[发明专利]高铁无线通信切换方法

说明书

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种基站与列车通信切换的方法。一种高铁无线通信切换方法，对每一次列车发送的信号中都叠加全局基准时间信号，结合高铁通信中基站沿铁道呈现顺序排列的条件，通过增加滑动时间窗的统计方法和选择信号质量测量信息变化趋势的判断方法使得切换的效率和准确率更高，适合基于高铁上行通信快速小区切换的需求。

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种基站与列车通信切换的方法。

背景技术

现有移动通信技术为了解决频谱资源紧张等方面的问题，提出了蜂窝小区的概念。当移动台从一个蜂窝移动到另一个蜂窝时，通信需要从一个基站切换到另一个基站。高铁通信中沿途的基站呈线性分布，基站的通信范围有限，高铁快速行进的过程中，如果来不及切换接力通信，就会造成正常的车地通信中断。

目前存在多种基于小区基站的切换方法，例如硬切换，软切换，接力切换等。然而在高铁环境下，基站使用硬切换会带来较大的通信中断时间，这样的中断时间对应于高铁的速度，会对基站的信号强度和位置规划带来极大的不便，而使用基于CDMA的软切换没有办法在有限的带宽范围内提供基于Gbit/s通信速率。

接力切换是一种改进的硬切换技术，可提高切换成功率，与软切换比，可以克服切换时对邻近基站信道资源的占用，能够使系统容量得以增加。实现接力切换的必要条件是：网络要准确获得用户的位置信息，包括用户的信号到达方向和用户与基站之间的距离。

发明内容

为了解决现有技术中接力切换对用户位置信息的要求，本发明提出了一种高铁无线通信切换方法。

一种高铁通信切换方法，具体步骤如下：

S1、采用定向天线传输，在列车发射的传输信号中叠加全局基准时间作为时间信号，所述全局基准时间来源于上行通信链路中的数据链路控制层，所述数据链路控制层在每隔固定时间发射的空口信号帧中的帧头部添加一个计数字段作为全局基准时间，其中，每次发射一个空口信号帧，帧头计数字段累加1次；

S2、列车沿途所辖基站接收S1所述传输信号，并从S1所述传输信号中解析出时间信号以及信号质量测量信息，所述信号质量测量信息即测量列车数据链路控制层发送的空口信号到达基站的天线端的信号强度值，所述时间信号和信号质量测量信息由地面接收基站测量并通过地面网络上报给中央控制系统；

S3、中央控制系统汇集列车沿途所辖基站上报的信息，通过判断源基站和目标基站所上报的信号质量测量信息是否随着列车靠近所辖基站呈现逐步上升趋势以及是否到达阈值来判断各个基站是否开启切换流程，其中，所述阈值为经验值，

若所述中央控制系统在当前统计时间窗口内信号质量测量信息平均值小于所述阈值，确定不启动切换，则对列车沿途所辖各个基站通过地面网络汇集的时间信号和对应的信号质量测量信息进行存储和处理，同时对统计时间窗口进行滑动，一次滑动一个测量值，

若所述中央控制系统在当前统计时间窗口内信号质量测量信息大于设定的阈值，确定启动切换，则在汇集存储的当前全局时间信号的基础上推算出沿途基站的统一切换时间，即当前全局时间信号基准上加控制服务器到所辖基站网络延时最大值的2倍，将统一切换时间通过中央控制系统和列车沿途所辖基站的反馈信道告知源基站和目标基站；

S4、当源基站和目标基站收到中央控制系统的统一切换时间计数后，在接收空口信号过程中解析得到的时间计数信号如果达到控制系统预先设定的切换时间，则源基站断开上行通信连接，目标基站开启上行通信连接。

S5、控制服务器通过中央控制系统调用设置隧道设备业务的数据通道，通过控制通道将切换信令发送给源基站和目标基站，此时下行业务数据流指定流向切换，源基站继续发射切换前缓存中剩余的数据，目标基站开启PA；