CN103391587A - 一种高速列车无线数据传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高速列车无线数据传输方法，其包括：由移动中继站、基站和用户端构成高速列车无线数据通信***；其中，由移动中继站和用户端构成上行链路包括：基站-移动中继站链路和移动中继站-用户端链路，下行链路包括：用户端-移动中继站链路和移动中继站-基站链路；该方法整体考虑了上行链路和下行链路中数据传递速度和数据传递量对数据传递时间的影响，确定出影响因子，从而确定出数据传递时间。可见，该方法更好的考虑到高速列车无线数据传输的整体性能，提高了抗干扰能力和数据传输的稳定性。

Description

一种高速列车无线数据传输方法

技术领域

本发明属于信息技术领域，具体涉及一种高速列车无线数据传输方法。

背景技术

随着我国高速铁路规模的不断扩大，运行中的高速列车中与铁路两侧基站之间无线通信的问题日益凸显。在高速铁路运行环境下，由于高速列车的速度很快，甚至可能达到400km/h，由于高速运动而产生多普勒效应使得无线信号中心频率发生偏移造成无线信道环境恶化，列车与基站间的无线传输信道呈现时变特性，而且高速运动对移动用户接入、切换等的时间要求更加严格，容易出现移动网络覆盖重叠区不足，切换成功率下降、接入困难等一系列问题。

另一方面，铁列车车厢为全封闭金属车体，连玻璃也采用了金属镀膜玻璃，从而导致车体穿透损耗大幅度提高，无线信号难以穿越车体，铁路采用的高速列车的车体穿透损耗比传统列车车体垂直穿透损耗大10dB左右，高速列车车体的高损耗对网络覆盖质量有很大影响，导致列车车厢内无线信号质量较差。还有，在恶劣环境的山洞时，无线信号的损耗量会更大。可见，无论是从乘客在旅途过程中无线上网的需求考虑还是从列车安全实时监控的角度考虑，都要实现高速列车与铁路两侧基站间高速率的无线数据传输。

CN101980458A公开了一种高速列车无线通信装置，把中继站安放在高速列车上，基站在地面沿铁路布放；下行链路中，基站发送信号先经过移动中继站，然后再到达每个用户终端；上行链路中，用户发送信号先到达移动中继站，然后再经过中继站转发到基站。该装置针对基站-中继站和中继站-用户端的链路的传输信道具有非对称性的特征，提出以信道环境较好的中继站-用户端链路为基准，调整基站-中继站链路的传输时间或传输模式，使得两类链路传输性能相匹配。然而，在该***对数据传输特性的影响因素考虑单一，对***实际传输时间变化的自适应性能差，尤其没有考虑数据量对传输特征的影响。

因此，本发明针对传统高速列车移动与铁路两侧基站之间无线通信***的缺陷，提出一种基于移动中继站的无线通信方法，以提高移动用户的通信质量，满足高速列车上的数据传输业务的需求。

发明内容

本发明的目的在于避免上述现有技术中的不足之处，提供一种高质量的高速铁路通信***和方法。本发明采用如下技术方案：

一种高速列车无线数据传输方法，其包括：由移动中继站、基站和用户端构成高速列车无线数据传输***；其中，由基站、移动中继站和用户端构成上行链路包括：基站-移动中继站链路和移动中继站-用户端链路，由基站、移动中继站和用户端构成下行链路包括：用户端-移动中继站链路和移动中继站-基站链路；所述移动中继站设置在所述高速列车上，其包括基站处理器，所述基站处理器中获取基站-移动中继站链路的数据吞吐量S₁和移动中继站-用户端链路的数据吞吐量S₂；所述基站处理器根据以下关系式(1)和(2)计算出基站-移动中继站链路的数据传输时间T₁与移动中继站-用户端链路的数据传输时间T2；

$\mathrm{\γ}=\frac{V_1}{V_1+V_2}\·\frac{S_1}{S_1+S_2}---\left(1\right)$

T₁＝γTT₂＝(1-γ)T     (2)

