专利名称：一种基于列车沿线蜂窝小区的无线信道分配方法
技术领域：
本发明涉及铁路以及蜂窝数字移动通信领域，尤其涉及一种基于列车沿线蜂窝小区的无线信道分配方法。
背景技术：
无线资源分配是一项重要的链路层技术，它为提高无线网络容量起到了不可替代的作用。从范围来看，无线资源管理分为三个主要部分无线资源分配、移动性管理、频谱管理。其中，无线资源分配是以无线系统内单个用户或小区内全体用户的性能为准则，将系统内的无线资源分配给各个用户。信道分配机制用来解决在系统内给用户分配哪个信道。 它通过对频谱、时隙等不同维度的信道资源的分配调度达到提高系统容量或者用户服务质量的目的。不同系统中的信道资源包含的维度有所不同，TDMA系统为时隙，FDMA系统是频段，CDMA系统是码字，OFDMA系统则为时频二维资源。分组调度给出业务数据包在缓冲区队列中的输出顺序。调度算法则根据缓冲区大小、业务带宽需求、分组时延要求、无线信道状态等定义分组输出顺序的准则。信道分配则是为属于不同用户数据包分配传输资源。对于单载波信道系统，用户的数据包被调度就获得了信道，即分组调度与信道分配作用相同。对于多载波信道系统，由于在一次调度中可能存在多个可以选用的信道进行传输，分组调度之后还需要进行信道分配。大多数算法都是将分组调度与信道分配联合起来考虑。在3G 系统中，信道分配相对简单，并没有与分组调度结合。在4G系统中，信道分配与分组调度结合，一方面考虑信道质量，一方面考虑业务QoS要求，很多理论研究都试图给出系统频率利用率与业务性能的最佳折中。铁路沿线的小区是线状覆盖，列车上的移动台与网络侧通信涉及的信息只有前后两个小区，而在市区内，列车在铁路沿线的蜂窝小区行驶过程中，也会遇到无线资源合理分配的问题，而这个问题基本上只涉及列车所在小区以及列车行驶过程中要到的下一小区。 整个列车运行过程都需要始终保持车地之间的通信。于是要不断的利用沿线经过的小区资源为列车用户提供服务，但是会对铁路沿线蜂窝小区内的用户造成较大影响，出现通信中断，无法接入等缺少无线信道的状况。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于列车沿线蜂窝小区的无线信道分配方法，以进一步解决铁路沿线的蜂窝小区由于列车驶过而造成的资源紧张的问题。本发明的技术方案是一种基于列车沿线蜂窝小区的无线信道分配方法，包括如下步骤(1)车次号注册步骤，列车上的移动管理设备向网络侧发送注册车次号的请求，网络侧获取列车车次号；(2)沿线小区列表编制步骤，所述网络侧根据所述列车车次号及预先存储的沿线小区数据，编制列车运行沿线的小区列表并且编号；
(3)预知车次即将到来步骤，列车上的移动管理设备在行驶过程中周期性的向网络侧发送列车行驶相关信息，通过对相关信息处理，得出到达下一小区需要的时间，当这个时间小于某一设定的时间门限值时，网络侧向下一小区基站发送消息，通知其准备预留信道资源为即将到来的列车旅客服务，同时通过所获取的信息统计之前两个铁路沿线蜂窝小区的预留资源量并反馈给下一小区，通知其预留合理的信道资源，避免浪费；(4)基站预留资源步骤，下一小区基站根据所述列车周期更新的相关信息及预先存储的沿线小区数据，回收小区内无线资源，预留为该列车移动台提供服务，其中，预留的无线资源量通过之前两个铁路沿线蜂窝小区的预留信息的反馈而确定；(5)基站收回无线资源步骤，当列车驶离该小区一定时间后，该小区基站回收为列车预留的无线资源，为该小区用户提供正常的通信服务，同时，邻接小区基站通过重叠区中继站回收借出的资源；(6)车次号注销步骤，当列车到站之后，进行车次号的注销，列车车次号注销后新的网络侧资源分配方法不再适用。作为上述方法的进一步改进，还包括以下步骤(1)小区用户尝试接入步骤，列车即将行经的小区内用户有通信需求，向该小区基站发送接入请求信息；(2)邻接小区的信道借用步骤，由于信道回收为列车上的用户服务，该小区基站反馈小区用户该小区信道资源已满信息，小区用户尝试向该小区与周边非铁路沿线小区邻接处的中继站提出接入请求并同时向中继站发送该小区基站的反馈信息，中继站收到接入请求和基站的反馈信息后向邻接小区基站申请短时无线资源。