[发明专利]一种用于高速铁路的车载基站移动通信系统

说明书

本发明公开了一种用于高速铁路的车载基站移动通信系统，包括车载基站，车内天线，车外相控阵天线以及地面基站。车载基站通过车内天线与车内用户通信，通过车外相控阵天线与地面基站无线连接。车外相控阵天线每个阵子的相位可调，可形成始终指向地面基站的主瓣波束。通过调节天线阵子的相位，使相控阵的主瓣波束总是指向车外的地面基站，确保车载基站接收到的信号强度较好，提高列车上用户的通话质量。

技术领域

本发明涉及移动通信系统，特别涉及一种用于高速铁路的车载基站移动通信系统。

背景技术

随着信息技术的发展，人们的生活工作无时无刻需要使用到移动电话。因此在高速行进的列车上，同样需要高质量的信号覆盖。但实际上，因为多种因素的干扰，高铁上的信号覆盖一直存在问题，比如多普勒频移、多径干扰、列车车厢的屏蔽，复杂的地形以及越区切换等等。种种因素都会导致列车内信号强度不够或者信号不稳定的现象，直接的结果就是通信质量差，降低用户的使用体验。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的就是提供一种用于高速铁路的车载基站移动通信系统，可以通过改变车载基站相控阵天线的相位偏移，快速改变天线阵的主瓣波束指向，提高天线增益，保证接收信号的强度。此外车载基站还可以解决车厢信号屏蔽的问题，并使多普勒频移问题由处理能力较强的基站侧处理。使用这种通信系统，可提高高速列车上的通信质量，并且还能降低对车外用户的电磁干扰，改善用户体验。

本发明所提出的一种用于高速铁路的车载基站移动通信系统，包括车载基站，车内天线和车外相控阵天线，以及车外的地面基站；所述车载基站包括位置存储模块，用来存储车载基站与高速铁路沿线地面基站的相对位置信息；速度位置获取模块，实时获取车载基站的位置信息；

所述天线系统包括车内天线和车外的相控阵天线，车内天线和车外的相控阵天线分别通过线缆与车载基站相连；所述车内天线分布在每一节车厢内，负责车载基站与车内用户之间的通信；所述相控阵天线的每个阵元的初始相位偏移通过粒子群算法预先仿真得出，其初始的方向图主瓣朝向相控阵天线的法线方向；相控阵天线负责车载基站与地面基站之间的无线通信；

所述车载基站通过车内天线与移动用户无线连接，通过车外的相控阵天线与地面基站进行无线连接；

所述车载基站控制调整相控阵天线的相位偏移，从而控制相控阵天线的主瓣指向；通过速度位置获取模块获取的位置信息，查询位置存储模块，获取车载基站与地面基站的相对位置信息，通过车载基站与地面基站的相对位置，结合傅里叶变换法快速实现主瓣朝向的改变。

所述车内天线分布在各个车厢内部，负责车载基站与乘车用户的无线连接；所述车外相控阵天线负责车载基站与地面基站之间的无线通信；所述地面基站为铁路沿线安装的无线基站。

所述相控阵天线的初始相位是由粒子群算法仿真得到，其主瓣指向相控阵天线的法线方向，需要改变主瓣指向时，只需要分别调整每一个阵元的相位即可。

所述车载基站可以根据列车的行驶速度及实时位置，查询存储模块中地面站的位置，计算出车外相控阵天线与地面站之间的角度，通过计算得到的角度信息，调节相控阵天线阵元的相位偏移。

所述车载基站还包括角度计算模块、信号处理模块；速度位置获取模块、位置存储模块分别与角度计算模块连接，角度计算模块与信号处理模块连接；车内天线、相控阵天线分别通过A/D或D/A转换模块与信号处理模块连接；

车内天线通过数模转换模块将射频信号转换为数字基带信号，送到数字信号处理模块，速度位置获取模块获取车载基站的当前位置，位置存储模块存储列车沿线的地面基站的地理位置，角度计算模块根据车载基站的当前位置，在位置存储模块中查表获取当前距离最近的地面基站的位置信息，再根据车载基站和最近的地面基站位置信息，计算出两者之间的角度信息，并将计算得出的角度信息送到信号处理模块，信号处理模块通过计算得到的角度信息，调节相控阵天线阵元的相位偏移，使相控阵天线的主瓣总是指向地面基站。