CN110071753B - 轨道交通无线通信方法及系统 - Google Patents
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Abstract
一种轨道交通无线通信方法包括：连接支持多输入多输出通信方式的无线通信系统；通过水平极化的第一漏泄电缆及垂直极化的第二漏泄电缆传输所述支持多输入多输出通信方式的无线通信系统。本发明还提供了一种轨道交通无线通信系统。上述轨道交通无线通信方法及系统用作无线信号传输介质的两根漏泄电缆分别采用水平极化和垂直极化方式，从而使漏泄电缆之间的最小距离从4倍波长减小到2倍波长；另外，在无线信号较弱时可通过MIMO技术增加传输速率的效果，这样轨道交通全线路都能满足带宽的需求，克服了目前无线信号弱时速率反而降低的缺点，改善了MIMO传输效果。
Description
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种轨道交通无线通信方法及系统。
背景技术
在轨道交通中,为了实现线路的无线通信覆盖，采用的无线信号传输介质有天线、漏泄电缆、裂缝波导管等，其中最常用的是漏泄电缆。MIMO(Multi-Input Multi-Output，多输入多输出)技术在不增加频谱资源和无线设备发射功率的情况下，可以成倍的提高系统信道容量。
轨道交通线路的安装空间是有限的，且一般需要安装多种无线通信系统的漏泄电缆，如专用无线通信系统(集群调度系统)、公安无线通信系统、公网无线通信系统等。不同的无线通信系统之间的漏泄电缆因为邻频干扰的影响也需要有一定的距离，因此，有时不能满足实现MIMO技术时漏泄电缆之间的距离需求。当实现MIMO技术的两根同极化漏泄电缆之间距离不满足需求时，特别在距离基站较远时，由于无线信号弱而不能起到MIMO的作用，此时因为两根漏泄电缆传输的无线信号频率相同而互相干扰，传输速率反而低于单漏泄电缆。
MIMO技术实现时要求两路无线信号的相关性越小越好，因此对实现MIMO技术的天线距离有要求，例如两副同极化天线间距最好为10倍波长，如安装空间受限则两副同极化天线间距应不小于4倍波长。在轨道交通的运营场景中，用两根漏泄电缆电缆实现无线通信的MIMO技术时，目前都是采用两根垂直极化的漏泄电缆，因此漏泄电缆的距离最小应为4倍的波长，例如1.8GHz频段时两根同极化漏泄电缆的距离最小为67cm，2.4GHz频段时两根同极化漏泄电缆的距离最小为50cm。
轨道交通业务的承载需求在整条线路都是固定不变的，因此，两根同极化漏泄电缆距离不能满足需求时就不能满足无线通信的业务承载需求。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种可减少无线信号传输介质之间距离的轨道交通无线通信方法及系统。
一种轨道交通无线通信方法，所述方法包括：
连接支持多输入多输出通信方式的无线通信系统；
通过水平极化的第一漏泄电缆及垂直极化的第二漏泄电缆传输所述支持多输入多输出通信方式的无线通信系统。
进一步地，所述轨道交通无线通信方法包括：
根据所述无线通信系统的无线电波波长配置所述第一漏泄电缆与所述第二漏泄电缆之间的最小距离。
进一步地，所述轨道交通无线通信方法中，所述根据所述无线通信系统的无线电波波长配置所述第一漏泄电缆与所述第二漏泄电缆之间的最小距离包括：
获取支持多输入多输出通信方式的无线通信系统的数量；
当支持多输入多输出通信方式的无线通信系统的数量等于预设值时，配置所述第一漏泄电缆与所述第二漏泄电缆之间的最小距离为所述无线通信系统的无线电波波长的2倍；
当支持多输入多输出通信方式的无线通信系统的数量大于所述预设值时，配置所述第一漏泄电缆与所述第二漏泄电缆之间的最小距离为支持多输入多输出通信方式的不同无线通信系统中最大波长的2倍。
进一步地，所述轨道交通无线通信方法还包括：
调试车载无线设备，以与无线通信网络进行通信。
进一步地，所述轨道交通无线通信方法中，所述车载无线设备包括车载通信终端、射频馈线和天线；所述车载通信终端通过所述射频馈线与所述天线连接；所述车载天线设备的天线为一个双极化天线或两个不同极化的天线中的一种。
一种轨道交通无线通信系统，所述系统包括：
基站子系统，包括基站，所述基站用于连接支持多输入多输出通信方式的无线通信系统；
所述基站子系统，还包括水平极化的第一漏泄电缆及垂直极化的第二漏泄电缆，所述第一漏泄电缆及第二漏泄电缆用于传输所述支持多输入多输出通信方式的无线通信系统。
