要使相邻每段电缆开槽的波束相互垂直相交即可。如图9所示的+40°极化方向b1、-50°极化方向b2，或者如图10所示的+30°极化方向c1、-60°极化方向c2，等。其中，±45°的极化波束的正交效果最佳，建议以该极化为优先选择。

本发明所述的新型泄漏电缆的开槽长度可根据实际制造工艺或需求进行调整，可以地铁单个车厢长度整数倍进行分段开槽，也可以不根据地铁车厢长度的整数倍为开槽长度，周期性地改变开槽孔，进而改变极化方向。但是以地铁单个车厢长度整数倍进行分段开槽时，地铁场景内的MU-MIMO应用更容易实现，建议以此方案为优先选择。

本发明的实施优势如下：

(1)本发明只需在泄漏电缆生产时进行开槽工艺改造即可，重新铺设5G网络泄漏电缆时直接更换，无需额外增加硬件设施，易实现，投资相对较小。

(2)无需增加容量载频，即可实现小区的容量提升，节省有限的载波资源。

(3)以低成本提升地铁场景MU-MIMO功能应用概率，提高资源利用率及基站吞吐率，提升地铁场景的用户网络体验。

Claims

1.一种可实现地铁场景5G网络MU-MIMO的新型泄漏电缆，其特征在于，沿着泄漏电缆的轴向，将电缆分为若干段分别开设槽孔，相邻两段电缆开设的槽孔方向排列不同，使相邻两段电缆辐射的信号波束相互垂直相交。

2.根据权利要求1所述的可实现地铁场景5G网络MU-MIMO的新型泄漏电缆，其特征在于，相邻两段电缆开设的槽孔方向排列分别为+45°和-45°，使相邻两段电缆辐射的信号波束相互垂直正交。

3.根据权利要求1所述的可实现地铁场景5G网络MU-MIMO的新型泄漏电缆，其特征在于，开设的槽孔间距与信号波长或半波长相当。

4.根据权利要求1所述的可实现地铁场景5G网络MU-MIMO的新型泄漏电缆，其特征在于，每段电缆包括开设槽孔的泄露段以及没有开设槽孔的非泄露段。

5.根据权利要求1所述的可实现地铁场景5G网络MU-MIMO的新型泄漏电缆，其特征在于，开设槽孔的电缆长度与地铁单节车厢长度或车厢长度的整数倍相当。

6.权利要求1-5所述的新型泄露电缆在地铁场景中的应用。