專利名稱：一種高速列車上使用的移動(dòng)通信系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及無線通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種采用多網(wǎng)融合的動(dòng)車組移動(dòng)通信系統(tǒng)解決高速鐵路動(dòng)車組(CRH2、CRH3)列車上的移動(dòng)通信信號(hào)增強(qiáng)覆蓋的移動(dòng)通信系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
鐵路是我國最主要也是最重要的交通手段，中國的鐵路列車每年約發(fā)送旅客16 億人次。隨著21世紀(jì)科技加速發(fā)展，信息化已經(jīng)普及了千家萬戶，家人朋友的問候及工作業(yè)務(wù)聯(lián)系都無時(shí)無刻都用到移動(dòng)電話，特別是目前國內(nèi)部分鐵路線路采用了動(dòng)車組技術(shù)， 由于動(dòng)車組票價(jià)較貴，其高端商務(wù)旅客眾多，他們對鐵路網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量有更加迫切的需求。但是由于動(dòng)車組的高速移動(dòng)，現(xiàn)有移動(dòng)技術(shù)(如GSM、CDMA)的無線信號(hào)在多普勒效應(yīng)、多徑干擾、越區(qū)切換、列車車廂屏蔽等多種因素的影響下，出現(xiàn)信號(hào)弱、不穩(wěn)定等問題，從而造成GSM及CDMA在列車上通話質(zhì)量差，GPRS或CDMA IX上網(wǎng)速率更無法保障，通話及數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)容易掉話掉線等，特別是新一代高速列車，嚴(yán)重影響移動(dòng)電話用戶的使用感受。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的問題是如何提供一種高速列車上使用的移動(dòng)通信系統(tǒng)，該高速列車上使用的移動(dòng)通信系統(tǒng)經(jīng)由安裝在車頂?shù)奶炀€接收鐵道沿線GSM、CDMA、TD-SCDMA 及WCDMA信號(hào)，通過直放站設(shè)備進(jìn)行信號(hào)濾波放大，然后由車廂內(nèi)的美化偽裝天線或泄漏電纜將信號(hào)平均分配到各個(gè)車廂內(nèi)，對每個(gè)車廂進(jìn)行有效的覆蓋，同時(shí)接收來自各個(gè)車廂內(nèi)移動(dòng)手機(jī)的上行信號(hào)，通過直放站濾波放大后經(jīng)安裝在車頂?shù)奶炀€發(fā)送給各個(gè)系統(tǒng)的移動(dòng)通信基站。為達(dá)到上述發(fā)明目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案為提供一種高速列車上使用的移動(dòng)通信系統(tǒng)，其特征在于包括全向天線、中國移動(dòng)GSM信號(hào)收發(fā)機(jī)、中國移動(dòng)TD信號(hào)收發(fā)機(jī)、中國聯(lián)通GSM信號(hào)收發(fā)機(jī)、中國聯(lián)通WCDMA信號(hào)收發(fā)機(jī)、中國電信CDMA信號(hào)收發(fā)機(jī)、多系統(tǒng)接入平臺(tái)和天饋系統(tǒng)；所述多系統(tǒng)接入平臺(tái)包括下行輸入級(jí)多系統(tǒng)分路器、下行 