高鐵場(chǎng)景下基站與列車間基于業(yè)務(wù)QoS需求的功率分配方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種高鐵場(chǎng)景下基站與列車間基于業(yè)務(wù)QoS需求的功率分配方法，主要為了解決在高鐵場(chǎng)景下現(xiàn)有技術(shù)不能滿足車載用戶通信需求的問題。本發(fā)明將車載用戶同時(shí)產(chǎn)生的不同信息流所形成的復(fù)合流基于對(duì)延時(shí)敏感的程度分為實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)流和非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)流，并根據(jù)實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)流和非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)流的傳輸需求求解系統(tǒng)所需最小瞬時(shí)發(fā)送功率。本發(fā)明根據(jù)車載用戶的業(yè)務(wù)QoS需求，將車載用戶發(fā)出的復(fù)合流分為了實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)流和非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)流，根據(jù)兩者的平均傳輸速率，也就是傳輸需求，求取支持該傳輸需求的最小發(fā)送功率，然后系統(tǒng)按照這個(gè)最小發(fā)送功率進(jìn)行工作，從而保證了系統(tǒng)的能量利用效率在一個(gè)比較合理的水平之上。
【專利說明】高鐵場(chǎng)景下基站與列車間基于業(yè)務(wù)QoS需求的功率分配方 法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種高鐵場(chǎng)景下基站與列車間基于業(yè)務(wù)QoS需求的功率分配方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 近幾年來，無論是在【技術(shù)領(lǐng)域】還是在產(chǎn)業(yè)應(yīng)用方面，中國的高速鐵路事業(yè)均取得 了飛速的發(fā)展。截止到2013年底，中國已經(jīng)建成的高速鐵路運(yùn)營里程1. 1萬公里，另外還 有1. 2萬公里處于在建狀態(tài)。隨著中國高速交通網(wǎng)的初具規(guī)模和新線路的通車，高鐵日益 成為人們遠(yuǎn)程出行的首選交通工具。目前，中國高鐵的日均發(fā)送量已經(jīng)達(dá)到了上百萬人次。 尤其對(duì)于商旅人±來說，乘坐高鐵已經(jīng)成為日常生活工作中的一個(gè)重要部分。
[0003] 另一方面，無線移動(dòng)通信服務(wù)作為現(xiàn)代信息化社會(huì)最重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一，極大 的提高了社會(huì)的運(yùn)行效率，方便了人們的生活。人們?cè)谙硎鼙憷耐瑫r(shí)，也變得越來越離不 開通信服務(wù)，因此人們希望能夠得到全方位任何時(shí)間任何地點(diǎn)互聯(lián)互通的接入服務(wù)，該也 是未來蜂窩移動(dòng)通信移動(dòng)系統(tǒng)所期望能夠達(dá)到的目標(biāo)。但是，在高速鐵路場(chǎng)景下，相關(guān)的無 線移動(dòng)通信技術(shù)還沒有得到相匹配的發(fā)展。目前，絕大多數(shù)鐵路通信系統(tǒng)依然是上個(gè)世紀(jì) 末提出的GSM-R標(biāo)準(zhǔn)，其峰值傳輸速率僅為200趾bps,主要用來傳輸鐵路系統(tǒng)的控制信號(hào)， 根本無法滿足當(dāng)前的旅客通信需求。此外，依賴于傳統(tǒng)的地面2G/3G蜂窩覆蓋支持的單用 戶通信模式，由于沒有考慮到高鐵通信場(chǎng)景的具體特征，往往會(huì)出現(xiàn)語音通話中斷，短數(shù)據(jù) 通信的連續(xù)重發(fā)等現(xiàn)象，該些問題嚴(yán)重困擾著眾多的高鐵乘客，極大了影響了用戶的通信 服務(wù)體驗(yàn)。因此，有必要針對(duì)高速鐵路通信場(chǎng)景的具體特征，設(shè)計(jì)了相匹配的寬帶無線移動(dòng) 通信系統(tǒng)，提供高速移動(dòng)場(chǎng)景下的寬帶無線接入服務(wù)，來滿足人們?nèi)找嬖鲩L的通信需求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)上述問題，本發(fā)明提供一種高鐵場(chǎng)景下基站與列車間基于業(yè)務(wù)QoS需求的功 率分配方法，W解決在高鐵場(chǎng)景下現(xiàn)有技術(shù)不能滿足車載用戶通信需求的問題。
[0005] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明高鐵場(chǎng)景下基站與列車間基于業(yè)務(wù)QoS需求的功率分配 方法包括將車載用戶同時(shí)產(chǎn)生的不同信息流所形成的復(fù)合流基于對(duì)延時(shí)敏感的程度分為 實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)流和非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)流，并根據(jù)實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)流和非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)流的傳輸需求求解系統(tǒng)所需 最小瞬時(shí)發(fā)送功率。
