基于相控阵天线的磁浮列车车地无线通信方法及相关装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种基于相控阵天线的磁浮列车车地无线通信方法及相关装置，可使用有源相控阵天线进行车辆无线通信装置与地面分区无线通信装置之间的毫米波传输，由于有源相控阵天线可提供可观的空间波束增益，同时可对毫米波进行定向传输，因此可大大提高目标方向上的辐射功率，增加射频链路的可靠性，且可有效降低信号的多径传输现象及由多径造成的信道快衰落和时延扩展问题，进而有效提升列车与地面之间的数据传输稳定性及降低传输时延；同时本发明专利技术中的中央无线电控制单元与地面分区无线通信装置之间采用冗余的核心网进行光信号传输，也可确保地面传输信道稳定可靠，进而确保中央无线电控制单元与车辆无线通信装置的数据传输低时延且稳定可靠。数据传输低时延且稳定可靠。数据传输低时延且稳定可靠。

【技术实现步骤摘要】
基于相控阵天线的磁浮列车车地无线通信方法及相关装置


[0001]本专利技术涉及磁浮列车通信领域，特别涉及一种基于相控阵天线的磁浮列车车地无线通信方法、系统及存储介质。

技术介绍

[0002]车地无线通信系统是磁浮运行控制系统的重要组成部分，用于在列车和地面设备之间建立一个可靠有效的无线电通信通道，以达到承载运行控制数据、牵引定位数据、诊断数据、旅客信息系统数据以及车地必要的语音通信或数据通信的目的。相关技术中，车地无线通信系统采用LTE
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M网络进行数据传输。然而对于磁浮列车等高速列车而言，基于LTE
‑
M的车地无线通信系统的传输时延及时延抖动无法满足低延迟需求，同时其抗干扰能力受列车移动速度的影响较大，当移动速度提升时，其抗干扰能力会急剧下降，影响列车与地面之间的正常通信。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种基于相控阵天线的磁浮列车车地无线通信方法、系统及存储介质，可使用毫米波信号进行车辆无线通信装置与地面分区无线通信装置之间的数据传输，而毫米波信号可采用有源相控阵天线阵列进行传输，进而有效提升列车与地面之间的数据传输稳定性及降低数据传输时延。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种基于相控阵天线的磁浮列车车地无线通信方法，包括：
[0005]中央无线电控制单元将第一业务系统生成的第一数据发送至核心网，同时将所述核心网返回的第二数据输入所述第一业务系统进行处理；
[0006]所述核心网将所述第一数据以光信号形式传输至牵引变电站，并在对所述第一数据进行还原后，将所述第一数据发送至所述地面分区无线通信装置，同时将所述地面分区无线通信装置返回的第二数据以所述光信号形式传输至中央控制室，并在对所述第二数据进行还原后，将所述第二数据发送至所述中央无线电控制单元；
[0007]所述地面分区无线通信装置将所述第一数据转化为第一毫米波信号并发送至车载无线通信装置，同时将所述车载无线通信装置返回的第二毫米波信号转换为所述第二数据，并将所述第二数据发送至所述核心网；
[0008]所述车载无线通信装置将从所述第一毫米波信号中解析得到的所述第一数据输入第二业务系统进行处理，同时将所述第二业务系统生成的所述第二数据转换为所述第二毫米波信号，将所述第二毫米波信号发送至所述地面分区无线通信装置；所述第一毫米波信号和所述第二毫米波信号均采用有源相控阵天线阵列进行传输。
[0009]可选地，所述中央无线电控制单元、所述核心网、所述地面分区无线通信装置、所述车载无线通信装置组成一组磁浮列车车地无线通信子系统，磁浮列车无线车地通信系统中至少包含两组所述磁浮列车车地无线通信子系统。
[0010]可选地，所述地面分区无线通信装置与所述车载无线通信装置之间通过CDM和OFDM调制解调技术传输所述第一毫米波信号及所述第二毫米波信号。
[0011]可选地，所述车载无线通信装置包括车载移动基站和车载无线电控制单元，所述车载无线通信装置将从所述第一毫米波信号中解析得到的所述第一数据输入第二业务系统进行处理，同时将所述第二业务系统生成的所述第二数据转换为所述第二毫米波信号，将所述第二毫米波信号发送至所述地面分区无线通信装置，包括：
