[发明专利]高速铁路通信系统

权利要求书

1.高速铁路通信系统，其特征是：包括车载天线和分布式基站子系统，每个基站子系统包括一个基带处理单元和多个射频处理单元，基带处理单元和射频处理单元通过光纤进行连接，射频处理单元沿铁路线设置，信号通过光纤从基带处理单元到达射频处理单元，车载天线与射频处理单元进行无线通信；

所述车载天线与射频处理单元的无线通信，包括建立信道模型，计算有效吞吐量和确定链路自适应传输方式；

所述高速铁路通信系统还包括无线切换子系统，所述无线切换子系统用于采用改进的切换方式实现基站之间的通信切换，所述改进的切换方式包括：

(1)测量当前服务小区和各临近小区的接收信号强度RSRP值和信道质量RSRQ值；

(2)选择符合判定条件的各临近小区，所述判定条件的判定公式为：

min{OK-RSRP(D)_i}>0

式中，ΔRSRP(i)_ψD表示i时刻的临近小区ψ的RSRP值与当前服务小区D的RSRP值的差值，其中Q(i)为i时刻的切换迟滞门限值,RSRP(ψ)_i为i时刻的符合判定条件的临近小区的接收信号强度RSRP值，RSRP(D)_i为i时刻的当前服务小区D的RSRP值，I表示所有RSRP值所在的时刻总数；

(3)在符合判定条件的各临近小区中选择最优的临近小区触发切换。

2.根据权利要求1所述的高速铁路通信系统，其特征是：所述建立信道模型，包括：考虑信道中的大尺度路径衰落和小尺度多径衰落，车地链路接收信噪比的概率密度函数f(γ)可表示为：

式中，γ为车地链路接收信噪比，l为小尺度多径衰落因子，l∈[5dB,7dB]，I₀[·]为第一类第n阶修正贝塞尔函数，P为射频处理单元32的发射功率，PD(d)为大尺度路径损耗，N为仅考虑大尺度损耗下的噪声功率，P、PD(d)、N单位均为dB，其中，PD(d)＝22ln(d)+150+20ln(f_c)，

式中，d为车载天线1与射频处理单元32距离，单位是m，f_c为载波频率，单位是Hz。

3.根据权利要求2所述的高速铁路通信系统，其特征是：所述计算有效吞吐量，包括：车地通信链路两端采用MIMO技术，假定车地链路的接收信噪比为γ，则系统的有效传输速率为：

式中，k₁为常数，m为复用增益，L_t+w为通信协议中链路层帧头和帧尾的总长，L_z为链路层的帧长；

相应的帧错误率为：

式中，M_f为发射天线数目，M_j为接收天线数目；

假定系统初始传输的接收信噪比γ₁，第n次传输的接收信噪比为γ_n，那么当系统最大允许传输次数为N_m时，系统有效吞吐量的期望可表示为：式中，是经过n次传输之后系统可获得的最大有效吞吐量；是一个帧在前n-1次没有传输成功，而在第n次传输成功的概率，其中，