ICS干擾消除模塊、下行功放模塊、上行輸入級(jí)多系統(tǒng)分路器、上行功放模塊、上行ICS干擾消除模塊；所述中國移動(dòng)GSM信號(hào)收發(fā)機(jī)、中國移動(dòng)TD信號(hào)收發(fā)機(jī)、中國聯(lián)通GSM信號(hào)收發(fā)機(jī)、中國聯(lián)通WCDMA信號(hào)收發(fā)機(jī)通過電橋連接到下行輸入級(jí)多系統(tǒng)分路器的輸入端，下行輸入級(jí)多系統(tǒng)分路器的輸出端按照各個(gè)通信系統(tǒng)的制式分別連接到各自相應(yīng)的下行ICS 干擾消除模塊，下行ICS干擾消除模塊輸入端連接到下行功放模塊的輸入端，下行功放模塊的輸出端經(jīng)過電橋與天饋系統(tǒng)中的發(fā)射天線或泄漏電纜相連接；。所述天饋系統(tǒng)中的發(fā)射天線或泄漏電纜通過電橋連接到上行輸入級(jí)多系統(tǒng)分路器的輸入端，上行輸入級(jí)多系統(tǒng)分路器的輸出端按照各個(gè)通信系統(tǒng)的制式分別連接到各自相應(yīng)的上行ICS干擾消除模塊的輸入端，上行ICS干擾消除模塊的輸出端連接到上行功放模塊的輸入端，上行功放模塊的輸出端與上行輸入級(jí)多系統(tǒng)分路器的輸入端相連接，上行輸入級(jí)多系統(tǒng)分路器的輸出端通過電橋與全向天線相連接。按照本實(shí)用新型所提供的高速列車上使用的移動(dòng)通信系統(tǒng)，其特征在于還包括有能夠自適應(yīng)快速變化的施主基站與接收天線之間遠(yuǎn)近效應(yīng)的40dB大動(dòng)態(tài)范圍的高速 AGC電路。按照本實(shí)用新型所提供的高速列車上使用的移動(dòng)通信系統(tǒng)，其特征在于還包括有能夠自適應(yīng)動(dòng)車途中施主基站載頻的變化的GSM自動(dòng)選頻功能模塊。按照本實(shí)用新型所提供的高速列車上使用的移動(dòng)通信系統(tǒng)，其特征在于還包括有可減小列車運(yùn)行過程的頻繁切換的小區(qū)遲滯切換處理模塊。綜上所述，本實(shí)用新型所提供的高速列車上使用的移動(dòng)通信系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單合理、使用方便、制作成本低、測量準(zhǔn)確快捷等優(yōu)點(diǎn)，該螺紋深度檢具利用的是游標(biāo)卡尺的測量原理，使用時(shí)，手柄端面對應(yīng)的刻度筒上的數(shù)值即為螺紋孔深度的粗略值，手柄上小段刻度面與刻字筒的刻線的對應(yīng)值即為精確值(精度0. 05mm)。

圖1是多系統(tǒng)接入平臺(tái)的連接示意圖；圖2是高速列車移動(dòng)通信系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖3是ICS干擾消除模塊的處理過程圖；圖4是GSM自動(dòng)選頻模塊的內(nèi)部原理圖；圖5是GSM自動(dòng)選頻算法框圖；圖6是小區(qū)遲滯切換處理模塊的曲線圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)地描述該高速列車上使用的移動(dòng)通信系統(tǒng)經(jīng)由安裝在車頂?shù)奶炀€接收鐵道沿線GSM、 CDMA.TD-SCDMA及WCDMA信號(hào)，通過直放站設(shè)備進(jìn)行信號(hào)濾波放大，然后由車廂內(nèi)的美化偽裝天線或泄漏電纜將信號(hào)平均分配到各個(gè)車廂內(nèi)，對每個(gè)車廂進(jìn)行有效的覆蓋，同時(shí)接收來自各個(gè)車廂內(nèi)移動(dòng)手機(jī)的上行信號(hào)，通過直放站濾波放大后經(jīng)安裝在車頂?shù)奶炀€發(fā)送給各個(gè)系統(tǒng)的移動(dòng)通信基站。