进一步地，所述轨道交通无线通信系统中，所述基站子系统还用于根据所述无线通信系统的无线电波波长配置所述第一漏泄电缆与所述第二漏泄电缆之间的最小距离。
进一步地，所述轨道交通无线通信系统中，所述基站子系统还用于获取支持多输入多输出通信方式的无线通信系统的数量；当支持多输入多输出通信方式的无线通信系统的数量等于预设值时，所述基站子系统配置所述第一漏泄电缆与所述第二漏泄电缆之间的最小距离为所述无线通信系统的无线电波波长的2倍；当支持多输入多输出通信方式的无线通信系统的数量大于所述预设值时，所述基站子系统配置所述第一漏泄电缆与所述第二漏泄电缆之间的最小距离为支持多输入多输出通信方式的不同无线通信系统中最大波长的2倍。
进一步地，所述轨道交通无线通信系统还包括：
车载无线设备，以与无线通信网络进行通信。
进一步地，所述轨道交通无线通信系统中，所述车载无线设备包括车载通信终端、射频馈线和天线；所述车载通信终端通过所述射频馈线与所述天线连接；所述车载天线设备的天线为一个双极化天线或两个不同极化的天线中的一种。
上述的轨道交通无线通信方法及系统，用作无线信号传输介质的两根漏泄电缆分别采用水平极化和垂直极化方式，从而使漏泄电缆之间的最小距离从4倍波长减小到2倍波长；另外，在无线信号较弱时可通过MIMO技术增加传输速率的效果，这样轨道交通全线路都能满足带宽的需求，克服了目前无线信号弱时速率反而降低的缺点，改善了MIMO传输效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明轨道交通无线通信方法的较佳实施方式的流程图。
图2是本发明轨道交通无线通信系统的较佳实施方式的原理图。
图3是本发明轨道交通无线通信系统的较佳实施方式的方框图。
主要元件符号说明
| 交换子系统 | 100 |
| 基站子系统 | 200 |
| 车载无线设备 | 300 |
| 交换机 | 102 |
| 光纤 | 104 |
| 基站 | 202 |
| 漏泄线缆 | 206 |
| 射频馈线 | 204 |
如下具体实施例将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施例
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
请参阅图1，本发明轨道交通无线通信方法的较佳实施方式包括如下步骤：
步骤S1，设置地面无线通信网络。
本实施方式中，所述地面无线通信网络可包括交换子系统及基站子系统，所述交换子系统可包括一个或多个交换机及/或其他的有线网络设备。所述一个或多个交换机可通过光纤相互连接，所述一个或多个交换机的连接方式可以为环网结构或是星形结构。可以理解地，所述一个或交换机可位于轨道交通的车站，并采用环网结构相互连接，有利于克服光纤连接的单点故障。本实施方式中，所述交换子系统可提供第一类型的通信网络系统，如公网的通信系统。
所述基站子系统可包括一个或多个基站，所述一个或多个基站可通过光纤连接于对应的交换机。可以理解地，所述的一个基站可与一个交换机连接，所述的一个基站亦可与多个交换机连接，以通过连接多个交换机来提高系统的容灾能力。本实施方式中，所述基站还可用于进行无线通信，以形成所述的地面无线通信网络，其中所述无线通信网络可以采用WLAN(Wireless Local Area Network，无线局域网)技术或者LTE(Long TermEvolution，长期演进)等无线通信技术。可以理解地，当所述无线通信网络采用WLAN技术时，所述基站可作为无线局域网中的AP(Access Point，接入点)；当所述无线通信网络采用LTE技术时，所述基站可作为LTE基站，以与移动站进行通信。可以理解地，所述基站可支持两发两收的MIMO通信方式，或支持两发一收的MIMO通信方式，或其他的MIMO通信方式，以连接包含多输入多输出通信方式的无线通信系统。
步骤S2，配置漏泄电缆。
本实施方式中，可沿轨道交通线路安装或配置两根漏泄电缆作为传输介质，所述漏泄电缆可通过射频馈线连接到轨道基站上，各基站也可通过漏泄电缆相互连接。可以理解地，为保证MIMO传输效果，两根漏泄电缆之间的最小距离为无线电波波长的2倍。例如，对于1785～1805MHz频段，无线电波波长为16.5cm，则两根漏泄电缆之间的最小距离为33cm。本实施方式中，两根漏泄电缆一根采用水平极化方式，另一根采用垂直极化方式，如此，可使得所述漏泄电缆之间的距离不小于无线信号波长的2倍。