[0012]所述车载移动基站将所述第一毫米波转换为第一光信号，并将所述第一光信号发送至所述车载无线电控制单元，同时将所述车载无线电控制单元返回的第二光信号转换为所述第二毫米波信号，并将所述第二毫米波信号发送至所述地面分区无线通信装置；
[0013]所述车载无线电控制单元对从所述第一光信号中解析出的所述第一数据输入至所述第二业务系统进行处理，同时将所述第二业务系统生成的所述第二数据转换为所述第二光信号，并将所述第二光信号发送至所述车载移动基站。
[0014]可选地，在所述地面分区无线通信装置将所述第一数据转化为第一毫米波信号并发送至车载无线通信装置之前，还包括：
[0015]所述车载无线电控制单元在与所述地面分区无线通信装置建立通信连接之前，获取所述地面分区无线通信装置的第一位置信息和列车的第二位置信息；
[0016]所述车载无线电控制单元利用所述第一位置信息和所述第二位置信息，计算所述列车与所述地面分区无线通信装置的相对速度，并利用所述相对速度将计算初始多普勒频移值估计范围；
[0017]所述车载无线电控制单元在与所述地面分区无线通信装置建立通信连接时，利用所述车载移动基站接收所述地面分区无线通信装置发送的信标导频信号，并利用所述信标导频信号在所述初始多普勒频移值估计范围中计算最终多普勒频移值估计范围；
[0018]所述车载无线电控制单元利用所述最终多普勒频移值估计范围，与所述地面分区无线通信装置传输所述第一毫米波信号和所述第二毫米波信号。
[0019]可选地，当所述第一数据为中央运行控制数据，所述第二数据为车载运行控制数据时，还包括：
[0020]所述核心网将所述中央运行控制数据以所述光信号形式传输至所述牵引变电站，并在对所述中央运行控制数据进行还原后，将所述中央运行控制数据发送至所述分区运行控制系统，同时将所述分区运行控制系统返回的分区运行控制数据以所述光信号形式传输至所述中央控制室，并在对所述分区运行控制数据进行还原后，将所述分区运行控制数据发送至所述中央无线电控制单元；
[0021]所述分区运行控制系统对所述核心网返回的中央运行控制数据以及所述地面分区无线通信装置返回的车载运行控制数据进行处理，同时生成所述分区运行控制数据，并将所述分区运行控制数据发送至所述核心网和/或所述车载无线通信装置；
[0022]所述地面分区无线通信装置将所述分区运行控制数据转化为所述第一毫米波信号并发送至车载无线通信装置，同时将所述车载无线通信装置返回的第二毫米波信号转换为所述车载运行控制数据，并将所述车载运行控制数据发送至所述分区运行控制系统。
[0023]可选地，所述地面分区无线通信装置包含分区无线电控制单元、光纤环网和地面固定基站，所述地面分区无线通信装置将所述第一数据转化为第一毫米波信号并发送至车
载无线通信装置，同时将所述车载无线通信装置返回的第二毫米波信号转换为所述第二数据，并将所述第二数据发送至所述核心网，包括：
[0024]所述分区无线电控制单元将所述第一数据转换为第三光信号，并通过所述光纤环网将所述第三光信号发送至所述地面固定基站，同时将所述地面固定基站返回的第四光信号转换为所述第二数据，并将所述第二数据发送至所述核心网；
[0025]所述地面固定基站将所述第三光信号转换为所述第一毫米波信号，并将所述第一毫米波信号发送至所述车载无线通信装置，同时将所述车载无线通信装置返回的第二毫米波信号转换为所述第四光信号，并通过所述光纤环网将所述第四光信号发送至所述分区无线电控制单元。
[0026]可选地，还包括：
[0027]所述分区无线电控制单元对所述光纤环网的通路进行检测，判断所述通路是否存在故障；所述通路包括前本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于相控阵天线的磁浮列车车地无线通信方法，其特征在于，包括：中央无线电控制单元将第一业务系统生成的第一数据发送至核心网，同时将所述核心网返回的第二数据输入所述第一业务系统进行处理；所述核心网将所述第一数据以光信号形式传输至牵引变电站，并在对所述第一数据进行还原后，将所述第一数据发送至所述地面分区无线通信装置，同时将所述地面分区无线通信装置返回的第二数据以所述光信号形式传输至中央控制室，并在对所述第二数据进行还原后，将所述第二数据发送至所述中央无线电控制单元；所述地面分区无线通信装置将所述第一数据转化为第一毫米波信号并发送至车载无线通信装置，同时将所述车载无线通信装置返回的第二毫米波信号转换为所述第二数据，并将所述第二数据发送至所述核心网；所述车载无线通信装置将从所述第一毫米波信号中解析得到的所述第一数据输入第二业务系统进行处理，同时将所述第二业务系统生成的所述第二数据转换为所述第二毫米波信号，将所述第二毫米波信号发送至所述地面分区无线通信装置；所述第一毫米波信号和所述第二毫米波信号均采用有源相控阵天线阵列进行传输。