[发明专利]一种GSM-R网络中双天线越区切换系统及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体地，涉及一种GSM-R网络中双天线越区切换系统及其方法。 

背景技术

由于高速铁路关系到人民的生命和财产安全，随着高速铁路的快速发展以及高速铁路移动通信系统的推广应用，针对高速铁路系统的安全性的研究是高速铁路研究领域内的一个重点课题。而作为整个高速铁路信息化系统中的无线通信系统GSM-R，由于其无线传输的不确定性，GSM-R系统的安全性能引起了众多研究者的兴趣。 

GSM-R系统中的越区切换是指从当前正在进行的通话或者数据传输信道转移到新的信道上的过程。在高速铁路系统中，越区切换是GSM-R移动性管理中的关键技术，它是保障高速列车车地不间断通信的基础。越区切换算法的研究是GSM-R优化中的一个重要内容。根据统计资料表明，由越区切换引起的掉话占整个系统掉话的40％左右。因此对越区切换性能的改进具有重要的意义。 

目前，国内外已经有学者致力于GSM-R越区切换技术的研究，并对切换算法及过程提出了很多优化方案。在这些研究工作中都利用了GSM-R网络中的一些特性来进行越区切换算法的优化设计。李晔在其博士论文“GSM-R系统时间分布模型及切换决策算法研究”中利用GSM-R网络中列车运行方向的唯一性，提出了一种带随机方向锁定的切换决策算法。此算法鼓励切换决策朝向列车运行的方向，并采用遗传算法对一种基于公网的自适应切换决策算法的参数进行优化，使其适用于GSM-R系统，其中被优化的参数对列车速度敏感。吴昊等在“一种应用于高速铁路的GSM-R快速切换算法研究”一文中提出了一种基于切换点统计学习的适用于 高速铁路环境的新型快速切换算法，提高了高速环境下MSC间越区切换的成功概率。但是，该算法的前提条件十分苛刻，如列车须安装GPS系统，需要对列车进行切换的地点进行大量的测量统计并要求进行定期更新。另外，现有技术中还有不少工作基于目标小区指定法以及专家系统或者模糊系统等方法来改善GSM-R系统中越区切换的性能。 

然而，现有的针对GMS-R网络中越区切换的研究工作都考虑了GSM-R网络的特殊性，如运行方向的唯一性、运行轨迹的固定性、运行高速性以及网络覆盖的特殊性等，实现的都是硬切换，也就是都存在越区切换中断问题。而随着高速铁路速度的不断提升，对通信系统的要求更加苛刻，而在越区切换造成的通信中断时间内，列车运行的距离不断变长，因此越区切换过程中存在的通信中断问题是高速铁路中一个重要的安全隐患。现有技术仅仅通过对GSM-R运行环境如运行方向的唯一性、运行轨迹的固定性、运行高速性以及网络覆盖的特殊性等的充分利用来进行越区切换性能的改善，并没有利用作为移动通信节点的列车本身的特点，如列车长度较普通通信节点大得多。如何充分利用这个特点来实现接收信号的空间分集特性，并引入双天线来实现软切换，以减少越区切换中断时间来提高GSM-R系统的安全性，将是一个重要的课题。 

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种GSM-R网络中双天线越区切换系统及其方法，其通过信道调整和首尾天线协同配合，有效的实现了GSM-R网络无缝越区切换。 

为实现上述目的，本发明提供了一种GSM-R网络中双天线越区切换系统，其包括 

首天线，其上设置有用户识别码； 

尾天线，其上设置有用户识别码； 

控制器，其用于控制所示首天线、尾天线的接收信号、发送信号以及进行功能的切换， 

其中，所述GSM-R网络采用全业务信道和混合信道两种信道； 

所述全业务信道仅负责传输数据，其上不包括SACCH信道；所述混合信道同时具有传输数据和切换的功能，所述混合信道中SACCH信道数量大于1。 

如上述的GSM-R网络中双天线越区切换方法，其中，所述首天线的用户识别码和尾天线的用户识别码相互关联。 

如上述的GSM-R网络中双天线越区切换方法，其中，所述全业务信道和混合信道均采用26帧的复帧结构。 

如上述的GSM-R网络中双天线越区切换方法，其中，所述GSM-R网络控制中心的访问位置寄存器VLR用于通过所述首天线的用户识别码和尾天线的用户识别码辨识出所述首天线和尾天线。 

同时，本发明还提供一种如上述的GSM-R网络中双天线越区切换系统的切换方法，其包括以下步骤： 

所述首天线接入混合信道，负责传输测量报告，而其业务信道暂时空闲；所述尾天线接入全业务信道，负责传输数据信息；