本实施方式中，所述基站子系统还可包括一个或多个分配器。每一基站可通过连接的两根漏泄电缆引出信号，并通过分配器与其他基站引出的漏泄电缆相连，以使得基站的信号可轨道交通线路进行传播。可以理解地，所述基站子系统还可包括一个或多个中继器，所述中继器可设置在沿所述轨道交通线路铺设的漏泄电缆上。所述漏泄电缆可每隔预设距离设置一个电继器，如漏泄电缆可每隔400-550m安装一个中继器。
可以理解地，为了节省漏泄电缆和建设成本，两个或两个以上不同的无线通信系统(如专用无线通信系统、公安无线通信系统、公网无线通信系统等)可以共用漏泄电缆，此时，不同的无线通信系统可通过合路器传输到所述基站，并通过所述基站连接到所述漏泄电缆。较佳地，当两个或两个以上不同的无线通信系统共用所述漏泄电缆时，为了防止或减少不同无线通信系统之间相互干扰，不同的无线通信系统工作频率应有一定的间隔。
可以理解地，当不同的无线通信系统共用漏泄电缆时，由于不同的无线通信系统工作频段和波长不同，因此，MIMO通信技术对双极化漏泄电缆之间的最小距离要求也不同。
可以理解地，当两个或两个以上的无线通信系统共用漏泄电缆时，如果只有一个无线通信系统采用MIMO通信技术，那么两根漏泄电缆之间的最小距离可根据采用MIMO通信技术的无线通信系统所对应的波长的2倍计算。
可以理解地，当多个无线通信系统共用漏泄电缆时，如果两个或两个无线通信系统采用MIMO通信技术，那么两极好漏泄电缆之间的最小距离可根据采用MIMO通信技术的不同无线通信系统中最大波长的2倍计算。例如，当采用800MHz频段和1800MHz频段的MIMO通信技术的无线通信系统共用漏泄电缆时，其对应无线电波波长分别为37.5cm和16.5cm，此时，两根漏泄电缆间的距离要求分别为75cm和33cm，那么两根漏泄电缆之间的最小距离应为75cm。如此，可根据支持多输入多输出通信方式的无线通信系统的数量来确定两根漏泄电缆间的最小距离。
步骤S3，调试车载无线设备。
本实施方式中，列车可安装与地面无线通信网络匹配的车载无线设备，以与无线通信网络进行通信。所述车载无线设备可包括车载通信终端、射频馈线和天线。所述车载通信终端通过所述射频馈线与所述天线连接。可以理解地，所述车载通信终端与所述漏泄电缆对应。本实施方式中，所述漏泄电缆可为双极化漏泄电缆，因而，所述车载天线设备的天线可选择双极化天线(如一副天线同时包含水平和垂直两种极化方式)，或者用两个不同极化的天线(如包括两副天线，其中一副水平极化，另一副垂直极化)。车载无线设备的天线距离漏泄电缆的距离应不大于2m，且中间最好没有有金属阻挡。
当车载无线设备安装调试完成以后可与地面无线通信网络通信，如此实现轨道交通整条线路较好的MIMO通信效果，且降低了对漏泄电缆距离的要求，便于施工安装。
本发明的轨道交通无线通信方法，用作无线信号传输介质的两根漏泄电缆分别采用水平极化和垂直极化方式，从而使漏泄电缆之间的最小距离从4倍波长减小到2倍波长；另外，在无线信号较弱时可通过MIMO技术增加传输速率的效果，这样轨道交通全线路都能满足带宽的需求，克服了目前无线信号弱时速率反而降低的缺点，改善了MIMO传输效果。
请一并参阅图2及图3，本发明轨道交通无线通信系统的较佳实施方式可包括交换子系统100、基站子系统200及车载无线设备300。
本实施方式中，地面无线通信网络可包括所述交换子系统100及基站子系统200，所述交换子系统100可包括一个或多个交换机102及/或其他的有线网络设备。所述一个或多个交换机102可通过光纤104相互连接，所述一个或多个交换机102的连接方式可以为环网结构或是星形结构。可以理解地，所述一个或交换机102可位于轨道交通的车站，并采用环网结构相互连接，进而有利于克服光纤连接的单点故障。本实施方式中，所述交换子系统100可提供第一类型的通信网络系统，如公网的通信系统。
