一种用于轨道交通降低同频干扰的通信方法及系统与流程

本发明属于移动通信技术领域，尤其涉及一种用于轨道交通降低同频干扰的通信方法及系统。

背景技术

频谱资源无比珍贵，提高频谱利用率可成倍提高系统通信速率。

在轨道交通中，由于列车与列车之间需要保持一定的间隔。在每辆列车的车头车尾各安装一个无线通信终端时，由于列车的数量大大少于沿线基站EBU的数量，在大部分情况下，即没有双向会车或者追车的情况下，有无线通信终端EAU入网的基站EBU附近的基站EBU无其他无线通信终端EAU入网，当前行驶的列车上的无线通信终端如何充分利用频谱资源，需要提出新的技术方案。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明所要解决的技术问题是如何充分利用频谱资源、降低邻区干扰。

本发明提供的一种用于轨道交通中降低同频干扰的通信方法，车头终端及车尾终端根据各自接收到的当前小区信号强度及终端与当前小区基站的距离确定进行切换到目标基站的时机；

当进行切换时，目标基站的干扰基站无其他移动终端连接入网，则进入同频模式：所述车头终端及车尾终端采用预定频率分别与相应的目标基站连接，所述预定频率为全部可用频谱资源的中心频率；该方法包括：

根据基站设备发射功率的范围、终端与相应基站之间最大的无线信号衰减值设置所述终端接收到的无线信号强度目标值EAURssiTar；基于所述终端与相应基站之间的无线信号衰减值PL和所述无线信号强度目标值EAURssiTar设置所述基站设备的发射功率TXPOW的值：

TXPOW＝PL EAURssiTar；

根据所述基站设备接收增益范围、所述终端的最大发射功率、所述基站的功率基准值CAPRSSI、终端与相应基站之间最大的无线信号衰减值设置所述终端调整发射功率的目标值EAUTXPOWTar，并根据终端与相应基站之间的无线信号衰减PL设置所述基站自身的接受增益RXGAIN的值：

RXGAIN＝PL CAPRSSI-EAUTXPOWTar。

本发明提供的一种用于轨道交通中降低同频干扰的通信系统，车头终端及车尾终端和沿线各基站，车头终端及车尾终端根据各自接收到的当前小区信号强度及终端与当前小区基站的距离确定进行切换到目标基站的时机；当进行切换时，目标基站的干扰基站无其他移动终端连接入网，则进入同频模式：所述车头终端及车尾终端采用预定频率分别与相应的目标基站连接，所述预定频率为全部可用频谱资源的中心频率；该通信系统包括：

所述基站根据基站设备发射功率的范围、终端与相应基站之间最大的无线信号衰减值设置所述终端接收到的无线信号强度目标值EAURssiTar；基于所述终端与相应基站之间的无线信号衰减值PL和所述终端无线信号强度目标值EAURssiTar设置基站设备所述的发射功率TXPOW的值：

TXPOW＝PL EAURssiTar；

所述基站根据所述基站设备接收增益范围、所述终端的最大发射功率、所述基站的功率基准值CAPRSSI、终端与相应基站之间最大的无线信号衰减值设置所述终端调整发射功率的目标值EAUTXPOWTar，并根据终端与相应基站之间的无线信号衰减PL设置所述基站自身的接受增益RXGAIN的值：

RXGAIN＝PL CAPRSSI-EAUTXPOWTar。

本发明提供的技术方案，通过功率控制和接收增益调整的方式，使得正在工作的车头车尾两端的通信终端能够同时使用全部的频谱资源，而且避免了邻区干扰的问题。

为了上述以及相关的目的，一个或多个实施例包括后面将详细说明并在权利要求中特别指出的特征。下面的说明以及附图详细说明某些示例性方面，并且其指示的仅仅是各个实施例的原则可以利用的各种方式中的一些方式。其它的益处和新颖性特征将随着下面的详细说明结合附图考虑而变得明显，所公开的实施例是要包括所有这些方面以及它们的等同。

附图说明

图1是本发明实施例中提供的采用同频的通信方法流程图；

图2是现有技术中用于轨道交通采用异频模式的通信系统架构示意图；

图3是本发明实施例一中的示出了功率和接收增益相关参数的通信系统架构示意图；

图4是本发明实施例二中的示出了功率和接收增益相关参数的通信系统架构示意图；

图5是本发明实施例三中的示出了功率和接收增益相关参数的通信系统架构示意图。

具体实施方式

以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的组件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本发明的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。在本文中，本发明的这些实施方案可以被单独地或总地用术语“发明”来表示，这仅仅是为了方便，并且如果事实上公开了超过一个的发明，不是要自动地限制该应用的范围为任何单个发明或发明构思。

