[发明专利]弱场强地区的列车移动通信系统

说明书

技术领域

本发明涉及列车的移动通信，具体地说，是列车在弱场强的隧道内运行时的乘客移动通信。

背景技术

各种移动通信已经非常普及，GSM、CDMA等各种的移动通信系统正在经营，800MHz、900MHz、1900MHz频带的信号覆盖了城市和城际间的交通线路；450MHz的集群系统和专用移动通信也同样广泛应用；今后还将实现第三代移动通信系统。而地铁和铁路等列车在弱场强的隧道内运行时，各种移动通信都不能正常使用。例如：在北京的2号地铁线路，各种系统的手机只能在站区附近正常使用；当列车进入隧道内，在前面车厢内的手机就无信号，而在后面车厢的手机经过几秒种后也无信号，反之，列车即将进站时，前面车厢的手机先有信号，后面车厢的手机只有到达隧道出口前才有信号。其原因是列车在隧道对信号屏蔽所至。

当前解决地下的移动通信信号的办法是通过地面的天线接收基站的信号，再经过双向放大器、传输电缆接到地下的天线，提高地下的基站信号；反过来，地下的天线接收手机的信号经过双向放大器放大后，再由地面的天线发射，基站接收到手机的信号。另有，在地下直接设置基站，覆盖地下空间；有的地铁在隧道内铺设泄漏电缆，泄漏电缆一端连接双向放大器，泄漏电缆相当于双向放大器的分布式天线，此办法会提高隧道内的通信范围，但无法解决手机在移动时的基站切换，通信就会中断。

发明内容

本发明是通过固定的信号覆盖系统和列车的信号覆盖系统解决列车在运行过程中，乘客可以如同在地面一样进行通信。本发明的原理是在固定的信号覆盖系统的基础上，由列车的信号覆盖系统，将两个基站下行信号合理地分布到各车厢；同时接收各车厢的手机的上行信号传送给相关基站；再由移动通信系统控制手机在指定基站内通信，根据信号场强的变化，控制手机在不同基站间进行切换。

本发明是采用成熟的技术或产品，通过系统设计对技术和产品重新组合，合理控制移动通信的上、下行信号的场强分布。

本发明的目的是实现弱场强地区的列车移动通信。

为达到所述目的，本发明采用固定的信号覆盖系统将基站覆盖区扩大到地下空间和隧道内，即在地铁的每个车站的固定放大系统，将所在基站的下行信号引入地下空间和隧道内，也将地下空间和隧道内的上行信号经放大后传送到所在基站。两个基站的下行信号从隧道的两端，分别送入隧道内，形成两路下行信号的场强分布图(见图1)。列车9在隧道内行驶时，列车9对下行信号的屏蔽作用改变了前面所述的场强分布图(见图2、3、4)。通过列车的信号覆盖系统将隧道的两路下行信号引入列车的各个车厢(见图5、6、7)，同样，将车厢内的上行信号传送到隧道。

本发明所述系统分两个分系统：固定信号覆盖分系统和列车信号覆盖分系统。固定信号覆盖系统(见图8)由地面天线、双向放大器、传输电缆8和地下覆盖的天线组成(该分系统已经被广泛应用)，在隧道内的场强分布如图1所示。列车信号覆盖分系统(见图9、10)由收发天线1、双向放大器2、泄漏电缆3组成。

在列车9的两端分别设置天线1，前端的天线1接收前方车站所在基站₁的下行信号f_下1，后端的天线1接收后方车站所在基站₂的信号f_下2，两端的天线发送手机的上行信号f_上。双向放大器2由双工器21-1、带通滤波器22、下行放大器23、上行放大器24、和双工器21-2组成(见图11)。泄漏电缆3的一端连接前端的双向放大器的双工器21-2，另一端连接后端的双向放大器的双工器21-2。列车9前后两端的正向放大器23对下行信号进行放大后，在泄漏电缆3上形成下行信号的电平梯度，在泄漏电缆3的周围形成下行信号的场强梯度。

泄漏电缆3已经得到广泛应用，其主要参数是传输损耗和耦合损耗；它的特性阻抗是按需要选择，大部分选择50欧姆或75欧姆；它具有传输的双向性，即电缆内的下行信号被泄漏耦合到电缆的外部，同时，电缆外部的上行信号耦合到电缆的内部，上行信号经电缆传输到反向放大器的输入。泄漏电缆有各种型号和规格：一字槽、八字槽和稀编织等型号，不同线径的规格。

图3中表示了列车在弱场强地区内行驶时，下行信号在车厢内的场强分布，列车9在行驶过程中，车厢内的下行信号的场强不断变化，车厢内的手机的接收信号和两个基站分别接收到手机的上行信号的场强变化，是类似于手机在地面上的变化。

列车信号覆盖分系统将隧道内被列车9屏蔽的下行信号引入车厢，在车厢内形成移动通信的信号覆盖范围，同样，也解决上行信号的传输。