如圖所示，該高速列車上使用的移動(dòng)通信系統(tǒng)包括全向天線、中國移動(dòng)GSM信號(hào)收發(fā)機(jī)、中國移動(dòng)TD信號(hào)收發(fā)機(jī)、中國聯(lián)通GSM信號(hào)收發(fā)機(jī)、中國聯(lián)通WCDMA信號(hào)收發(fā)機(jī)、 中國電信CDMA信號(hào)收發(fā)機(jī)、多系統(tǒng)接入平臺(tái)和天饋系統(tǒng)；所述多系統(tǒng)接入平臺(tái)包括下行輸入級(jí)多系統(tǒng)分路器、下行ICS干擾消除模塊、下行功放模塊、上行輸入級(jí)多系統(tǒng)分路器、上行功放模塊、上行ICS干擾消除模塊；所述中國移動(dòng)GSM信號(hào)收發(fā)機(jī)、中國移動(dòng)TD信號(hào)收發(fā)機(jī)、中國聯(lián)通GSM信號(hào)收發(fā)機(jī)、中國聯(lián)通WCDMA信號(hào)收發(fā)機(jī)通過電橋連接到下行輸入級(jí)多系統(tǒng)分路器的輸入端，下行輸入級(jí)多系統(tǒng)分路器的輸出端按照各個(gè)通信系統(tǒng)的制式分別連接到各自相應(yīng)的下行ICS干擾消除模塊，下行ICS干擾消除模塊輸入端連接到下行功放模塊的輸入端，下行功放模塊的輸出端經(jīng)過電橋與天饋系統(tǒng)中的發(fā)射天線或泄漏電纜相連接；。所述天饋系統(tǒng)中的發(fā)射天線或泄漏電纜通過電橋連接到上行輸入級(jí)多系統(tǒng)分路器的輸入端，上行輸入級(jí)多系統(tǒng)分路器的輸出端按照各個(gè)通信系統(tǒng)的制式分別連接到各自相應(yīng)的上行ICS干擾消除模塊的輸入端，上行ICS干擾消除模塊的輸出端連接到上行功放模塊的輸入端，上行功放模塊的輸出端與上行輸入級(jí)多系統(tǒng)分路器的輸入端相連接，上行輸入級(jí)多系統(tǒng)分路器的輸出端通過電橋與全向天線相連接。該高速列車上使用的移動(dòng)通信系統(tǒng)還包括有能夠自適應(yīng)快速變化的施主基站與接收天線之間遠(yuǎn)近效應(yīng)的40dB大動(dòng)態(tài)范圍的高速AGC電路。該高速列車上使用的移動(dòng)通信系統(tǒng)還包括有能夠自適應(yīng)動(dòng)車途中施主基站載頻的變化的GSM自動(dòng)選頻功能模塊。該高速列車上使用的移動(dòng)通信系統(tǒng)還包括有可減小列車運(yùn)行過程的頻繁切換的小區(qū)遲滯切換處理模塊。高速列車移動(dòng)通信系統(tǒng)中多系統(tǒng)接入平臺(tái)(Ρ0Ι :Point Of hterface)作為多種通信系統(tǒng)和多個(gè)區(qū)域的分布系統(tǒng)之間的界面，是在多系統(tǒng)信號(hào)分合路過程中的關(guān)鍵部分。 如圖1所示各路收發(fā)信機(jī)信號(hào)都通過獨(dú)立的端口接入多系統(tǒng)接入平臺(tái)，混合后輸出到相應(yīng)分布系統(tǒng)的端口 ；同時(shí)將來自不同區(qū)域分布系統(tǒng)端口的信號(hào)混合后，再按需要分別送到信號(hào)源的上行端口。如圖2所示，其下行鏈路為全向?qū)掝l接收天線把接收到的空中信號(hào)(包括中國移動(dòng)TD-SCDMA/GSM、中國聯(lián)通WCDMA/GSM及中國電信CDMA五路信號(hào))通過電橋連接到下行輸入級(jí)多系統(tǒng)分路器(Ρ0Ι，具有雙工功能)的輸入端，該分路器的輸出端按照各個(gè)通信系統(tǒng)的制式分別連接到各自相應(yīng)的ICS干擾消除模塊，實(shí)現(xiàn)增益控制、選頻、反饋干擾消除等一系列功能，輸入到下行功放模塊進(jìn)行放大后，輸出到下行輸入級(jí)多系統(tǒng)分路器(移動(dòng)、聯(lián)通GSM 信號(hào)還要通過隔離器加以隔離區(qū)分)，經(jīng)過電橋與發(fā)射天線或泄漏電纜相連接；其上行鏈路為發(fā)射天線或泄漏電纜通過電橋連接到上行輸入級(jí)多系統(tǒng)分路器的輸入端，該分路器的輸出端按照各個(gè)通信系統(tǒng)的制式分別連接到各自相應(yīng)的ICS干擾消除模塊，實(shí)現(xiàn)增益控制、選頻、反饋干擾消除等一系列功能，輸入到功放模塊進(jìn)行放大后，輸出到上行輸入級(jí)多系統(tǒng)分路器(移動(dòng)、聯(lián)通GSM信號(hào)還要通過隔離器加以隔離區(qū)分)，該合路器的輸出端通過電橋與全向天線相連接。