本發(fā)明涉及鐵路通信
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及高速鐵路通信系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：近年來，高速鐵路為代表的高速交通工具在全世界范圍內(nèi)得到了快速發(fā)展。為滿足交通運(yùn)輸行業(yè)的信息化及泛在通信的需求，迫切需要研究適用于高速移動(dòng)環(huán)境的寬帶無線通信系統(tǒng)。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：針對(duì)上述問題，本發(fā)明旨在提供高速鐵路通信系統(tǒng)。本發(fā)明的目的采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：提供了高速鐵路通信系統(tǒng)，包括車載天線和分布式基站子系統(tǒng)，每個(gè)基站子系統(tǒng)包括一個(gè)基帶處理單元和多個(gè)射頻處理單元，基帶處理單元和射頻處理單元通過光纖進(jìn)行連接，射頻處理單元沿鐵路線設(shè)置，信號(hào)通過光纖從基帶處理單元到達(dá)射頻處理單元，車載天線與射頻處理單元進(jìn)行無線通信。本發(fā)明的有益效果為：構(gòu)建了適用于高速移動(dòng)環(huán)境的通信系統(tǒng)，其中基帶處理單元和射頻處理單元通過光纖進(jìn)行連接，能夠減少傳輸錯(cuò)誤，提高傳輸準(zhǔn)確率。附圖說明利用附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但附圖中的實(shí)施例不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的任何限制，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)以下附圖獲得其它的附圖。圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)連接示意圖。附圖標(biāo)記：車載天線1、分布式基站子系統(tǒng)3、無線切換子系統(tǒng)4、基帶處理單元31、射頻處理單元32。具體實(shí)施方式結(jié)合以下實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。參見圖1，本實(shí)施例的高速鐵路通信系統(tǒng)，包括車載天線1和分布式基站子系統(tǒng)3，每個(gè)分布式基站子系統(tǒng)3包括一個(gè)基帶處理單元31和多個(gè)射頻處理單元32，基帶處理單元31和射頻處理單元32通過光纖進(jìn)行連接，射頻處理單元32沿鐵路線設(shè)置，信號(hào)通過光纖從基帶處理單元31到達(dá)射頻處理單元32，車載天線1與射頻處理單元32進(jìn)行無線通信。本優(yōu)選實(shí)施例構(gòu)建了適用于高速移動(dòng)環(huán)境的通信系統(tǒng)，其中基帶處理單元31和射頻處理單元32通過光纖進(jìn)行連接，能夠減少傳輸錯(cuò)誤，提高傳輸準(zhǔn)確率。所述車載天線1與射頻處理單元32的無線通信，包括建立信道模型，計(jì)算有效吞吐量和確定鏈路自適應(yīng)傳輸方式。優(yōu)選的，所述建立信道模型，包括：考慮信道中的大尺度路徑衰落和小尺度多徑衰落，車地鏈路接收信噪比的概率密度函數(shù)f(γ)可表示為：式中，γ為車地鏈路接收信噪比，l為小尺度多徑衰落因子，l∈[5dB,7dB]，I0[·]為第一類第n階修正貝塞爾函數(shù)，P為射頻處理單元32的發(fā)射功率，PD(d)為大尺度路徑損耗，N為僅考慮大尺度損耗下的噪聲功率，P、PD(d)、N單位均為dB，其中，PD(d)＝22ln(d)+150+20ln(fc)，式中，d為車載天線1與射頻處理單元32距離，單位是m，fc為載波頻率，單位是Hz。本優(yōu)選實(shí)施例同時(shí)考慮了信道中的大尺度路徑衰落和小尺度多徑衰落，獲取了更為準(zhǔn)確的信道模型。優(yōu)選的，所述計(jì)算有效吞吐量，包括：車地通信鏈路兩端采用MIMO技術(shù)，假定車地鏈路的接收信噪比為γ，則系統(tǒng)的有效傳輸速率為：式中，k1為常數(shù)，m為復(fù)用增益，Lt+w為通信協(xié)議中鏈路層幀頭和幀尾的總長，Lz為鏈路層的幀長；相應(yīng)的幀錯(cuò)誤率為：式中，Mf為發(fā)射天線數(shù)目，Mj為接收天線數(shù)目；假定系統(tǒng)初始傳輸?shù)慕邮招旁氡圈?，第n次傳輸?shù)慕邮招旁氡葹棣胣，那么當(dāng)系統(tǒng)最大允許傳輸次數(shù)為Nm時(shí)，系統(tǒng)有效吞吐量的期望可表示為：式中，是經(jīng)過n次傳輸之后系統(tǒng)可獲得的最大有效吞吐量；是一個(gè)幀在前n-1次沒有傳輸成功，而在第n次傳輸成功的概率，其中，本優(yōu)選實(shí)施例采用MIMO技術(shù)，極大地提升了系統(tǒng)的整體性能，通過選擇合適的幀長度，能夠有效降低系統(tǒng)的幀錯(cuò)誤率和增加系統(tǒng)的吞吐量。