2.根据权利要求1所述的基于相控阵天线的磁浮列车车地无线通信方法，其特征在于，所述中央无线电控制单元、所述核心网、所述地面分区无线通信装置、所述车载无线通信装置组成一组磁浮列车车地无线通信子系统，磁浮列车无线车地通信系统中至少包含两组所述磁浮列车车地无线通信子系统。3.根据权利要求1所述的基于相控阵天线的磁浮列车车地无线通信方法，其特征在于，所述地面分区无线通信装置与所述车载无线通信装置之间通过CDM和OFDM调制解调技术传输所述第一毫米波信号及所述第二毫米波信号。4.根据权利要求1所述的基于相控阵天线的磁浮列车车地无线通信方法，其特征在于，所述车载无线通信装置包括车载移动基站和车载无线电控制单元，所述车载无线通信装置将从所述第一毫米波信号中解析得到的所述第一数据输入第二业务系统进行处理，同时将所述第二业务系统生成的所述第二数据转换为所述第二毫米波信号，将所述第二毫米波信号发送至所述地面分区无线通信装置，包括：所述车载移动基站将所述第一毫米波转换为第一光信号，并将所述第一光信号发送至所述车载无线电控制单元，同时将所述车载无线电控制单元返回的第二光信号转换为所述第二毫米波信号，并将所述第二毫米波信号发送至所述地面分区无线通信装置；所述车载无线电控制单元对从所述第一光信号中解析出的所述第一数据输入至所述第二业务系统进行处理，同时将所述第二业务系统生成的所述第二数据转换为所述第二光信号，并将所述第二光信号发送至所述车载移动基站。5.根据权利要求4所述的基于相控阵天线的磁浮列车车地无线通信方法，其特征在于，在所述地面分区无线通信装置将所述第一数据转化为第一毫米波信号并发送至车载无线通信装置之前，还包括：所述车载无线电控制单元在与所述地面分区无线通信装置建立通信连接之前，获取所述地面分区无线通信装置的第一位置信息和列车的第二位置信息；所述车载无线电控制单元利用所述第一位置信息和所述第二位置信息，计算所述列车与所述地面分区无线通信装置的相对速度，并利用所述相对速度将计算初始多普勒频移值
估计范围；所述车载无线电控制单元在与所述地面分区无线通信装置建立通信连接时，利用所述车载移动基站接收所述地面分区无线通信装置发送的信标导频信号，并利用所述信标导频信号在所述初始多普勒频移值估计范围中计算最终多普勒频移值估计范围；所述车载无线电控制单元利用所述最终多普勒频移值估计范围，与所述地面分区无线通信装置传输所述第一毫米波信号和所述第二毫米波信号。6.根据权利要求1所述的基于相控阵天线的磁浮列车车地无线通信方法，其特征在于，当所述第一数据为中央运行控制数据，所述第二数据为车载运行控制数据时，还包括：所述核心网将所述中央运行控制数据以所述光信号形式传输至所述牵引变电站，并在对所述中央运行控制数据进行还原后，将所述中央运行控制数据发送至所述分区运行控制系统，同时将所述分区运行控制系统返回的分区运行控制数据以所述光信号形式传输至所述中央控制室，并在对所述分区运行控制数据进行还原后，将所述分区运行控制数据发送至所述中央无线电控制单元；所述分区运行控制系统对所述核心网返回的中央运行控制数据以及所述地面分区无线通信装置返回的车载运行控制数据进行处理，同时生成所述分区运行控制数据，并将所述分区运行控制数据发送至所述核心网和/或所述车载无线通信装置；所述地面分区无线通信装置将所述分区运行控制数据转化为所述第一毫米波信号并发送至车载无线通信装置，同时将所述车载无线通信装置返回的第二毫米波信号转换为所述车...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕浩炯，王海明，蒋俊，方凯，殷源，王景康，高原，苏志敏，杜欣怡，唐韬，
申请(专利权)人：湖南中车时代通信信号有限公司，
类型：发明
国别省市：