[0006] 本發(fā)明根據(jù)車載用戶的業(yè)務(wù)QoS需求，將車載用戶發(fā)出的復(fù)合流分為了實(shí)時(shí)業(yè)務(wù) 流和非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)流，根據(jù)兩者的平均傳輸速率，也就是傳輸需求，求取支持該傳輸需求的最 小發(fā)送功率，然后系統(tǒng)按照該個(gè)最小發(fā)送功率進(jìn)行工作，從而保證了系統(tǒng)的能量利用效率 在一個(gè)比較合理的水平之上。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007] 圖1是在高鐵場(chǎng)景下的一種典型的基站部署圖；
[000引圖2是四種不同的功率分配方法對(duì)應(yīng)的信息傳輸速率的容量域；

【具體實(shí)施方式】
[0009] 下面結(jié)合說明書附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。
[0010] 圖1示出了在在高鐵場(chǎng)景下的一種典型的基站部署圖。在列車的頂部安裝了一部 無線中繼設(shè)備，該中繼設(shè)備與車載用戶、基站之間形成了兩跳中繼結(jié)構(gòu)，用來對(duì)車載用戶的 多路信息流進(jìn)行復(fù)用和中繼，W便減輕信息流在列車金屬車體的穿透損耗和群切換對(duì)控制 信道的巨額開銷。當(dāng)中繼節(jié)點(diǎn)上僅安裝了一部天線時(shí)，中繼節(jié)點(diǎn)可W等效的看作車頂上的 一個(gè)質(zhì)點(diǎn)。至此，從車載用戶到基站間信息的傳輸過程可W分為兩部分；從車載用戶到中繼 節(jié)點(diǎn)的傳輸W及從中繼節(jié)點(diǎn)到基站的傳輸。由于車載用戶和中繼節(jié)點(diǎn)之間保持相對(duì)靜止， 傳統(tǒng)的無線局域網(wǎng)覆蓋技術(shù)就可W勝任該一工作，因此本發(fā)明討論的是基站和中繼節(jié)點(diǎn)間 的功率分配方法。
[0011] 在正常運(yùn)行階段，基站等間隔的布置在列車軌道沿線的一側(cè)，其距離軌道的距離 為d。，即|0A| =d。;列車在軌道上Wv。做勻速直線運(yùn)動(dòng)，每個(gè)基站在軌道沿線上的有效覆 蓋半徑為L，即|0D| = |0E| 基站上收發(fā)天線的高度為h。，即|AB| =h。，規(guī)定列車經(jīng)過 圖1中的0點(diǎn)時(shí)，系統(tǒng)時(shí)間t為0,當(dāng)系統(tǒng)時(shí)間為t時(shí)，列車運(yùn)行距離為V。*，即loci = V。^ 中繼節(jié)點(diǎn)與基站收發(fā)天線之間的距離戈

【權(quán)利要求】
1. 一種高鐵場(chǎng)景下基站與列車間基于業(yè)務(wù)QoS需求的功率分配方法，其特征在于，所 述方法包括將車載用戶同時(shí)產(chǎn)生的不同信息流所形成的復(fù)合流基于對(duì)延時(shí)敏感的程度分 為實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)流和非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)流，并根據(jù)實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)流和非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)流的傳輸需求求解系統(tǒng)所 需最小瞬時(shí)發(fā)送功率。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高鐵場(chǎng)景下基站與列車間基于業(yè)務(wù)QoS需求的功率分配方 法，其特征在于，所述將車載用戶同時(shí)產(chǎn)生的不同信息流所形成的復(fù)合流基于對(duì)延時(shí)敏感 的程度分為實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)流和非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)流，具體為： 將車載用戶在同一時(shí)刻產(chǎn)生的各信息流建模為N路信息流，該N路信息流的最大可容 忍延時(shí)為r=(Q,r2,r3…?； 若tA2L/%，則第i路信息流為非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)流； 若t 2L/V^，則第i路信息流為實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)流； 其中L為每個(gè)基站在高鐵軌道沿線上的有效覆蓋半徑，V(l為列車沿高鐵軌道做勻速直 線運(yùn)動(dòng)的速率。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高鐵場(chǎng)景下基站與列車間基于業(yè)務(wù)QoS需求的功率分配方 法，其特征在于，所述根據(jù)實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)流和非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)流的傳輸需求求解系統(tǒng)所需最小發(fā)送 功率，具體為：
線的功率增益，h(t)為信道的衰落系數(shù)，p(t)為瞬時(shí)發(fā)送功率，d(t)為基站收發(fā)天線與列 車上中繼節(jié)點(diǎn)的距離，〇為無線電傳播的路徑損耗因子，W為信道的加性高斯白噪聲的均 值，Rds為實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)流的平均傳輸速率，Rdi為非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)流的平均傳輸速率，L為每個(gè)基站 在高鐵軌道沿線上的有效覆蓋半徑，％為列車沿高鐵軌道做勻速直線運(yùn)動(dòng)的速率。
【文檔編號(hào)】H04W72/04GK104486837SQ201410810566
【公開日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年12月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月23日
【發(fā)明者】李濤, 樊平毅 申請(qǐng)人:清華大學(xué)