[发明专利]超高速低真空管道车地无线通信干扰抑制方法

说明书

本发明提供了一种超高速低真空管道车地无线通信干扰抑制方法，包括：获取高速飞行列车的实时位置；中央控制系统确定高速飞行列车的当前位置对应的唯一需开启的无线电基站和其余需关断的无线电基站；各无线电基站开启或关断载波射频发射通道；判断高速飞行列车是否驶离唯一开启的无线电基站的覆盖范围，若是，则控制高速飞行列车运行路线上的下一无线电基站开启载波射频发射通道，并将除下一无线电基站外的其余无线电基站的载波射频发射通道关闭；否则，返回判断高速飞行列车是否驶离对应的无线电基站的覆盖范围。应用本发明的技术方案，能够解决现有技术中超高速低真空管道内存在多径干扰信号导致车地通信性能降低的技术问题。

技术领域

本发明涉及车地无线通信技术领域，尤其涉及一种超高速低真空管道车地无线通信干扰抑制方法。

背景技术

超高速低真空管道高速飞行列车是一种运行于低真空金属密闭管道内、以电磁力为动力的新一代地面交通工具，设计时速可达1000km/h。高速飞行列车是交通强国战略的重要举措之一，而车地无线通信是高速飞行列车的重要组成部分，飞车的安全运行离不开稳定可靠的车地无线通信系统。所以，金属管道内面向超高速场景的车地无线通信技术的研究是必要的，也是迫切的，是急需解决的科技难题，是关乎交通强国战略落地成败的重要因素之一。

由于低真空金属管道内车地无线通信系统地面基站设备的每个通信小区覆盖距离有限，为了满足长距离覆盖，一般采用以小区为单位，多个小区前后相接形成连续覆盖的方式，为车地数据提供可靠的数据传输。然而，由于管道金属材质的固有特性，电磁波信号遇到金属会发生反射，又由于管道内空间狭小，无线电信号在密闭金属管道内将会经历多次反射，导致产生复杂的多径效应，如果管道沿线的无线电基站都处于工作状态，远处的基站功率放大器处于开启状态，其所释放的无线电信号会经过多次反射到达接收机，这对于车地无线通信系统接收机而言，无疑是一系列干扰信号，当干扰信号强度累积到一定程度时，势必会影响接收机解调性能，进而使得通信系统性能恶化。管道内无线信号多径传播如图6所示。

因超高速低真空金属管道内列车运行速度高，对于车地无线通信系统而言，无线信道将会面临复杂的多普勒效应，而又由于管道内壁的金属特性，无线信号反射次数较多而形成复杂的多径效应。多普勒效应和多径效应将会导致无线信道呈现快速时变特征，给车地无线通信系统接收机信道估计与信道均衡带来严峻挑战，由此，通信系统收机解调性能将会恶化导致通信系统性能下降，传输速率明显降低。

LTE-M(城市轨道交通车地综合通信系统)是针对城市轨道交通综合业务需求设计的TD-LTE(Time Division Long Term)系统，LTE-M可同时承载基于通信的列车控制系统(CBTC)、视频监控(IMS)、乘客信息系统(PIS)、列车运行状态监控等信息。

3GPP LTE(3rd Generation Partnership Project LTE)提出的干扰控制技术主要包括：小区间干扰协调(ICIC)、小区间干扰随机化、小区间干扰消除和波束成型等小区间干扰控制的技术。小区间干扰协调又称为“软频率复用”，将频率资源分为若干个复用集供位于小区内不同位置的车地通信终端使用，因不同终端使用的频率资源不再重叠，故可有效降低干扰；干扰随机化通过加扰、交织多址和跳频等方式，可将干扰随机化为“白噪声”；小区间干扰消除通过识别临区干扰的方法，可消除一些邻小区的强干扰源，对缓解通信系统干扰效果明显；波束成形类似TD-SCDMA(Time Division-Synchronous Code DivisionMultiple Access)中智能天线的波束成形方法，通过空间方位的隔离来消除部分小区间干扰。在这些抗干扰技术中，小区间干扰协调技术(ICIC)是目前业界最受重视同时也是成熟度最高的一种抗干扰技术。

当前小区间干扰协调技术(ICIC)主要采用软频率复用(SFR)技术，对于小区边缘用户，虽然相邻小区之间干扰降低，但由于只有部分频率资源可用，边缘用户数据吞吐量下降较大，无线信道环境虽然有所改善，但牺牲了小区吞吐量，具体应用过程中，需要在两者之间做出权衡。