[发明专利]一种多模式矿井移动通信系统

权利要求书

1.一种多模式矿井移动通信系统，其特征在于，系统包括控制调度单元，树形结构无源光网络，井下防爆多输入多输出(MIMO)基站，井下防爆单输入单输出(SISO)基站，分布式MIMO天线和井下移动终端；其特征还在于，

所述系统能够选择SISO模式、MIMO模式和混合模式工作：在SISO模式中，系统通过所述分布式MIMO天线的MIMO通信网关和远端天线单元处理SISO信号；在MIMO模式中，系统通过所述分布式MIMO天线的MIMO通信网关和远端天线单元组处理MIMO输出信号；在混合模式中，系统通过所述分布式MIMO天线的MIMO通信网关与天线单元组处理SISO和MIMO输出信号；

所述系统采用正交频分复用多址(OFDMA)射频技术；

所述MIMO基站被配置成TD-LTE或WiMAX基站，至少输出第一信号和第二信号，并且通过光纤分别与分布式MIMO天线的MIMO通信网关和远端天线单元连接；

所述SISO基站被配置成WCDMA或WiFi基站，至少输出第一信号和第二信号，并且通过光纤分别与分布式MIMO天线的MIMO通信网关和远端天线单元连接；

所述MIMO通信网关通过耦合器与MIMO基站耦合，并被配置为在相应的第一天线端口和第二天线端口接收来自所述MIMO基站的所述第一信号和所述第二信号，并且在至少一个输出端口上提供输出信号，该输出信号包括所述第一信号的至少一部分以及所述第二信号的至少一部分；

所述MIMO基站和所述SISO基站分别与所述分布式MIMO天线的MIMO通信网关相耦合，并且通过加法电路将MIMO信号和SISO信号组合后选择性地通过MIMO通信网关与远端天线单元进行通信；

所述控制调度单元由基站控制器和井上调度装置组成，并且通过光链路与井下装置进行通信；以及

所述基站控制器通过无源光网络分别与所述MIMO基站和所述SISO基站连接，并且通过远端天线单元与所述井下移动终端进行通信。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统传输MIMO信号和SISO信号的方法，包括：

接收指示一个或多个井下移动终端的信号条件的信道状态信息(CSI)；

选择用于上行链路数据传输的一个或多个井下移动终端并为其分配一个或多个发射天线；

通过多个远端天线单元将多个已调信号发送到一个或多个井下移动终端；

通过多个接收天线从一个或多个选定的井下移动终端接收多个已调信号；以及

处理多个接收到的信号以恢复由一个或多个选定的井下移动终端发送的数据。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统天线选择的方法步骤包括：

(1)所述MIMO基站和SISO基站周期性地监测各个远端天线单元所接收的井下移动终端信号，对第i个天线单元与井下移动终端接收信号强度(RSSI)参数值建立映射关系i→RSS⁽ⁱ⁾[i]；

(2)MIMO通信网关依据各井下移动终端的监测结果，更新天线单元映射表中井下移动终端的信号强度参数RSS⁽ⁿ⁾[N]；

(3)MIMO通信网关对N时间内各天线单元所对应的井下移动终端的信号强度RSS⁽ⁱ⁾[i]加权求和后计算统计平均值并将得出的统计平均值与判决阈值P_init比较；

(4)MIMO通信网关选择K个信号强度大于判决阈值的天线单元，并根据平均功率分配规则P⁽ⁱ⁾(k)＝P_s/K配置相应的发送功率(P_s为发送总功率)，实现选择无线信道较好的天线与井下移动终端通信。

4.根据权利要求1所述的系统的树形结构无源光网络，其特征在于包括：

光线路终端，用于井下上行数据帧的调度、波长信道分配和网络终端的通信，以及井下远端光链路中断、断电告警和运维管理(OAM)；

光链路，用于在单条光纤上双向传输光信号，至少包括第一光纤、第二光纤和波分复用器；以及

光网络终端，可以将MIMO通信网关配置成用于提供井下无源光网络的网络终端功能和各种端口接入和通信。