其中：γ——基站-移动中继站链路数据传输性能与移动中继站-用户端链路数据传输性能的比率；

V₁——基站-移动中继站链路的数据传输速率；

S₁——基站-移动中继站链路的数据吞吐量；

V₂——移动中继站-用户端链路的数据传输速率；

S₂——移动中继站-用户端链路的数据吞吐量；

T——传输一帧数据所需的时间，由基站处理器给定；

基站-移动中继站链路中，在T₁时间内基站向移动中继站无线传输数据；

移动中继站-用户端链路中，在T₂时间内移动中继站向用户端无线传输数据；

所述基站处理器中还获取用户端-移动中继站链路的数据吞吐量S₁′和移动中继站-基站链路的数据吞吐量S₂′；所述基站处理器根据以下关系式(3)和(4)计算出用户端-移动中继站链路的数据传输时间T₁′和移动中继站-基站链路的数据传输时间T₂′；

${\mathrm{\γ}}^{\′}=\frac{V_1^{\′}}{V_1^{\′}+V_2^{\′}}\·\frac{S_1^{\′}}{S_1^{\′}+S_2^{\′}}---\left(1\right)$

T₁′＝γ′T′T₂′＝(1-γ′)T′           (2)

其中：γ′——用户端-移动中继站链路数据传输性能与移动中继站-基站链路数据传输性能的比率；

V₁′——用户端-移动中继站链路的数据传输速率；

S₁′——用户端-移动中继站链路的数据吞吐量；

V₂′——移动中继站-基站链路的数据传输速率；

S₂′——移动中继站-基站链路的数据吞吐量；

T′——传输一帧数据所需的时间，由基站处理器给定；

用户端-移动中继站链路中，在T₁′时间内用户端向移动中继站无线传输数据；

移动中继站-基站链路中，在T₂′时间内移动中继站向基站无线传输数据。

本发明由于考虑了上行链路和下行链路的整体传输性能，提高了高速列车无线数据传输的性能和抗干扰能力。

附图说明

图1是本发明的高速列车无线数据传输***图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例：如图1所示的高速列车无线数据传输***图。基于该***，一种高速列车无线数据传输方法包括：由移动中继站、基站和用户端构成高速列车无线数据传输***；其中，由基站、移动中继站和用户端构成上行链路包括：基站-移动中继站链路和移动中继站-用户端链路，由基站、移动中继站和用户端构成下行链路包括：用户端-移动中继站链路和移动中继站-基站链路；所述移动中继站设置在所述高速列车上，其包括基站处理器，所述基站处理器中获取基站-移动中继站链路的数据吞吐量S₁和移动中继站-用户端链路的数据吞吐量S₂；所述基站处理器根据以下关系式(1)和(2)计算出基站-移动中继站链路的数据传输时间T₁与移动中继站-用户端链路的数据传输时间T₂；

$\mathrm{\γ}=\frac{V_1}{V_1+V_2}\·\frac{S_1}{S_1+S_2}---\left(1\right)$

T₁＝γTT₂＝(1-γ)T     (2)

其中：γ——基站-移动中继站链路数据传输性能与移动中继站-用户端链路数据传输性能的比率；

V₁——基站-移动中继站链路的数据传输速率；

S₁——基站-移动中继站链路的数据吞吐量；

V₂——移动中继站-用户端链路的数据传输速率；

S₂——移动中继站-用户端链路的数据吞吐量；

T——传输一帧数据所需的时间，由基站处理器给定；

基站-移动中继站链路中，在T₁时间内基站向移动中继站无线传输数据；

移动中继站-用户端链路中，在T₂时间内移动中继站向用户端无线传输数据；

所述基站处理器中还获取用户端-移动中继站链路的数据吞吐量S₁′和移动中继站-基站链路的数据吞吐量S₂′；所述基站处理器根据以下关系式(3)和(4)计算出用户端-移动中继站链路的数据传输时间T₁′和移动中继站-基站链路的数据传输时间T₂′；

${\mathrm{\γ}}^{\′}=\frac{V_1^{\′}}{V_1^{\′}+V_2^{\′}}\·\frac{S_1^{\′}}{S_1^{\′}+S_2^{\′}}---\left(3\right)$

