CN110662161A - 列车的通信功率控制系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种列车的通信功率控制系统及方法，其中，列车的通信功率控制系统包括：设置在列车行驶路线上的多个基站；设置在列车上的通信功率控制装置，通信功率控制装置包括：存储器，用于存储行驶路线上每个位置对应的通信信号质量；定位器，用于获取列车的当前位置；功率控制器，用于根据列车的当前位置生成对应的当前通信信号质量，并根据当前通信信号质量确定通信功率的需求等级，以及根据通信功率的需求等级对列车的通信功率进行调整。本发明实施例的列车的通信功率控制系统，能够灵活地对列车通信功率进行动态的调整，保证列车的通信质量。

Description

列车的通信功率控制系统及方法
技术领域
本发明涉及列车技术领域，尤其涉及一种列车的通信功率控制系统及方法。
背景技术
随着科技的不断发展，列车的通信技术也在不断进步。目前，列车上均安装有LTE(Long Evolutiong Term，长期演进系统)模块，其通过天线与RRU(Remote Radio Unit，远端射频单元)进行无线通讯。由于基站布局、天线朝向等原因，有些区域信号覆盖不好，无法满足业务的需要。虽然采用外挂功放的方式，可以增大LTE模块的收发功率，但是在移动到信号足够好的位置，通信信号经过放大后，会达到门限值，无法再放大。此时，噪声信号却被放大，导致信噪比降低，不利于通讯速率的提升。
发明内容
本发明的目的旨在至少在一定程度上解决上述的技术问题之一。
为此，本发明的第一个目的在于提出一种列车的通信功率控制系统，能够灵活地对列车通信功率进行动态的调整，保证列车的通信质量。
本发明的第二个目的在于提出一种列车的通信功率控制方法。
为达上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种列车的通信功率控制系统，包括：
设置在列车行驶路线上的多个基站；
设置在所述列车上的通信功率控制装置，所述通信功率控制装置包括：
存储器，用于存储所述行驶路线上每个位置对应的通信信号质量；
定位器，用于获取所述列车的当前位置；
功率控制器，用于根据所述列车的当前位置获取对应的当前通信信号质量，并根据所述当前通信信号质量确定通信功率的需求等级，以及根据所述通信功率的需求等级对所述列车的通信功率进行调整。
可选的，所述每个位置对应的通信信号质量通过所述列车预先在所述行驶路线上行驶采集获得。
可选的，所述通信功率的需求等级包括第一需求等级至第三需求等级，其中，所述第一需求等级的功率小于所述第二需求等级的功率，所述第二需求等级的功率小于所述第三需求等级的功率。
可选的，当所述当前通信信号质量小于基准通信信号质量超过预定数值时，所述功率控制器将所述通信功率的需求等级设置为所述第一需求等级。
可选的，当所述当前通信信号质量小于基准通信信号质量超过预定数值，且所述天气为雷雨天气时，所述功率控制器还用于将所述通信功率的需求等级设置为所述第二需求等级。
可选的，当所述当前通信信号质量小于基准通信信号质量超过预定数值，所述天气为雷雨天气，且当前位置存在信号干扰因素时，所述功率控制器还用于将所述通信功率的需求等级设置为所述第三需求等级。
可选的，所述功率控制器定期更新所述行驶路线上每个位置对应的通信信号质量。
本发明实施例的列车的通信功率控制系统，通过功率控制器根据所述列车的当前位置生成对应的当前通信信号质量，并根据所述当前通信信号质量确定通信功率的需求等级，以及根据所述通信功率的需求等级对所述列车的通信功率进行调整，能够灵活地对列车通信功率进行动态的调整，保证列车的通信质量。
为达上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种列车的通信功率控制方法，包括：
通过定位器获取列车的当前位置；
根据所述列车的当前位置获取对应的当前通信信号质量，并根据所述当前通信信号质量确定通信功率的需求等级；
根据所述通信功率的需求等级对所述列车的通信功率进行调整。
可选的，方法还包括：
通过存储器存储行驶路线上每个位置对应的通信信号质量。
可选的，所述每个位置对应的通信信号质量通过所述列车预先在所述行驶路线上行驶采集获得。
可选的，所述通信功率的需求等级包括第一需求等级至第三需求等级，其中，所述第一需求等级的功率小于所述第二需求等级的功率，所述第二需求等级的功率小于所述第三需求等级的功率。
可选的，当所述当前通信信号质量小于基准通信信号质量超过预定数值时，将所述通信功率的需求等级设置为所述第一需求等级。