所述基站子系统200可包括一个或多个基站202，所述一个或多个基站202可通过光纤104连接于对应的交换机102。可以理解地，所述的一个基站202可与一个交换机102连接，所述的一个基站202亦可与多个交换机102连接，以通过连接多个交换机来提高系统的容灾能力。本实施方式中，所述基站202还可用于进行无线通信，以形成所述的地面无线通信网络，其中所述无线通信网络可以采用WLAN(Wireless Local Area Network，无线局域网)技术或者LTE(Long Term Evolution，长期演进)等无线通信技术。可以理解地，当所述无线通信网络采用WLAN技术时，所述基站202可作为无线局域网中的AP(Access Point，接入点)；当所述无线通信网络采用LTE技术时，所述基站202可作为LTE基站，以与移动站进行通信。可以理解地，所述基站202可支持两发两收的MIMO通信方式，或支持两发一收的MIMO通信方式，或其他的MIMO通信方式。
所述基站子系统200还可包括漏泄电缆206。本实施方式中，在轨道交通线路可安装或配置两根漏泄电缆206作为传输介质，所述漏泄电缆206可通过射频馈线204连接到轨道旁的基站202上。漏泄电缆是一种外导体开有周期性缝隙的射频同轴电缆，射频信号通过基站或直放站等信号源设备从射频电缆的一端注入，其中一部分信号沿漏泄电缆内部传输到另一端，被安装在漏泄电缆末端的匹配负载全部吸收，另一部分信号通过漏泄电缆外导体上的缝隙泄漏出去，被移动台接收。所述漏泄电缆可包括内导体及依次从内到外包裹在内导体上的绝缘层、外导体、包带层和外护套。所述绝缘体可由低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、成核剂及N2或CO2气体按一定的比例混合组成的物理发泡体，介电常数较低。所述外导体在其沿电缆轴向开有周期性的倾斜矩形或八字形等形状的缝隙，缝隙的大小、倾斜角度及节距不同，电缆的工作频率、传输损耗和耦合损耗不同。可以理解地，为保证MIMO传输效果，两根漏泄电缆206之间的最小距离为无线电波波长的2倍。例如，对于1785～1805MHz频段，无线电波波长为16.5cm，则两根漏泄电缆之间的最小距离可为33cm。本实施方式中，两根漏泄电缆中一根漏泄电缆采用水平极化方式，另一根漏泄电缆采用垂直极化方式，如此，可使得所述漏泄电缆之间的距离不小于无线信号波长的2倍可进行信号的传输。
本实施方式中，所述基站子系统200还可包括一个或多个分配器。每一基站202可通过连接的两根漏泄电缆引出信号，并通过分配器与其他基站引出的漏泄电缆相连，以使得基站的信号可轨道交通线路进行传播。可以理解地，所述基站子系统200还可包括一个或多个中继器，所述一个或多个中继器可依次设置在沿所述轨道交通线路铺设的漏泄电缆上。所，其中一个中继器可连接所述分配器，如此，所述基站传输的信号可通过所述分配器及所述中继器进行传输。在其他实施方式中，所述至少一中继器中的一个中继器可直接连接所述基站。述漏泄电缆可每隔预设距离设置一个中继器，如漏泄电缆可每隔400-550m安装一个中继器。
可以理解地，为了节省漏泄电缆和建设成本，两个或两个以上不同的无线通信系统(如专用无线通信系统、公安无线通信系统、公网无线通信系统等)可以共用漏泄电缆，此时，不同的无线通信系统可通过合路器连接到所述基站202，并通过所述基站202连接到所述漏泄电缆。较佳地，当两个或两个以上不同的无线通信系统共用所述漏泄电缆时，为了防止或减少不同无线通信系统之间相互干扰，不同的无线通信系统工作频率应有一定的间隔。
可以理解地，当不同的无线通信系统共用漏泄电缆时，由于不同的无线通信系统工作频段和波长不同，因此，MIMO通信技术对双极化漏泄电缆之间的最小距离要求也不同。
可以理解地，当两个或两个以上的无线通信系统共用漏泄电缆时，如果只有一个无线通信系统采用MIMO通信技术，那么两根漏泄电缆之间的最小距离可根据采用MIMO通信技术的无线通信系统所对应的波长的2倍计算。
可以理解地，当多个无线通信系统共用漏泄电缆时，如果两个或两个无线通信系统采用MIMO通信技术，那么两个漏泄电缆之间的最小距离可根据采用MIMO通信技术的不同无线通信系统中最大波长的2倍计算。例如，当采用800MHz频段和1800MHz频段的MIMO通信技术的无线通信系统共用漏泄电缆时，其对应无线电波波长分别为37.5cm和16.5cm，此时，两根漏泄电缆间的距离要求分别为75cm和33cm，那么两根漏泄电缆之间的最小距离应为75cm。
本实施方式中，列车可安装与地面无线通信网络匹配的车载无线设备300，以与无线通信网络进行通信。
所述车载无线设备300可包括车载通信终端、射频馈线和天线。所述车载通信终端通过所述射频馈线与所述天线连接。可以理解地，所述车载通信终端与所述漏泄电缆对应。本实施方式中，所述漏泄电缆可为双极化漏泄电缆，因而，所述车载天线设备的天线可选择双极化天线(如一副天线同时包含水平和垂直两种极化方式)，或者用两个不同极化的天线(如包括两副天线，其中一副水平极化，另一副垂直极化)。车载无线设备的天线距离漏泄电缆的距离应不大于2m，且中间最好没有有金属阻挡。
