[发明专利]基于有向天线的高铁移动终端上行传输方法

摘要

本发明公开了一种基于有向天线的高铁移动终端上行传输方法，主要解决现有技术中高铁移动终端上行传送距离近的问题。其技术方案是：利用高铁移动终端运行轨道的确定性，通过高铁移动终端UE自身GPS和天线姿态信息感知设备获取其有向天线的位置信息和姿态信息，从基站系统消息中获知目标扇区定向天线的位置信息和姿态信息，再根据所获取的天线信息调整高铁移动终端UE有向天线姿态，使得高速移动状态下的高铁移动终端UE有向天线的中心法线方向始终对准目标扇区定向天线的中心位置，实现对有向天线增益的最大化利用；本发明降低了高铁移动终端UE上行传输过程中的功率消耗，增大了高铁移动终端上行传输范围。

主权项

1.一种基于有向天线的高铁移动终端上行传输方法，包括如下步骤：(1)获取扇区定向天线的位置信息和姿态信息：LTE基站的各个扇区周期性获取自己定向天线中心的位置信息和姿态信息；通过GPS获得扇区定向天线中心的经纬度信息(XE，YN)，其中XE为定向天线经度信息，YN为定向天线纬度信息；从目标扇区定向天线中的高度压力表获取其当前的高度H；通过安装于扇区定向天线上的天线姿态信息感知设备获取对应的目标扇区定向天线的仰角α1和方位角β1；(2)广播扇区定向天线信息：LTE基站的各个扇区将其定向天线的位置信息和姿态信息通过各自的系统消息向小区内的所有高铁移动终端UE进行广播；(3)高铁移动终端UE保存目标扇区定向天线信息：高铁移动终端UE通过读取系统消息获取目标扇区的天线信息，并保存；(4)获取高铁移动终端UE有向天线的位置信息和姿态信息：高铁移动终端UE周期性获取其有向天线的位置信息和姿态信息；通过GPS获得高铁移动终端UE有向天线的经纬度信息(ME，NN)，其中ME为有向天线经度信息，NN为有向天线纬度信息；从高铁移动终端UE有向天线中心的高度压力表获取其当前的高度h；通过安装于高铁移动终端UE有向天线上的姿态信息感知设备获取高铁有向天线仰角α2和方位角β2；(5)计算高铁移动终端UE有向天线旋转参数：标记目标扇区的定向天线中心位置为点A，高铁移动终端UE的有向天线中心位置为点E；高铁移动终端UE根据自身有向天线和目标扇区定向天线两者的位置信息，以E为坐标原点，其法线为z轴，过原点与有向天线一边平行的直线为y轴，过原点与有向天线另一边平行的直线为x轴，建立三维坐标系1，计算得到线段AE在三维坐标系1中的仰角α和方位角β，即旋转参数；(6)调整高铁移动终端UE有向天线的位置：高铁移动终端UE通过旋转装置对其有向天线进行旋转，根据旋转参数调整旋转量，使得旋转之后高铁移动终端UE有向天线的法线与线段AE重合；(7)确定高铁移动终端UE发送随机接入前缀Preamble序列初始功率：高铁移动终端UE在随机接入信道PRACH上发送随机接入前缀Preamble序列，其发送采用波束形成beamforming技术，通过下式得出发送的初始功率PPRACH：PPRACH＝min{PCMAX，Pr+PL+BF_Gain+△P+(N–1)*Ps}；其中，PCMAX为UE的最大上行发射功率，Pr为目标扇区期望接收的功率，PL为路径损耗，BF_Gain为波束赋形增益，△P为其它格式序列前缀Preamble Format相对于格式为0的前缀Preamble Format 0的增益；N为发送的次数，Ps为每次发送上升的功率步长；(8)高铁移动终端UE接入无线网络：高铁移动终端UE按照初始功率发起随机接入，申请入网，通过随机接入流程建立与其服务扇区之间的无线连接，实现网络接入；(9)高铁移动终端UE发送上行信息：高铁移动终端UE接入网络后在物理上行业务信道PUSCH进行上行信息的传输，传输采用波束形成beamforming技术，其波束指向与线段AE重合；以目标扇区定向天线中心位置A为坐标原点，其法线为z轴，过原点与定向天线一边平行的直线为y轴，过原点与定向天线另一边平行的直线为x轴，建立三维坐标系2；根据线段AE在三维坐标系2中的仰角θ和方位角通过查表得到目标扇区接收天线的增益，根据此增益调整发送上行数据时的上行功率，完成上行信息传输。