可选的，方法还包括：
当所述当前通信信号质量小于基准通信信号质量超过预定数值，且所述天气为雷雨天气时，将所述通信功率的需求等级设置为所述第二需求等级。
可选的，方法还包括：
当所述当前通信信号质量小于基准通信信号质量超过预定数值，所述天气为雷雨天气，且当前位置存在信号干扰因素时，将所述通信功率的需求等级设置为所述第三需求等级。
可选的，方法还包括：
定期更新所述行驶路线上每个位置对应的通信信号质量。
本发明实施例的列车的通信功率控制方法，通过功率控制器根据所述列车的当前位置生成对应的当前通信信号质量，并根据所述当前通信信号质量确定通信功率的需求等级，以及根据所述通信功率的需求等级对所述列车的通信功率进行调整，能够灵活地对列车通信功率进行动态的调整，保证列车的通信质量。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明一实施例提出的列车的通信功率控制系统的结构框图；
图2为本发明一具体实施例提出的列车通信功率调整的方法的流程图；
图3为本发明一具体实施例提出的列车的通信功率控制系统的示意图；
图4为本发明一实施例提出的列车的通信功率控制方法的流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考附图描述本发明实施例的列车的通信功率控制系统及方法。
图1为本发明一实施例提出的列车的通信功率控制系统的结构框图。
如图1所示，列车的通信功率控制系统，包括多个基站100和通信功率控制装置200。
其中，多个基站100设置在列车行驶路线上。例如：在列车行驶路线上，可每隔2公里设置一个基站，用于与列车进行无线通讯。
设置在列车上的通信功率控制装置200可进一步包括：存储器210、定位器220和功率控制器230。
存储器210，用于存储行驶路线上每个位置对应的通信信号质量。每个位置对应的通信信号质量是通过列车预先在行驶路线上行驶采集获得的。具体地，列车在行驶的过程中，可通过车载天线发出检测信号，同时列车的定位器对列车的位置进行定位。车载天线接收附近的基站100反馈的信号，通过检测反馈的信号的强度，来确定当前位置的通信信号质量。也就是说，通信信号质量是指车载天线与附近基站100之间的通信信号强度，强度大信号质量好。如果信号强度低于基准通信信号强度，导致两者之间通信质量变差(如数据传输速率变慢、断断续续等)，则需要对通信信号进行增益。
定位器220，用于获取列车的当前位置，例如可以通过GPS系统对列车的位置进行定位。
功率控制器230，用于根据列车的当前位置获取对应的当前通信信号质量，并根据当前通信信号质量确定通信功率的需求等级，以及根据通信功率的需求等级对列车的通信功率进行调整。
通信功率的需求等级可包括第一需求等级至第三需求等级。其中，第一需求等级的功率小于第二需求等级的功率，第二需求等级的功率小于第三需求等级的功率。
当当前通信信号质量小于基准通信信号质量超过预定数值时，功率控制器230可将通信功率的需求等级设置为第一需求等级。其中，基准通信信号质量为保证列车与基站，两者能够正常通信时的信号强度。如果当前通信信号质量与基准通信信号质量的差值过大，如超过3db，则说明当前通信信号需要增益，通过设置第一需求等级，可将当前通信信号质量增益3db。
当当前通信信号质量小于基准通信信号质量超过预定数值，且天气为雷雨天气时，功率控制器230还可以将通信功率的需求等级设置为第二需求等级。也就是说，天气也是影响通信信号质量的因素之一，因此，本实施例将将天气因素考虑进来。当前位置的通信信号质量本身就不够好，且遇到了雷雨天气，因此，可提高增益的数值，如将当前通信信号增益6db。当然，如果当前位置的通信信号质量良好时，但是天气是雷雨天气，此时只需要针对天气因素对当前通信信号进行增益，即增益3db。应当理解的是，本实施例中的雷雨天气仅为示例，其他能够影响通信信号质量的恶劣天气同样适用，此处不赘述。
进一步地，当当前通信信号质量小于基准通信信号质量超过预定数值，天气为雷雨天气，且当前位置存在信号干扰因素时，功率控制器还用于将通信功率的需求等级设置为第三需求等级。其中，信号干扰因素可包括多种场景，如当前位置附近存在磁场，或者当前位置附近有大型的使用相同或相近频段的通信设施，或者行驶路线上的隧道也会阻挡信号的传输，等等。
例如，当前位置的通信信号质量本身就不好，而且还是雷雨天气，并且当前位置附近还有诸如施工现场等使用了相同或相近频段的信号的通信设备，对列车的通信信号产生了干扰。此时，需要对列车的通信信号进行更大的增益，如增益9db，从而保证通信质量维持在良好状态。