傳統(tǒng)模擬的有源設(shè)備要求隔離度比系統(tǒng)增益高15dB，在實(shí)際工程應(yīng)用中接收天線和發(fā)射天線要拉開30米才能滿足隔離度要求，在空間有限的列車車廂上顯然無法滿足安裝條件，高速列車移動(dòng)通信系統(tǒng)采用ICS (Interference Cancellation System)數(shù)字處理技術(shù)，通過自適應(yīng)濾波(涉及信號(hào)相關(guān)性及基帶處理)，從無線接收信號(hào)中檢測出反饋干擾信號(hào)并抵消，從而在提高系統(tǒng)增益的同時(shí)，大大降低了設(shè)備對隔離度的要求，可以做到系統(tǒng)增益比隔離度高20dB不自激。ICS模塊的實(shí)現(xiàn)過程主要是，通過把接收信號(hào)和發(fā)射信號(hào)進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，檢測出反饋信號(hào)，同時(shí)生成適當(dāng)相位和功率的抵消信號(hào)，在抵消環(huán)節(jié)進(jìn)行抵消運(yùn)算，從而消除了反饋干擾信號(hào)。ICS功能是基于自適應(yīng)噪聲消除實(shí)現(xiàn)的，如圖3所示
5[0027]在列車的運(yùn)行過程中，周邊基站的頻點(diǎn)處于不斷的變化中，要使用選頻功能有一定的困難，很多廠家因此用簡單的選段代替了選頻，即移動(dòng)GSM下行選擇930 954MHz頻段、聯(lián)通GSM下行選擇％4 960MHz頻段，但是直接采用選段，會(huì)把整個(gè)頻段內(nèi)的信號(hào)都接收進(jìn)來，周邊非施主基站的運(yùn)營商基站信號(hào)都是干擾信號(hào)，會(huì)嚴(yán)重降低了施主信號(hào)的信噪比，有擴(kuò)大信號(hào)污染區(qū)的風(fēng)險(xiǎn)。高速列車移動(dòng)通信系統(tǒng)采用GSM自動(dòng)選頻模塊，將GSM設(shè)備工作頻點(diǎn)分成當(dāng)前集和激活集兩部分。具體實(shí)現(xiàn)是通過軟件無線電構(gòu)架，將射頻的GSM信號(hào)下變頻采樣轉(zhuǎn)化成數(shù)字基帶信號(hào)，如圖4所示，在FPGA芯片中設(shè)計(jì)了兩路的DDC通道，一路為正常工作模式通道，當(dāng)前集載波頻點(diǎn)的信號(hào)通過該DDC通道，實(shí)現(xiàn)正常的信號(hào)傳輸，為直放站信號(hào)提供正常服務(wù)，另外一路為自動(dòng)選頻模式通道，在這路DDC通道內(nèi)循環(huán)遍歷所有頻點(diǎn)，計(jì)算各頻點(diǎn)的功率，剔除接近噪聲的工作頻點(diǎn)，按照接收場強(qiáng)RX和載干比C/I排列激活集的載波頻點(diǎn)，最后通過自動(dòng)選頻算法，篩選出新的當(dāng)前集工作頻點(diǎn)，如圖5所示。在GSM系統(tǒng)中(移動(dòng)GSM 和聯(lián)通GSM處理方法相同)，GSM自動(dòng)選頻模塊有18通道選頻能力，其中12通道為正常工作模式通道，剩余6通道為自動(dòng)選頻模式通道。