T₁′＝γ′T′T₂′＝(1-γ′)T′      (4)

其中：γ′——用户端-移动中继站链路数据传输性能与移动中继站-基站链路数据传输性能的比率；

V₁′——用户端-移动中继站链路的数据传输速率；

S₁′——用户端-移动中继站链路的数据吞吐量；

V₂′——移动中继站-基站链路的数据传输速率；

S₂′——移动中继站-基站链路的数据吞吐量；

T′——传输一帧数据所需的时间，由基站处理器给定；

用户端-移动中继站链路中，在T₁′时间内用户端向移动中继站无线传输数据；

移动中继站-基站链路中，在T₂′时间内移动中继站向基站无线传输数据。

其中，所述基站处理器根据高速列车的速度设定传输一帧数据所需的时间T和T′。

更进一步的，所述的数据包括手机信号、视频信号、音频信号、互联网信号以及传感器的检测信号。

Claims (3)

1.一种高速列车无线数据传输方法，该方法包括：由移动中继站、基站和用户端构成高速列车无线数据传输***；其中，由基站、移动中继站和用户端构成上行链路包括：基站-移动中继站链路和移动中继站-用户端链路，由基站、移动中继站和用户端构成下行链路包括：用户端-移动中继站链路和移动中继站-基站链路；所述移动中继站设置在所述高速列车上，其包括基站处理器，所述基站处理器中获取基站-移动中继站链路的数据吞吐量S₁和移动中继站-用户端链路的数据吞吐量S₂；所述基站处理器根据以下关系式(1)和(2)计算出基站-移动中继站链路的数据传输时间T₁与移动中继站-用户端链路的数据传输时间T₂；

$\mathrm{\γ}=\frac{V_1}{V_1+V_2}\·\frac{S_1}{S_1+S_2}---\left(1\right)$

T₁＝γTT₂＝(1-γ)T     (2)

其中：γ——基站-移动中继站链路数据传输性能与移动中继站-用户端链路数据传输性能的比率；

V₁——基站-移动中继站链路的数据传输速率；

S₁——基站-移动中继站链路的数据吞吐量；

V₂——移动中继站-用户端链路的数据传输速率；

S₂——移动中继站-用户端链路的数据吞吐量；

T——传输一帧数据所需的时间，由基站处理器设定；

基站-移动中继站链路中，在T₁时间内基站向移动中继站无线传输数据；

移动中继站-用户端链路中，在T₂时间内移动中继站向用户端无线传输数据；

所述基站处理器中还获取用户端-移动中继站链路的数据吞吐量S₁′和移动中继站-基站链路的数据吞吐量S₂′；所述基站处理器根据以下关系式(3)和(4)计算出用户端-移动中继站链路的数据传输时间T₁′和移动中继站-基站链路的数据传输时间T₂′；

${\mathrm{\γ}}^{\′}=\frac{V_1^{\′}}{V_1^{\′}+V_2^{\′}}\·\frac{S_1^{\′}}{S_1^{\′}+S_2^{\′}}---\left(3\right)$

T₁′＝γ′T′T₂′＝(1-γ′)T′       (4)

其中：γ′——用户端-移动中继站链路数据传输性能与移动中继站-基站链路数据传输性能的比率；

V₁′——用户端-移动中继站链路的数据传输速率；

S₁′——用户端-移动中继站链路的数据吞吐量；

V₂′——移动中继站-基站链路的数据传输速率；

S₂′——移动中继站-基站链路的数据吞吐量；

T′——传输一帧数据所需的时间，由基站处理器设定；

用户端-移动中继站链路中，在T₁′时间内用户端向移动中继站无线传输数据；

移动中继站-基站链路中，在T₂′时间内移动中继站向基站无线传输数据。

2.根据权利要求1所述的高速列车无线数据传输方法，其特征在于：所述基站处理器根据所述高速列车的速度设定传输一帧数据所需的时间T和T′。

3.根据权利要求1所述的高速列车无线数据传输方法，其特征在于：所述传输数据包括手机信号、视频信号、音频信号、互联网信号以及传感器的检测信号。