此外，通信功率控制装置200还可以定期更新行驶路线上每个位置对应的通信信号质量。由存储器210负责在每次更新后对其进行存储。
下面以一个具体示例进行描述。
其中，列车通信功率调整的过程可如图2所示，列车的通信功率控制系统可如图3所示。
在列车接入到系统网络中时，由于基站总体布局及天线朝向等原因，在整个运行线路区段上，列车上的无授权LTE模块的信号质量会有很大不同。RSCP(Received SignalCode Power，接收信号码功率)、SINR(Signal to Interference plus Noise Ratio，信号与干扰加噪声比)以及RSRP(Reference Signal Received Power，参考信号接收功率)，这三个参数是评估线路无线质量的重要指标。在基带无线参数一定的情况下，可以通过提升功率来改善信号，然而，在整条线路中，只需要对信号质量差的位置进行功率放大，对于信号质量好的位置是无需进行功率放大的。为此，本申请提出的列车的通信功率控制系统，在列车行驶过程中，在接近信号质量差的位置时，放大功率进行增益，保证无线通信能顺利进行，各项业务不受影响；在信号质量较好的位置，无需放大功率，保持正常功率即可，实现功率动态地调整，避免干扰。
本实施例中，在确定基站位置、车载天线和地面RRU天线的安装位置及方向角之后，列车便可以第一次行驶路线，动态地采集整条线路的信号信息，同时确定基准功率。其中，基准功率为能够保持通信信号质量良好的最低功率，可以通过预先设置一个基准位置及其对应的基准功率。
具体地，列车的WIU(道旁接口单元，Wayside Interface Unit)可以0.5S的间隔，向列车的定位单元发送无线信号参数RSCP和RSRP的数值，基于该数值可确定通信信号质量。而同时，定位单元可以获取线路位置信息(GPS定位)，将通信信号质量与定位信息相结合，确定列车行驶线路上每个位置对应的通信信号质量，然后通过存储单元存储上述信息。这样，可以确定通信信号质量较差的区域。其中，上述信息是基于天气情况良好的情况下采集的。
接下来，便可以针对通信信号质量较差的区域设置功率放大系数。功率放大系数为9db，可分为三段，每段为3db。加上原始功率(基准功率)，共计4段，分别为A、B、C、D。其中，A为不放大，B为放大3db，C为放大6db，D放大9db。当定位单元定位到列车已经行驶到信号质量差的区域的前方2米时，通信功率控制装置可控制功放模块增大列车的通信功率。待列车行驶出信号质量差的区域后，通信功率控制装置再控制列车的通信功率恢复到正常功率。定位单元和WIU之间采用CAN连接，不接入整车的控制系统，是自定义的协议族，有利于网络的优化。
由于列车每次行驶的工况都会不同，因此需要对基准位置的基准功率进行校准。
具体地，WIU可以在基准位置对列车的无线信号质量进行检测，计算出对应的功率。然后，将其与预先设定的基准功率进行比较。如果两者差值在可接受范围内，说明两者误差较小，无需校准，直接进入获取列车的位置信息的步骤。如果两者差值大于可接受范围，说明两者误差较大，则需要对列车的基准功率进行校准，如增大输出功率，使两者差值在可接受范围内。在对基准功率进行校准之后，便可进入获取列车的位置信息的步骤。
进一步地，列车进入正常行驶阶段。与正常情况下，列车的无线功率输出为A(不放大，正常功率)。假设列车行驶线路S上存在一信号质量较差的点M，其列车行驶到M点的无线功率为B(放大3db)。在驶离信号质量较差的点M后，可恢复到正常功率A。
本实施例解决了列车行驶线路上信号质量不佳的线路区间，或者雷雨天气，信号干扰较大的情况下，通过功放模块提高通讯功率，保证了信号的正常接收。动态地调整功率，无需整条行驶线路都进行功率放大，更有利于通讯处于最佳状况，保证整条线路的通讯速率基本一致，避免出现通讯瓶颈点。
本发明实施例的列车的通信功率控制系统，通过功率控制器根据列车的当前位置生成对应的当前通信信号质量，并根据当前通信信号质量确定通信功率的需求等级，以及根据通信功率的需求等级对列车的通信功率进行调整，能够灵活地对列车通信功率进行动态的调整，保证列车的通信质量。
为实现上述实施例，本发明还提出一种列车的通信功率控制方法。
图4为本发明一实施例提出的列车的通信功率控制方法的流程图。
如图4所示，列车的通信功率控制方法可包括以下步骤：
S401，通过定位器获取列车的当前位置。
S402，根据列车的当前位置获取对应的当前通信信号质量，并根据当前通信信号质量确定通信功率的需求等级。
每个位置对应的通信信号质量通过列车预先在行驶路线上行驶采集获得。通过存储器存储行驶路线上每个位置对应的通信信号质量。