目前網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商的鐵路覆蓋，基本上是沿著高速鐵路建設(shè)基站，形成帶狀小區(qū)，由于列車的高速行駛，會(huì)頻繁跨越不同基站小區(qū)，發(fā)生頻繁的切換，過多的切換不僅增加了網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)，還容易造成掉話，嚴(yán)重影響用戶體驗(yàn)，特別是在某個(gè)基站小區(qū)覆蓋范圍過小的時(shí)候，手機(jī)還沒有來的及完成切換流程，列車已經(jīng)駛出了該基站小區(qū)覆蓋范圍，該小區(qū)的信號(hào)已經(jīng)在急劇衰耗，手機(jī)如果切換到該小區(qū)，很容易造成掉話。高速列車移動(dòng)通信系統(tǒng)采用了數(shù)字化處理，在自動(dòng)選頻技術(shù)基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了當(dāng)前集和激活集切換定時(shí)器，通過分析各小區(qū)基站信號(hào)的強(qiáng)度、質(zhì)量波動(dòng)模型，利用定時(shí)器調(diào)節(jié)車廂內(nèi)服務(wù)信號(hào)小區(qū)切換的頻率。與基站直接服務(wù)高速列車手機(jī)用戶相比較，通過該技術(shù)， 減小了列車在駛?cè)敫采w范圍小的基站小區(qū)時(shí)發(fā)生頻繁切換的概率，降低掉話率。具體實(shí)現(xiàn)方式如圖6所示，在列車運(yùn)行中，基站小區(qū)1的信號(hào)強(qiáng)度不斷下降，基站小區(qū)2的信號(hào)不斷增強(qiáng)，按照原有的基站切換規(guī)則，基站切換判決窗口的時(shí)間很短就結(jié)束了，用戶終端需要頻繁地切換，很容易掉話。高速列車移動(dòng)通信系統(tǒng)引入新技術(shù)，在輸入端不斷檢測激活集的載波信號(hào)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)激活集的信號(hào)強(qiáng)度強(qiáng)于當(dāng)前集的時(shí)候，啟動(dòng)切換定時(shí)器，根據(jù)列車時(shí)速， 計(jì)算列車運(yùn)行500米的時(shí)間Δ τ，如果在Δ τ的時(shí)間范圍內(nèi)，激活集中的信號(hào)仍然沒有變化，則將激活集的信號(hào)切換到當(dāng)前集中，經(jīng)功放放大后覆蓋用戶區(qū)，如果激活集中的信號(hào)已經(jīng)變更，則開始新的一輪定時(shí)比較。通過這種技術(shù)，如圖6所示，直放站切換判決窗口的時(shí)間長度被延長，可以減小列車在駛?cè)敫采w范圍小的基站小區(qū)時(shí)發(fā)生頻繁切換的概率，降低掉話率。 以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以對本實(shí)用新型進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本實(shí)用新型權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種高速列車上使用的移動(dòng)通信系統(tǒng)，其特征在于包括全向天線、中國移動(dòng)GSM 信號(hào)收發(fā)機(jī)、中國移動(dòng)TD信號(hào)收發(fā)機(jī)、中國聯(lián)通GSM信號(hào)收發(fā)機(jī)、中國聯(lián)通WCDMA信號(hào)收發(fā)機(jī)、中國電信CDMA信號(hào)收發(fā)機(jī)、多系統(tǒng)接入平臺(tái)和天饋系統(tǒng)；所述多系統(tǒng)接入平臺(tái)包括下行輸入級(jí)多系統(tǒng)分路器、下行ICS干擾消除模塊、下行功放模塊、上行輸入級(jí)多系統(tǒng)分路器、上行功放模塊、上行ICS干