[发明专利]一种高速移动环境下车地通信多车载台协作小区切换方法

说明书

技术领域

本发明属于高速移动环境下列车与地面基站之间的车地通信技术领域。

背景技术

随着高速铁路的建设和发展，铁路通信技术也在不断更新，高速移动环境下车地通信系统引起了人们越来越多的关注。高速客运专线的不断修建，铁路运力紧张的局面被大大缓解，由于高速铁路的安全便捷等特性越来越多的人选择高速铁路出行，因此高速列车上的旅客的通信需求以及列控(列车运行控制)信息的高效传输需求激增，对现有的通信系统提出了严峻的挑战。

高速环境会给通信网络带来频繁的越区切换、多普勒频移、信道快速变化等一系列的技术问题。在高速铁路场景下，切换的成功率对行车安全有着至关重要的影响。对高速列车的越区切换而言，要求更短的切换时间和更高的切换成功率，以保证系统的可靠性和有效性，但在现有的GSM-R(铁路专用全球移动通信系统)，其切换方法的切换时间偏长，仅适用于中低速列车，难以满足高速列车的快速越区切换的通信需求，会产生通信掉话、切换时延长、通信可靠性低的问题。随着通信技术的发展，人们对于通信的需求不仅仅满足于以前的语音通信与短消息服务，而对于更大数据量的视频业务，网页浏览等服务的需求日益增加，因此高速车地通信需要提供更大的接入带宽，更好的服务质量。

通过对现有专利及相关技术的检索发现，现有的移动环境下车地通信小区切换方法：1、一种基于OFDM(正交频分复用)的移动通信系统及切换信道分配方法(CN 101022643A)中提出了软时隙切换、简单宏分集切换和增强型宏分集切换三种信道分配方法，该专利所提方法主要是针对基站一侧进行改进，仅适用于OFDM系统而不适用于GSM、CDMA等系统，不具有普遍适用性，并且涉及众多的基站的建设与改造，成本高昂，切换延时长，也只能适用于中低速移动环境。2、高速移动环境下无线视频或大数据流无缝软切换实现方法(CN1801777A)通过在一个、两个或多个频点向数据接收端发送编码数据，数据接收端接收到数据后，对数据进行散列缓存处理，剔除多路发送时的重复数据，保证数据在经过缓存处理后，透明地从数据编码段无线传到数据解码端，该专利只可用于车载台(也称车载移动台或车载移动站)被动接收，而车载台不能发送信号，不能满足交互通信的要求。对于高速多车载台接入方法，目前尚无任何完整的技术方案。

在传统的车地高速无线通信的研究中，为了提升列车穿越小区重叠区时的切换性能，大多采用扩大小区半径，增大重叠区的方法，使得列车能够有充足的时间完成切换过程，但是由于小区半径的增大，导致小区边缘的覆盖率降低，小区边缘用户接收信号质量由于阴影衰落、多径效应等影响会产生很大的波动，这样会导致错误触发切换过程或者导致频繁的乒乓切换，这样势必会导致系统性能的下降。一些研究中通过在重叠区中布置中继站或直放站等方式提升小区重叠区中的信号质量，这些改进措施有利于切换触发的判决过程，但是在切换过程中由于原有的切换机制大多是采用的硬切换方式(先断开与原服务基站之间的连接，再与目标基站之间建立新的连接)，它对基站和移动终端的复杂性要求不高，但它在断开与原服务基站后，再同目标基站进行协商进行切换，这样使得切换时造成通信中断，通信质量下降。而在高速车地通信中，一方面对于列控信息需要有极高的可靠性，通信中断会对行车安全造成极大的安全隐患；另一方面，随着人们对通信需求的日益增长，通信中断也无法满足人们对移动通信高带宽，高可靠性，低延时的需求。

发明内容

本发明的目的就是提供一种高速移动环境下车地通信多车载台协作小区切换方法，该方法在进行小区切换时，切换时间短并且在切换过程中通信不中断，能够满足高速移动环境下车地通信的要求。

本发明实现其发明目的所采用的第一种技术方案是，一种高速移动环境下车地通信多车载台协作小区切换方法，其步骤是：

A、列车前端和后端各安装一个车载台，分别为前端车载台和后端车载台；

B、车载台通过车厢宽带局域网与车载控制站相连，车载台的数据收发及信令交互过程由车载控制站集中控制；

C、控制站检测到车载台接收信号符合切换条件，触发车载台进行切换；如前端车载台切换成功时，后端车载台尚未触发切换，车载控制站通过前端车载台向基站为后端车载台预申请通信资源，当后端车载台被触发切换时，直接转变工作状态进入预申请的通信资源完成切换；如果前端车载台未完成切换时，后端车载台已触发切换过程，则后端车载台直接利用前端车载台已经获得的可用信息进行切换；

D、车载台完成切换后，则与新基站进行数据的收发。

与现有技术相比本发明的第一种方案的有益效果是：