S403，根据通信功率的需求等级对列车的通信功率进行调整。
通信功率的需求等级包括第一需求等级至第三需求等级，其中，第一需求等级的功率小于第二需求等级的功率，第二需求等级的功率小于第三需求等级的功率。
当当前通信信号质量小于基准通信信号质量超过预定数值时，将通信功率的需求等级设置为第一需求等级。
当当前通信信号质量小于基准通信信号质量超过预定数值，且天气为雷雨天气时，将通信功率的需求等级设置为第二需求等级。
当当前通信信号质量小于基准通信信号质量超过预定数值，天气为雷雨天气，且当前位置存在信号干扰因素时，将通信功率的需求等级设置为第三需求等级。
需要说明的是，前述对列车的通信功率控制系统的解释说明，也适用于本发明实施例的列车的通信功率控制方法，本发明实施例中未公布的细节，在此不再赘述。
本发明实施例的列车的通信功率控制方法，通过功率控制器根据列车的当前位置生成对应的当前通信信号质量，并根据当前通信信号质量确定通信功率的需求等级，以及根据通信功率的需求等级对列车的通信功率进行调整，能够灵活地对列车通信功率进行动态的调整，保证列车的通信质量。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (12)

1.一种列车的通信功率控制系统，其特征在于，包括：
设置在列车行驶路线上的多个基站；
设置在所述列车上的通信功率控制装置，所述通信功率控制装置包括：
存储器，用于存储所述行驶路线上每个位置对应的通信信号质量；
定位器，用于获取所述列车的当前位置；
功率控制器，用于根据所述列车的当前位置获取对应的当前通信信号质量，并根据所述当前通信信号质量确定通信功率的需求等级，以及根据所述通信功率的需求等级对所述列车的通信功率进行调整。
2.如权利要求1所述的列车的通信功率控制系统，其特征在于，所述每个位置对应的通信信号质量通过所述列车预先在所述行驶路线上行驶采集获得。
3.如权利要求1所述的列车的通信功率控制系统，其特征在于，所述通信功率的需求等级包括第一需求等级至第三需求等级，其中，所述第一需求等级的功率小于所述第二需求等级的功率，所述第二需求等级的功率小于所述第三需求等级的功率；
当所述当前通信信号质量小于基准通信信号质量超过预定数值时，所述功率控制器将所述通信功率的需求等级设置为所述第一需求等级。
4.如权利要求3所述的列车的通信功率控制系统，其特征在于，
当所述当前通信信号质量小于基准通信信号质量超过预定数值，且所述天气为雷雨天气时，所述功率控制器还用于将所述通信功率的需求等级设置为所述第二需求等级。
5.如权利要求3所述的列车的通信功率控制系统，其特征在于，
当所述当前通信信号质量小于基准通信信号质量超过预定数值，所述天气为雷雨天气，且当前位置存在信号干扰因素时，所述功率控制器还用于将所述通信功率的需求等级设置为所述第三需求等级。
6.如权利要求1所述的列车的通信功率控制系统，其特征在于，还包括：定期更新所述行驶路线上每个位置对应的通信信号质量。
7.一种列车的通信功率控制方法，其特征在于，包括：
通过定位器获取列车的当前位置；
根据所述列车的当前位置获取对应的当前通信信号质量，并根据所述当前通信信号质量确定通信功率的需求等级；
根据所述通信功率的需求等级对所述列车的通信功率进行调整。
8.如权利要求7所述的列车的通信功率控制方法，其特征在于，所述每个位置对应的通信信号质量通过所述列车预先在所述行驶路线上行驶采集获得。
9.如权利要求7所述的列车的通信功率控制方法，其特征在于，所述通信功率的需求等级包括第一需求等级至第三需求等级，其中，所述第一需求等级的功率小于所述第二需求等级的功率，所述第二需求等级的功率小于所述第三需求等级的功率；
当所述当前通信信号质量小于基准通信信号质量超过预定数值时，将所述通信功率的需求等级设置为所述第一需求等级。
10.如权利要求9所述的列车的通信功率控制方法，其特征在于，还包括：
当所述当前通信信号质量小于基准通信信号质量超过预定数值，且所述天气为雷雨天气时，将所述通信功率的需求等级设置为所述第二需求等级。
11.如权利要求9所述的列车的通信功率控制方法，其特征在于，还包括：
当所述当前通信信号质量小于基准通信信号质量超过预定数值，所述天气为雷雨天气，且当前位置存在信号干扰因素时，将所述通信功率的需求等级设置为所述第三需求等级。
12.如权利要求7所述的列车的通信功率控制方法，其特征在于，还包括：
定期更新所述行驶路线上每个位置对应的通信信号质量。
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