[实用新型]一种多模式矿井无线通信网关

说明书

技术领域

本发明专利涉及一种适用于煤矿井下移动通信系统的通信装置，具体地说是涉及一种多模式矿井无线通信网关。 

背景技术

随着煤矿信息化建设的发展和矿井通信业务的需求增加，井下逐渐出现多种无线接入网的并存趋势，如矿井WCDMA、WiFi、UWB、WiMAX和TD-LTE等，它们与传统的矿井移动通信网络一起组成了一个复杂的矿井异构无线网络环境。然而，一方面由于矿井多模式、多频段无线通信网络同时共存，现有矿井移动通信系统网络覆盖范围有限，难以满足井下移动用户的多模式通信需求和异构网络的多业务需求；另一方面，由于矿井巷道狭长、无线场强呈带状分布，难以采用一个中心基站进行网络覆盖，如果通过大量的拉远基站实现宽带矿井移动通信的无线覆盖，这必然使投资成本迅速提高，就需采用矿井分布式天线技术实现WCDMA、WiFi、WiMAX和TD-LTE等异构网络系统复用的无线接入。因此在矿井分布式天线系统架构下，如何实现井下移动终端在矿井移动通信系统与上述异构网络之间的快速切换，以及如何保证井下移动终端在移动过程中通过切换获得持续有效的通信服务保障尤为重要。传统的切换方法一般采用基于移动终端接收信号强度测量的硬切换和软切换，以及站点选择的发送分集切换等，这些切换方法都是以移动终端测量无线信号接收强度作为切换参数，需要通过上层信令交互通知基站完成切换任务，而分布式多天线系统具有系统功率低、场强覆盖均匀的特点，采用以井下移动终端测量所接收无线信号强度作为切换参数的切换方法来完成基站的天线选择和无线资源管理，使得井下移动终端的测量过程和多次信令传递所带来的高复杂性和传输时延切换方法将无法应用于多天线分布式矿井移动通信系统中，也难以满足矿井异构无线网络的天线选择需求和切换要求。 

发明内容

本发明的主要目的在于解决上述不足之处，将波分复用无源光网络(WDM-PON)与基于光纤无线电(RoF)的分布式MIMO天线相结合，为实现多模式、多频段的宽带矿井移动通信及井下移动终端在异构网络的快速切换，提供了一种多模式矿井无线通信网关。 

本发明采用的技术方案是：一种多模式矿井无线通信网关被配置成包含混合式耦合器、4×4光开关矩阵、加法电路、MIMO处理器、数字IF处理器、SISO/MIMO接入模块、协议转换模块、路由转发模块、光接口和总线接口，所述通信网关耦合到通信基站，并通过光链路与远端天线单元或射频单元进行通信。 

所述通信网关为井下通信装置提供16路无线电信道和/或16路经过数字调制的光信道。 

所述通信网关采用WCDMA、WiFi、TD-LTE和/或WiMAX无线空中接口。 

所述通信网关能够选择包括SISO模式、MIMO模式和混合模式多个操作模式工作；在SISO模式中，所述通信网关通过光开关矩阵选择处理SISO信号；在MIMO模式工作时，所述通信网关通过光开关矩阵选择处理MIMO信号；在混合模式工作时，所述通信网关通过加法电路组合处理SISO和MIMO的输出信号。 

所述通信网关通过耦合器与MIMO基站或SISO基站耦合，并在相应的第一天线端口和第二天线端口接收来自MIMO基站或SISO基站的第一信号和第二信号，并且在至少一个输出端口上提供输出信号。 

所述通信网关包括3db的正交耦合器，用于多个输出端口上输出正交相移的多个输出信号。 

所述通信网关提供多个天线端口，用于与远端天线单元耦合以及接收远端天线单元的已调信号，并为上行链路发送信号。 

所述通信网关提供提供以太网、光接口和总线接口，总线接口包括CAN总线接口、PROFIBUS总线接口、LONWORKS总线接口、FF总线接口和RS232/485通讯接口。 

所述通信网关具有井下防爆功能的外壳。 

所述通信网关为本质安全型防爆装置。 

所述通信网关为通信基站、手持移动台、车载移动台和无线通信终端提供无线通信。 

本发明的有益效果在于： 

(1)通过采用多模式矿井无线通信网关在SISO模式、MIMO模式和混合模式之间的选择性耦合或动态切换技术，提高了矿井移动通信系统的抗干扰能力和应急通信能力。 

(2)通过采用基于RoF光线无线电技术的分布式天线和多模式矿井无线通信网关，实现异构网络系统的重载和快速切换。