高速鐵路通信系統的製作方法

2023-12-06 16:11:11 1

本發明涉及鐵路通信
技術領域：
，具體涉及高速鐵路通信系統。
背景技術：
：近年來，高速鐵路為代表的高速交通工具在全世界範圍內得到了快速發展。為滿足交通運輸行業的信息化及泛在通信的需求，迫切需要研究適用於高速移動環境的寬帶無線通信系統。技術實現要素：針對上述問題，本發明旨在提供高速鐵路通信系統。本發明的目的採用以下技術方案來實現：提供了高速鐵路通信系統，包括車載天線和分布式基站子系統，每個基站子系統包括一個基帶處理單元和多個射頻處理單元，基帶處理單元和射頻處理單元通過光纖進行連接，射頻處理單元沿鐵路線設置，信號通過光纖從基帶處理單元到達射頻處理單元，車載天線與射頻處理單元進行無線通信。本發明的有益效果為：構建了適用於高速移動環境的通信系統，其中基帶處理單元和射頻處理單元通過光纖進行連接，能夠減少傳輸錯誤，提高傳輸準確率。附圖說明利用附圖對本發明作進一步說明，但附圖中的實施例不構成對本發明的任何限制，對於本領域的普通技術人員，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據以下附圖獲得其它的附圖。圖1是本發明的結構連接示意圖。附圖標記：車載天線1、分布式基站子系統3、無線切換子系統4、基帶處理單元31、射頻處理單元32。具體實施方式結合以下實施例對本發明作進一步描述。參見圖1，本實施例的高速鐵路通信系統，包括車載天線1和分布式基站子系統3，每個分布式基站子系統3包括一個基帶處理單元31和多個射頻處理單元32，基帶處理單元31和射頻處理單元32通過光纖進行連接，射頻處理單元32沿鐵路線設置，信號通過光纖從基帶處理單元31到達射頻處理單元32，車載天線1與射頻處理單元32進行無線通信。本優選實施例構建了適用於高速移動環境的通信系統，其中基帶處理單元31和射頻處理單元32通過光纖進行連接，能夠減少傳輸錯誤，提高傳輸準確率。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，計算有效吞吐量和確定鏈路自適應傳輸方式。優選的，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，P為射頻處理單元32的發射功率，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。本優選實施例同時考慮了信道中的大尺度路徑衰落和小尺度多徑衰落，獲取了更為準確的信道模型。優選的，所述計算有效吞吐量，包括：車地通信鏈路兩端採用MIMO技術，假定車地鏈路的接收信噪比為γ，則系統的有效傳輸速率為：式中，k1為常數，m為復用增益，Lt+w為通信協議中鏈路層幀頭和幀尾的總長，Lz為鏈路層的幀長；相應的幀錯誤率為：式中，Mf為發射天線數目，Mj為接收天線數目；假定系統初始傳輸的接收信噪比γ1，第n次傳輸的接收信噪比為γn，那麼當系統最大允許傳輸次數為Nm時，系統有效吞吐量的期望可表示為：式中，是經過n次傳輸之後系統可獲得的最大有效吞吐量；是一個幀在前n-1次沒有傳輸成功，而在第n次傳輸成功的概率，其中，本優選實施例採用MIMO技術，極大地提升了系統的整體性能，通過選擇合適的幀長度，能夠有效降低系統的幀錯誤率和增加系統的吞吐量。優選的，所述確定自適應傳輸方式，包括：基於部分可觀測馬爾可夫判決模型，以有效吞吐量為優化目標，在給定的目標誤幀率ptar下，選擇合適的自適應傳輸參數{m,Lz}以最大化系統的收益，最佳鏈路自適應傳輸問題建模為：使得，式中，T為總的決策時期，C(m(t),Lz(t))為決策時刻t的瞬時收益函數。本優選實施例中，由於車載天線1處於高速運動中，車地鏈路的信道狀態不斷變化，自適應傳輸方式中，鏈路自適應傳輸參數能夠不斷進行調整以適應實際需求。優選的，所述高速鐵路通信系統還包括無線切換子系統4，所述無線切換子系統4用於採用改進的切換方式實現基站之間的通信切換。所述改進的切換方式包括：(1)測量當前服務小區和各臨近小區的接收信號強度RSRP值和信道質量RSRQ值；(2)選擇符合判定條件的各臨近小區，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時刻的臨近小區ψ的RSRP值與當前服務小區D的RSRP值的差值，其中Q(i)為i時刻的切換遲滯門限值,RSRP(ψ)i為i時刻的符合判定條件的臨近小區的接收信號強度RSRP值，RSRP(D)i為i時刻的當前服務小區D的RSRP值；(3)在符合判定條件的各臨近小區中選擇最優的臨近小區觸發切換。本優選實施例採用改進的切換方式實現基站之間的通信切換，設定判定條件選擇符合的臨近小區，再從中選擇最優的臨近小區觸發切換減少了切換次數，提高了切換成功率，保證了通信性能。優選的，所述在符合判定條件的各臨近小區中選擇最優的臨近小區觸發切換，包括：(1)測量符合判定條件的各臨近小區的資源變化率及各臨近小區到當前服務小區的距離；(2)按照下列公式計算符合判定條件的臨近小區的切換可靠度Γ(ψ)：其中，A、B為設定的權值，A+B＝1，為符合判定條件的臨近小區的資源變化率，為i時刻的符合判定條件的臨近小區的接收信號強度RSRP值，為符合判定條件的臨近小區到當前服務小區的距離，B1、B2為設定的權值，B1+B2＝1；(3)選取切換可靠度Γ(ψ)最大的臨近小區觸發切換。本優選實施例通過切換可靠度的計算選擇最優的臨近小區觸發切換，考慮了小區資源變化率和與當前服務小區之間的距離，從而能夠實現最優的臨近小區的選擇，進一步提高了切換成功率，保證了通信性能。優選的，設定所述i時刻的切換遲滯門限值Q(i)的計算公式設定為：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)達到上限α時的RSRQ值，當RSRQ值小於υ值時Q(i)開始減小，η和n為調整Q(i)值隨RSRQ值減小而減小的速度和軌跡參數。本優選實施例對i時刻的切換遲滯門限值Q(i)進行設定，使Q(i)值與RSRP(D)i值相互聯繫，從而可以根據每個基站所處環境的不同和基站本身的硬體設施更加靈活地配置Q(i)，提高了所述符合判定條件的各臨近小區對不同環境的適應能力。通過100組實驗數據對不同速度下本發明和傳統鐵路通信系統運行情況進行比較，本發明相比傳統鐵路通信系統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％最後應當說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對本發明保護範圍的限制，儘管參照較佳實施例對本發明作了詳細地說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的實質和範圍。當前第1頁1&nbsp2&nbsp3&nbsp