本发明提供的一种用于轨道交通的通信方法，如图1所示，包括：

S101，车载终端在与基站的通信过程中，根据终端接收到的本小区信号强度及终端与本小区基站的距离确定切换到目标基站；

S102，当进行切换时，目标基站的干扰基站无其他移动终端连接入网，则进入同频模式：所述车载终端采用预定频率与所述目标基站连接，所述预定频率为全部可用频谱资源的中心频率；

通常地，干扰基站为列车行进行方向目标基站的下一个基站。

具体地，车载终端与基站的通信过程，具体包括：

车载终端(EAU)进入一个小区后，与本小区基站(EBU)进行信令交互，向所述基站(EBU)发送携带该终端的类型和行进方向信息的切换请求消息给所述基站(EBU)；所述基站(EBU)携带切换门限参数的响应消息给所述车载终端(EAU)，所述切换门限参数包括所述车载终端与所述基站的距离和信号强度两种参数。

进一步地，该通信方法包括从同频模式切换到异频模式的流程：

S103，当处于同频模式的车载终端行进即将切换，其目标基站的干扰基站(EBU-D-NBR)有其他移动终端连接入网，则进入异频模式：

当前小区基站(EBU-S),所述目标基站(EBU-D)及其干扰基站(EBU-D-NBR)改变自身的带宽和频点，将当前小区基站(EBU-S),所述目标基站(EBU-D)和干扰基站(EBU-D-NBR)射频打开，所述车载终端(EAU)入网EBU-D，完成切换过程。

为使本发明的原理、特性和优点更加清楚，下面结合具体实施方案进行详细描述。

轨道交通的通信组网方案分为三种情况：

一)除车头车尾两端EAU入网的两个EBU及其附近(两个方向各至少一个)的EBU仅有这两个EAU入网。

二)除车头车尾两端EAU入网的两个EBU及其附近(两个方向各至少一个)的EBU还有其他列车的EAU入网。

三)一段区间内的基站EBU无车载终端EAU入网。

针对第二、三种场景，采用传统蜂窝组网中的异频组网。

本发明针对场景一，提出了一种新的采用同频模式进行通信的技术方案。

将全部可用的频谱资源带宽为BW(如，80MHz)，中心频点为F1。

将全部频谱资源一分为二，中心频点分别为F2和F3，带宽为BW/2(例如40MHz)。

图2是现有技术中用于轨道交通采用异频模式的通信系统架构示意图，如图2所示，现有的实施方案，采用异频模式组网，沿轨道沿线架设的基站EBU依次交替采用F2,F3,F2,F3....所有基站EBU射频正常工作。

图3是本发明实施例提供的用于轨道交通采用同频模式的通信系统架构示意图，如图3所示，采用同频模式组网时，有车载终端EAU入网的基站EBU射频打开，使用频点F1。

切换过程如下：

根据列车的行进方向和终端类型设置切换点。具体过程如下：

终端EAU进入一个小区后，与EBU进行信令交互，向基站发送信令para-get-req,告知基站该终端的类型和行进方向。EBU根据类型和行进方向向EAU发送para-get-rsp信令，通知EAU对应的切换门限，包括距离和信号强度两种参数。

终端在与基站的通信过程中，根据本小区的信号强度和测距信息准确的判断切换点后，不再依赖于测量过程和测量结果，直接向源小区EBU-S发送小区切换请求ho-req(Handover Request)，ho-req中包含目标小区基站EBU-D的MAC地址等信息。源基站EBU-S收到小区切换请求ho-req后，根据其中的信息通过有线网络发送切换信令ho-inf通知目标基站EBU-D,并通知目标EBU-D即将切换的EAU的mac地址等相关信息。目标EBU-D向其干扰小区基站EBU-D-NBR发送信令act-check-req信令查询是否有其他终端EAU入网，并通知其干扰小区基站EBU-D-NBR进入切换流程。如若没有则干扰小区基站EBU-D-NBR回复信令act-check-false信令给目标基站EBU-D,目标EBU-D回复信令ho-rsp-1给源小区基站EBU-S，通知源小区基站EBU-S一定延迟DELAY(如16个物理帧)后可进入同频模式；反之，则其干扰小区基站EBU-D-NBR回复信令act-check-true信令给目标基站EBU-D,目标基站EBU-D发送信令ho-rsp-2给源小区基站EBU-S，通知源小区基站EBU-S一定延迟DELAY(如16个物理帧)后可进入异频模式。该延迟DELAY用于保证源小区基站EBU-S能够完成收到该信令后再通过小区切换命令ho-cmd(Handover Command)通知EAU对应时刻T需要切换的模式和目标基站EBU-D的频点和带宽。

如果是同频模式，在T时刻，终端EAU从源小区基站EBU-S切换至目标基站EBU-D。目标基站EBU-D射频(频率F1)打开。终端EAU入网目标基站EBU-D，完成切换过程。