当车载无线设备安装调试完成以后可与地面无线通信网络通信，如此实现轨道交通整条线路较好的MIMO通信效果，降低了对漏泄电缆距离的要求，便于施工安装。
本发明的轨道交通无线通信系统，用作无线信号传输介质的两根漏泄电缆分别采用水平极化和垂直极化方式，从而使漏泄电缆之间的最小距离从4倍波长减小到2倍波长；另外，在无线信号较弱时可通过MIMO技术增加传输速率的效果，这样轨道交通全线路都能满足带宽的需求，克服了目前无线信号弱时速率反而降低的缺点，改善了MIMO传输效果。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的无线网络连接方法及装置，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的无线网络连接装置的实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在相同处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在相同模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能模块的形式实现。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。系统权利要求中陈述的多个单元或系统也可以由同一个单元或系统通过软件或者硬件来实现。
最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (6)
1.一种轨道交通无线通信方法，其特征在于，所述方法包括：
连接支持多输入多输出通信方式的无线通信系统；
通过水平极化的第一漏泄电缆及垂直极化的第二漏泄电缆传输所述支持多输入多输出通信方式的无线通信系统；
根据所述无线通信系统的无线电波波长配置所述第一漏泄电缆与所述第二漏泄电缆之间的最小距离；
其中，所述根据所述无线通信系统的无线电波波长配置所述第一漏泄电缆与所述第二漏泄电缆之间的最小距离，包括：
获取支持多输入多输出通信方式的无线通信系统的数量；
当支持多输入多输出通信方式的无线通信系统的数量为多个，且多个所述无线通信系统共用漏泄电缆时，配置所述第一漏泄电缆与所述第二漏泄电缆之间的最小距离为支持多输入多输出通信方式的不同无线通信系统中最大波长的2倍。
2.如权利要求1所述的轨道交通无线通信方法，其特征在于，所述方法还包括：
调试车载无线设备，以与无线通信网络进行通信。
3.如权利要求2所述的轨道交通无线通信方法，其特征在于，所述车载无线设备包括车载通信终端、射频馈线和天线；所述车载通信终端通过所述射频馈线与所述天线连接；所述车载无线设备的天线为一个双极化天线或两个不同极化的天线中的一种。
4.一种轨道交通无线通信系统，其特征在于，所述系统包括：
基站子系统，包括基站，所述基站用于连接支持多输入多输出通信方式的无线通信系统；
所述基站子系统，还包括水平极化的第一漏泄电缆及垂直极化的第二漏泄电缆，所述第一漏泄电缆及第二漏泄电缆用于传输所述支持多输入多输出通信方式的无线通信系统；
所述基站子系统还用于根据所述无线通信系统的无线电波波长配置所述第一漏泄电缆与所述第二漏泄电缆之间的最小距离；
其中，所述根据所述无线通信系统的无线电波波长配置所述第一漏泄电缆与所述第二漏泄电缆之间的最小距离，包括：
获取支持多输入多输出通信方式的无线通信系统的数量；
当支持多输入多输出通信方式的无线通信系统的数量为多个，且多个所述无线通信系统共用漏泄电缆时，配置所述第一漏泄电缆与所述第二漏泄电缆之间的最小距离为支持多输入多输出通信方式的不同无线通信系统中最大波长的2倍。
5.如权利要求4所述的轨道交通无线通信系统，其特征在于，所述系统还包括：
车载无线设备，以与无线通信网络进行通信。
6.如权利要求5所述的轨道交通无线通信系统，其特征在于，所述车载无线设备包括车载通信终端、射频馈线和天线；所述车载通信终端通过所述射频馈线与所述天线连接；所述车载无线设备的天线为一个双极化天线或两个不同极化的天线中的一种。
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