優(yōu)選的，所述確定自適應(yīng)傳輸方式，包括：基于部分可觀測(cè)馬爾可夫判決模型，以有效吞吐量為優(yōu)化目標(biāo)，在給定的目標(biāo)誤幀率ptar下，選擇合適的自適應(yīng)傳輸參數(shù){m,Lz}以最大化系統(tǒng)的收益，最佳鏈路自適應(yīng)傳輸問題建模為：使得，式中，T為總的決策時(shí)期，C(m(t),Lz(t))為決策時(shí)刻t的瞬時(shí)收益函數(shù)。本優(yōu)選實(shí)施例中，由于車載天線1處于高速運(yùn)動(dòng)中，車地鏈路的信道狀態(tài)不斷變化，自適應(yīng)傳輸方式中，鏈路自適應(yīng)傳輸參數(shù)能夠不斷進(jìn)行調(diào)整以適應(yīng)實(shí)際需求。優(yōu)選的，所述高速鐵路通信系統(tǒng)還包括無線切換子系統(tǒng)4，所述無線切換子系統(tǒng)4用于采用改進(jìn)的切換方式實(shí)現(xiàn)基站之間的通信切換。所述改進(jìn)的切換方式包括：(1)測(cè)量當(dāng)前服務(wù)小區(qū)和各臨近小區(qū)的接收信號(hào)強(qiáng)度RSRP值和信道質(zhì)量RSRQ值；(2)選擇符合判定條件的各臨近小區(qū)，所述判定條件的判定公式為：min{OK-RSRP(D)i}>0式中，ΔRSRP(i)ψD表示i時(shí)刻的臨近小區(qū)ψ的RSRP值與當(dāng)前服務(wù)小區(qū)D的RSRP值的差值，其中Q(i)為i時(shí)刻的切換遲滯門限值,RSRP(ψ)i為i時(shí)刻的符合判定條件的臨近小區(qū)的接收信號(hào)強(qiáng)度RSRP值，RSRP(D)i為i時(shí)刻的當(dāng)前服務(wù)小區(qū)D的RSRP值；(3)在符合判定條件的各臨近小區(qū)中選擇最優(yōu)的臨近小區(qū)觸發(fā)切換。本優(yōu)選實(shí)施例采用改進(jìn)的切換方式實(shí)現(xiàn)基站之間的通信切換，設(shè)定判定條件選擇符合的臨近小區(qū)，再從中選擇最優(yōu)的臨近小區(qū)觸發(fā)切換減少了切換次數(shù)，提高了切換成功率，保證了通信性能。優(yōu)選的，所述在符合判定條件的各臨近小區(qū)中選擇最優(yōu)的臨近小區(qū)觸發(fā)切換，包括：(1)測(cè)量符合判定條件的各臨近小區(qū)的資源變化率及各臨近小區(qū)到當(dāng)前服務(wù)小區(qū)的距離；(2)按照下列公式計(jì)算符合判定條件的臨近小區(qū)的切換可靠度Γ(ψ)：其中，A、B為設(shè)定的權(quán)值，A+B＝1，為符合判定條件的臨近小區(qū)的資源變化率，為i時(shí)刻的符合判定條件的臨近小區(qū)的接收信號(hào)強(qiáng)度RSRP值，為符合判定條件的臨近小區(qū)到當(dāng)前服務(wù)小區(qū)的距離，B1、B2為設(shè)定的權(quán)值，B1+B2＝1；(3)選取切換可靠度Γ(ψ)最大的臨近小區(qū)觸發(fā)切換。本優(yōu)選實(shí)施例通過切換可靠度的計(jì)算選擇最優(yōu)的臨近小區(qū)觸發(fā)切換，考慮了小區(qū)資源變化率和與當(dāng)前服務(wù)小區(qū)之間的距離，從而能夠?qū)崿F(xiàn)最優(yōu)的臨近小區(qū)的選擇，進(jìn)一步提高了切換成功率，保證了通信性能。優(yōu)選的，設(shè)定所述i時(shí)刻的切換遲滯門限值Q(i)的計(jì)算公式設(shè)定為：Q(i)＝max{α[min(BZ+1,1)]n,β[max(BZ+1,1)]n}其中，α和β為Q(i)值的上限和下限，υ為Q(i)達(dá)到上限α?xí)r的RSRQ值，當(dāng)RSRQ值小于υ值時(shí)Q(i)開始減小，η和n為調(diào)整Q(i)值隨RSRQ值減小而減小的速度和軌跡參數(shù)。本優(yōu)選實(shí)施例對(duì)i時(shí)刻的切換遲滯門限值Q(i)進(jìn)行設(shè)定，使Q(i)值與RSRP(D)i值相互聯(lián)系，從而可以根據(jù)每個(gè)基站所處環(huán)境的不同和基站本身的硬件設(shè)施更加靈活地配置Q(i)，提高了所述符合判定條件的各臨近小區(qū)對(duì)不同環(huán)境的適應(yīng)能力。通過100組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)不同速度下本發(fā)明和傳統(tǒng)鐵路通信系統(tǒng)運(yùn)行情況進(jìn)行比較，本發(fā)明相比傳統(tǒng)鐵路通信系統(tǒng)有益效果如下表所示：高鐵行駛速度通信效率提高通信成本降低300km/h20％20％250km/h15％17％最后應(yīng)當(dāng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作了詳細(xì)地說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)和范圍。當(dāng)前第1頁1 2 3