如果是异频模式，则在T时刻源小区基站EBU-S,目标基站EBU-D及其干扰小区基站EBU-D-NBR改变自身的带宽和频点，EBU-S,EBU-D和EBU-D-NBR射频都打开，EAU入网EBU-D，完成切换过程。

本发明所解决的技术问题是场景一中位于车头车尾的两个无线通信终端EAU使用同一个频点和带宽如何消除或降低上下行干扰的问题。

本发明中，列车的车头车尾分别安装一个无线通信终端EAU，并安装与EAU链接的定向天线，天线方向朝向车外，即分别朝车头、车尾两个方向安装，以下称为车头终端EAUHEAD和车终端EAUTAIL。

车头车尾两端无线通信终端的切换位置在申请号为CN201611035650.5的中国专利申请中已有描述，不再重复描述。

除车头车尾两端EAU入网的两个EBU打开射频，这两个EBU相邻的其他EBU关闭射频。

以下称车头终端EAUHEAD和车终端EAUTAIL分别对应的基站EBU为EBUHEAD和EBUTAIL。随着列车运行，EAUHEAD与EBUHEAD之间的距离在不断变化，随着距离的变化对应的无线信号的衰减也在不同的变化。距离越远衰减越大，距离越近衰减越小。EAUTAIL和EBUTAIL之间的衰减也符合这个规律。

为了大大降低EBUHEAD与EBUTAIL发送的下行无线信号之间的干扰，本发明根据衰减的变化调整EBUHEAD和EBUTAIL的发射功率。使得EAUHEAD和EAUTAIL分别收到的下行无线信号强度基本相当。在这种情况下受车体衰减，天线方向的影响，EAUHEAD收到的EBUHEAD的下行信号强度比EAUHEAD收到的EBUTAIL的下行信号强度要高20db以上。可以基本忽略EBUTAIL的下行信号对EAUHEAD干扰。同理也可以基本忽略EBUHEAD的下行信号对EAUTAIL干扰。

为了大大降低EAUHEAD与EAUTAIL上行无线信号之间的干扰，本发明根据衰减的变化调整EBUHEAD和EBUTAIL的接收增益，使得EAUHEAD和EAUTAIL经过开环或者闭环功率控制后所发射的无线信号强度基本相当。在这种情况下受车体衰减、天线方向及无线信号传输距离的影响，EBUHEAD收到的EAUHEAD的上行信号强度比EBUHEAD收到的EAUTAIL的上行信号强度要高20db以上。可以基本忽略EAUTAIL的上行信号对EBUHEAD干扰。同理也可以基本忽略EAUHEAD的上行信号对EBUTAIL干扰。

本发明提供的一种用于轨道交通中降低同频干扰的通信方法，车头终端及车尾终端根据各自接收到的当前小区信号强度及终端与当前小区基站的距离确定进行切换到目标基站的时机；

当进行切换时，目标基站的干扰基站无其他移动终端连接入网，则进入同频模式：所述车头终端及车尾终端采用预定频率分别与相应的目标基站连接，所述预定频率为全部可用频谱资源的中心频率；其特征在于，包括：

根据基站设备发射功率的范围、终端与相应基站之间最大的无线信号衰减值设置所述终端接收到的无线信号强度目标值EAURssiTar；基于所述终端与相应基站之间的无线信号衰减值PL和所述无线信号强度目标值EAURssiTar动态调整所述基站的发射功率TXPOW的值：

TXPOW＝PL EAURssiTar；

根据所述基站设备接收增益范围、所述终端的最大发射功率、所述基站的功率基准值CAPRSSI、终端与相应基站之间最大的无线信号衰减值设置所述终端调整发射功率的目标值EAUTXPOWTar，并根据终端与相应基站之间的无线信号衰减PL动态调整所述基站自身的接受增益RXGAIN的值：

RXGAIN＝PL CAPRSSI-EAUTXPOWTar。

所述车载终端与基站的通信过程，具体包括：

车载终端(EAU)进入一个小区后，与本小区基站(EBU)进行信令交互，向所述基站(EBU)发送携带该终端的类型和行进方向信息的切换请求消息给所述基站(EBU)；所述基站(EBU)携带切换门限参数的响应消息给所述车载终端(EAU)，所述切换门限参数包括所述车载终端与所述基站的距离和信号强度两种参数。

从同频模式切换到异频模式的流程：

当处于同频模式的车载终端行进即将切换，其目标基站的干扰基站(EBU-D-NBR)有其他移动终端连接入网，则进入异频模式：

当前小区基站(EBU-S),所述目标基站(EBU-D)及其干扰基站(EBU-D-NBR)改变自身的带宽和频点，将当前小区基站(EBU-S),所述目标基站(EBU-D)和干扰基站(EBU-D-NBR)射频打开，所述车载终端(EAU)入网EBU-D，完成切换过程。