擾消除模塊；所述中國移動(dòng)GSM信號(hào)收發(fā)機(jī)、中國移動(dòng)TD信號(hào)收發(fā)機(jī)、中國聯(lián)通GSM信號(hào)收發(fā)機(jī)、中國聯(lián)通WCDMA信號(hào)收發(fā)機(jī)通過電橋連接到下行輸入級(jí)多系統(tǒng)分路器的輸入端，下行輸入級(jí)多系統(tǒng)分路器的輸出端按照各個(gè)通信系統(tǒng)的制式分別連接到各自相應(yīng)的下行ICS干擾消除模塊，下行ICS干擾消除模塊輸入端連接到下行功放模塊的輸入端，下行功放模塊的輸出端經(jīng)過電橋與天饋系統(tǒng)中的發(fā)射天線或泄漏電纜相連接；所述天饋系統(tǒng)中的發(fā)射天線或泄漏電纜通過電橋連接到上行輸入級(jí)多系統(tǒng)分路器的輸入端，上行輸入級(jí)多系統(tǒng)分路器的輸出端按照各個(gè)通信系統(tǒng)的制式分別連接到各自相應(yīng)的上行ICS干擾消除模塊的輸入端，上行ICS干擾消除模塊的輸出端連接到上行功放模塊的輸入端，上行功放模塊的輸出端與上行輸入級(jí)多系統(tǒng)分路器的輸入端相連接，上行輸入級(jí)多系統(tǒng)分路器的輸出端通過電橋與全向天線相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速列車上使用的移動(dòng)通信系統(tǒng)，其特征在于還包括有能夠自適應(yīng)快速變化的施主基站與接收天線之間遠(yuǎn)近效應(yīng)的40dB大動(dòng)態(tài)范圍的高速AGC電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高速列車上使用的移動(dòng)通信系統(tǒng)，其特征在于還包括有能夠自適應(yīng)動(dòng)車途中施主基站載頻的變化的GSM自動(dòng)選頻功能模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的高速列車上使用的移動(dòng)通信系統(tǒng)，其特征在于還包括有減小列車運(yùn)行過程的頻繁切換的小區(qū)遲滯切換處理模塊。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種高速列車上使用的移動(dòng)通信系統(tǒng)，包括全向天線、中國移動(dòng)GSM信號(hào)收發(fā)機(jī)、中國移動(dòng)TD信號(hào)收發(fā)機(jī)、中國聯(lián)通GSM信號(hào)收發(fā)機(jī)、中國聯(lián)通WCDMA信號(hào)收發(fā)機(jī)、中國電信CDMA信號(hào)收發(fā)機(jī)、多系統(tǒng)接入平臺(tái)和天饋系統(tǒng)。該高速列車上使用的移動(dòng)通信系統(tǒng)經(jīng)由安裝在車頂?shù)奶炀€接收鐵道沿線GSM、CDMA、TD-SCDMA及WCDMA信號(hào)，通過直放站設(shè)備進(jìn)行信號(hào)濾波放大，然后由車廂內(nèi)的美化偽裝天線或泄漏電纜將信號(hào)平均分配到各個(gè)車廂內(nèi)，對每個(gè)車廂進(jìn)行有效的覆蓋，同時(shí)接收來自各個(gè)車廂內(nèi)移動(dòng)手機(jī)的上行信號(hào)，通過直放站濾波放大后經(jīng)安裝在車頂?shù)奶炀€發(fā)送給各個(gè)系統(tǒng)的移動(dòng)通信基站。
文檔編號(hào)H04B7/14GK202121581SQ20112025710
公開日2012年1月18日 申請日期2011年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月20日
發(fā)明者唐鴻, 徐一睿, 方遠(yuǎn)兵 申請人:四川郵科通信技術(shù)有限公司