技術領域個

本發明屬于毫米波無線通信技術領域，涉及用于高鐵的基于分布式波束成形毫米波覆蓋方法。

背景技術：

高速鐵路安全可靠有效的運營，離不開移動通信技術的支持，現有的移動通信技術在高速移動場景下面臨很大的挑戰，隨著列車速度的不斷提高，列車的快速切換，天線的快速對準，以及與此同時，日益多樣化的移動互聯網應用也催生車上旅客寬帶無線接入的需求。然而，現有的用于列控的窄帶gsm-r系統已經無法滿足這些需求。。

技術實現要素：

本發明所要解決的，就是針對上述問題，借鑒公用無線移動通信的5g蓬勃發展，其擁有的更加寬泛的毫米波頻段被認為是高鐵通信的下一個演進方向。針對高鐵特定的高切換，高速移動，高速定向傳輸，以及在車廂內毫米波的有效覆蓋問題，可以通過將分布式波束成形技術引入高鐵毫米波通信中有效解決這個問題。

本發明就是提供一種基于分布式波束成形的高鐵毫米波通信覆蓋方案。本發明考慮在高鐵場景下，毫米波通信中遇到的頻繁切換、波束對準，以及車內無縫覆蓋的問題。本發明的核心思想是利用分布式天線系統。在列車外部，列車沿路兩側放置若干分布式天線，一個中心處理器連接多個分布式天線，以列車為中心劃分臨時小區以減少切換，同時通過多個波束對準一個列車，進行無縫切換；車內通過分布式的天線分布，按照用戶分布進行波束成形，以達到無縫覆蓋。

為了方便理解，首先介紹本方案使用的場景：

本方案用于解決高鐵移動場景下毫米波通信覆蓋問題，基本場景為高速鐵路運行階段(v≥350km/s)，列車(tau)和地面通信基站(rau)，列車車內無線熱點(ap)和用戶(ue)之間通信。

本發明的技術方案是：用于高鐵的基于分布式波束成形毫米波覆蓋方法，包括以下步驟：

s1、在列車鐵路沿線布設分布式毫米波相控陣天線，其中假設列車長度為t，那么每隔一段距離放置一個天線(如t/4的距離)，列車上均勻分布兩個相控陣天線，同時通過一個拉遠的地面基帶處理中心(gcs)連接多個分布式天線；

s2、在車體內部，使用多個分布式分布的天線均勻分布在車體內部，同時共同連接到中心處理單元(tcs)：

s3、在車地通信過程中，如圖1所示，首先根據車體運行狀態大致估計來波方向，然后使用一定的波束訓練方法獲得車體和天線夾角，使用多個波束(如三個波速)同時覆蓋車體上的天線，車體天線按照檢測到不同信噪比進行天線選擇，達到切換的順暢。同時，由于地面基帶處理中心(gcs)連接多個天線，所以越區切換頻率不那么高，都是在gcs內進行的天線選擇。

s4、在車體內進行通信的時候，如圖2所示，通過中心處理單元(tcs)合理分配每個用戶最優天線，以用戶為中心規劃小區，設定每個用戶使用天線的數目(如天線數目為4)，達到無縫覆蓋和聯合優化。

本發明的技術方案，提出了一種適用于高鐵毫米波波束覆蓋方案，通過引入分布波束成形技術，合理降低了車地之間通信的切換頻率，同時波束冗余覆蓋，解決了無縫切換問題，同時在車內使用分布式天線布局，實現了車內信號的覆蓋問題，達到了高鐵通信特殊場景下通信的目的。

本發明的有益效果為，本發明在車地通信中使用了冗余設計，保證了切換的無縫進行，同時使用分布式天線結構減低了切換頻率和系統復雜度，在車體內部通信中使用分布式天線解決了毫米波通信衰減大和覆蓋問題。

附圖說明

圖1為車地毫米波通信中，分布式波束覆蓋示意圖；

圖2為車內通信中，分布式天線通信覆蓋示意圖。

具體實施方式

發明內容部分已經對本發明的方案進行了詳細的描述，在此不再贅述。

技術特征：

技術總結
本發明屬于毫米波無線通信技術領域，涉及用于高鐵的基于分布式波束成形毫米波覆蓋方法。本發明的技術方案，提出了一種適用于高鐵毫米波波束覆蓋方案，通過引入分布波束成形技術，合理降低了車地之間通信的切換頻率，同時波束冗余覆蓋，解決了無縫切換問題，同時在車內使用分布式天線布局，實現了車內信號的覆蓋問題，達到了高鐵通信特殊場景下通信的目的。

技術研發人員：程龍;曾麗群;王志強;劉寧;岳光榮;李少謙
受保護的技術使用者：電子科技大學
技術研發日：2017.06.29
技術公布日：2017.09.15