进入同频模式时，EBU的发射功率和接受增益的具体计算方式如下：

下行方向：根据EBU设备最大最小发射功率以及EAU与EBU之间最大的无线信号衰减设置合适的EAURssiTar,即EAU接收到的无线信号强度的目标值。EBU根据EAU与EBU之间的无线信号衰减PL动态调整自身的发射功率TXPOW的值，计算公式为：

TXPOW＝PL EAURssiTar

上行方向：根据EBU设备最大最小接收增益，EAU的最大发射功率,EBU的功率基准值CAPRSSI,以及EAU与EBU之间最大的无线信号衰减设置合适的EAUTXPOWTar,即EAU调整发射功率的目标值。EBU根据EAU与EBU之间的无线信号衰减PL动态调整自身的接受增益RXGAIN的值，计算公式为：

RXGAIN＝PL CAPRSSI-EAUTXPOWTar

以下举例说明几种典型场景下，各个EBU的射频开关情况以及发射功率和接收增益的配置。

假设EBU布站间距约为400米，EAU距离EBU最近时无线信号衰减PL为52db。衰减每50米增加3db。列车车长为100米。对应的EAURssiTar设置为-50db；CAPRSSI设置为-8db；EAUTXPOWTar设置为16db。

列车车头车尾位于某个基站两侧时：根据上述公式，EBU2和EBU4的接受增益和发射功率计算结果如图3所示，EBU2和EBU4附近的其他EBU关闭射频。

列车位于两个基站中间时，EBU2和EBU3接受增益和发射功率计算结果如图4所示，EBU2和EBU3附近的其他EBU关闭射频。

列车位于某个基站附近时，EBU2和EBU3接受增益和发射功率计算结果如图5所示，EBU2和EBU3附近的其他EBU关闭射频。

以最后一个场景的车尾终端为例，下行方向：车尾终端收到EBU3的无线信号的路损为52 3*6＝70db。收到的信号强度为20-70＝-50db，同时车尾终端收到EBU2的无线信号路损为距离衰减和车体及天线方向导致的衰减(20db)之和，为52 2*3 20＝78db。对应收到的信号强度为2-78＝-76db。因此下行干扰信号强度比正常信号强度低26db，影响很小。

上行方向：EBU3收到车尾终端的信号强度为16-70 46＝-8db，同时EBU3收到车头终端的无线信号路损为距离衰减和车体及天线方向导致的衰减(20db)之和，为52 8*3 20＝96db。对应收到的车头终端发送的无线信号强度为16-96 46＝-34db，因此上行干扰信号强度比正常信号强度低26db，影响很小。

本发明还提供相应的用于轨道交通中降低同频干扰的通信系统，车头终端及车尾终端和沿线各基站，车头终端及车尾终端根据各自接收到的当前小区信号强度及终端与当前小区基站的距离确定进行切换到目标基站的时机；当进行切换时，目标基站的干扰基站无其他移动终端连接入网，则进入同频模式：所述车头终端及车尾终端采用预定频率分别与相应的目标基站连接，所述预定频率为全部可用频谱资源的中心频率；其特征在于，包括：

所述基站根据基站设备发射功率的范围、终端与相应基站之间最大的无线信号衰减值设置所述终端接收到的无线信号强度目标值EAURssiTar；基于所述终端与相应基站之间的无线信号衰减值PL和所述无线信号强度目标值EAURssiTar动态调整所述的发射功率TXPOW的值：

TXPOW＝PL EAURssiTar；

所述基站根据所述基站设备接收增益范围、所述终端的最大发射功率、所述基站的功率基准值CAPRSSI、终端与相应基站之间最大的无线信号衰减值设置所述终端调整发射功率的目标值EAUTXPOWTar，并根据终端与相应基站之间的无线信号衰减PL动态调整所述基站自身的接受增益RXGAIN的值：

RXGAIN＝PL CAPRSSI-EAUTXPOWTar。

本发明提供的技术方案充分考虑了轨道交通中车载无线通信终端用户少，车辆仅能沿着轨道运行的特点，摒弃了传统蜂窝小区的组网方案，并且本发明根据衰减的变化调整EBUHEAD和EBUTAIL的发射功率和接收增益，使得车头终端EAUHEAD和车尾终端EAUTAIL分别收到的下行无线信号强度和发送的上行信号强度基本相当，在提高了系统整体频谱利用率的同时，降低相应基站发送的上下行无线信号之间的干扰，保证了通信线路质量、稳定性。

根据所述公开的实施例，可以使得本领域技术人员能够实现或者使用本发明。对于本领域技术人员来说，这些实施例的各种修改是显而易见的，并且这里定义的总体原理也可以在不脱离本发明的范围和主旨的基础上应用于其他实施例。以上所述的实施例仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。