[实用新型]一种多模式矿井移动通信系统

说明书

技术领域

本发明专利涉及一种煤矿井下移动通信系统，具体地说是涉及一种多模式矿井移动通信系统。

背景技术

现有的矿井移动通信系统大多采用小区制蜂窝网络，在发送端和接收端各采用一根天线。然而，对于矿井限定非自由空间环境，传统的井下单发射天线和单接收天线信系统(即单输入单输出，SISO)存在多径衰落严重、环境噪声影响大、信道容量小和传输损耗大等问题，难以满足矿井移动通信和移动监控的需要，特别是在多径衰落深度较大的矿井环境，由于井下设备的防爆要求和发射机功率受限，通过增加发射功率难以克服深度衰落。随着多输入多输出(MIMO)技术在移动通信系统的广泛应用，集中式多天线系统，分布式多天线系统已成为移动通信系统典型的无线网络结构。而集中式MIMO系统采用传统的蜂窝结构，将基于MIMO技术的多个天线集中部署，仅通过要求各天线间的间距等于或大于1/2信号波长，从而使收发天线对小尺度衰落不相关而获得相应的增益。然而矿井覆盖范围纵横可达数十公里，煤矿井下空间狭小、巷道倾斜、表面粗糙，有拐弯和分支，井下电磁干扰严重，电磁波传输损耗大，采用传统的SISO系统和集中式MIMO系统往往存在着阴影区或通信盲区，即天线由于集中放置而无线网络无法覆盖到井下狭长巷道或拐弯巷道区域，在这些区域内信号衰落非常明显甚至根本无法通信，而且传统集中式MIMO天线选择技术通过减少射频单元的数量和改善空域相关特性等方法，也无法应用于分布式多天线网络结构中。因此，针对煤矿井下的特殊性，研究抗灾变、抗干扰和无盲区的矿井移动通信系统，显得十分必要。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种多模式矿井移动通信系统，旨在解决上述不足之处，特别是为了克服现有的矿井通信系统信道容量较小、抗干扰能力差和存在通信盲区问题，提供了一种高带宽、抗干扰能力强、覆盖范围广、通信质量好的多模式矿井移动通信系统。

本发明采用的技术方案是：一种多模式矿井移动通信系统包括控制调度单元，树形结构无源光网络，井下单输入单输出基站(以下简称井下SISO基站)，井下多输入多输出基站(以下简称井下MIMO基站)，MIMO通信网关，分布式多输入多输出天线(以下简称分布式MIMO天线)和井下移动终端。

所述系统采用正交频分复用多址射频技术。

所述系统无线接口采用WCMDA或WiFi、LTE或WiMAX空中接口。

所述系统能够选择单输入单输出模式、多输入多输出模式和混合模式多个操作模式工作。

在单输入单输出模式，所述井下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，并且通过所述MIMO通信网关与所述分布式MIMO天线通信。

在多输入多输出模式，所述井下MIMO基站被配置成LTE或WiMAX基站，至少输出第一信号和第二信号，并且通过所述MIMO通信网关与所述MIMO分布式天线通信。

在混合模式，所述井下SISO基站和所述井下MIMO基站分别与所述MIMO通信网关相耦合，并且通过加法电路将单输入单输出信号和多输入多输出信号组合后选择性地通过所述MIMO通信网关与所述分布式MIMO天线通信。

所述控制调度单元由井上调度装置和基站控制器组成，通过所述树形结构无源光网络分别与所述井下井下单输入单输出基站和所述多输入多输出基站连接，并且通过所述分布式MIMO天线与所述井下移动终端进行通信。

所述树形结构无源光网络，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；

光网络终端，提供无线接口、光接口、以太网接口和总线接口，用于井下通信设备的无线和有线接入；

光链路，用于传输调制的数字信号或光纤无线电载波信号，至少包括第一光纤、第二光纤和波分复用器；其中，所述第一光纤、第二光纤均采用工作波长为λ₁＝1490nm和λ₂＝1310nm的单模光纤并互为备份链路，并且在单条光纤上以不同波长传输上行链路信号和下行链路信号，所述波分复用器采用1：n分光比波分复用，其中2≤n≤32，用于上行链路信号和下行链路信号滤波分路和聚合。