作为上述方法的进一步改进，所述车次号注册步骤中，列车在即将发车时，列车移动管理设备向网络侧发送注册车次号的请求；网络侧将注册成功的确认消息返回到列车移动管理设备，如果在一定时限内没有收到确认消息，则移动管理设备继续发送注册请求，直到收到网络侧确认信息。作为上述方法的进一步改进，所述列车移动管理设备是集成了包括GPS、收发信机以及信息收集装置的列车移动台。作为上述方法的进一步改进，所述(3)中列车行驶相关信息包括包括列车行驶速度、列车所在位置、距下一小区距离、车次经停信息以及在之前两个铁路沿线蜂窝小区列车获得的无线资源量等。作为上述方法的进一步改进，所述基站预留资源步骤中，提出列车上用户的优先级要高于小区用户。有效解决铁路沿线的蜂窝小区由于列车驶过而造成的资源紧张的问题。
图1为基于列车沿线蜂窝小区的无线信道分配方法；图2为本发明实施例中，在铁路沿线蜂窝小区的系统模型示意图；图3为本发明实施例中，在铁路沿线蜂窝小区模型下信道分配的流程图。
具体实施方式
下面结合
及具体实施方式
对本发明进一步说明。本发明中，基于列车的车次号，利用了列车运行路线上覆盖的小区类型为线状小区，因而行驶方向具有固定性这一特点，并结合了车次号来进行预知性的无线信道分配。具体而言，由于每一车次列车行走的路线是固定的，所以根据车次号，可以把网络侧控制范围内的各列车车次沿途经过的小区列表存储在网络侧数据库中。当某列车即将出发时，需要在网络中进行车次号注册，网络侧根据该列车的车次号就可以获知该列车沿途要经过的小区。如图1所示，一种基于列车沿线蜂窝小区的无线信道分配方法，包括如下步骤(1)车次号注册步骤Si，列车上的移动管理设备向网络侧发送注册车次号的请求，网络侧获取列车车次号；(2)沿线小区列表编制步骤S2，所述网络侧根据所述列车车次号及预先存储的沿线小区数据，编制列车运行沿线的小区列表并且编号；(3)预知车次即将到来步骤S3，列车上的移动管理设备在行驶过程中周期性的向网络侧发送列车行驶相关信息，通过对相关信息处理，得出到达下一小区需要的时间，当这个时间小于某一设定的时间门限值时，网络侧向下一小区基站发送消息，通知其准备预留信道资源为即将到来的列车旅客服务，同时通过所获取的信息统计之前两个铁路沿线蜂窝小区的预留资源量并反馈给下一小区，通知其预留合理的信道资源，避免浪费；(4)基站预留资源步骤S4,下一小区基站根据所述列车周期更新的相关信息及预先存储的沿线小区数据，回收小区内无线资源，预留为该列车移动台提供服务，其中，预留的无线资源量通过之前两个铁路沿线蜂窝小区的预留信息的反馈而确定；(5)基站收回无线资源步骤S5，当列车驶离该小区一定时间后，该小区基站回收为列车预留的无线资源，为该小区用户提供正常的通信服务，同时，邻接小区基站通过重叠区中继站回收借出的资源；(6)车次号注销步骤S6，当列车到站之后，进行车次号的注销，列车车次号注销后新的网络侧资源分配方法不再适用。作为上述方法的进一步改进，还包括以下步骤(1)小区用户尝试接入步骤，列车即将行经的小区内用户有通信需求，向该小区基站发送接入请求信息；(2)邻接小区的信道借用步骤，由于信道回收为列车上的用户服务，该小区基站反馈小区用户该小区信道资源已满信息，小区用户尝试向该小区与周边非铁路沿线小区邻接处的中继站提出接入请求并同时向中继站发送该小区基站的反馈信息，中继站收到接入请求和基站的反馈信息后向邻接小区基站申请短时无线资源。作为上述方法的进一步改进，所述车次号注册步骤中，列车在即将发车时，列车移动管理设备向网络侧发送注册车次号的请求；网络侧将注册成功的确认消息返回到列车移动管理设备，如果在一定时限内没有收到确认消息，则移动管理设备继续发送注册请求，直到收到网络侧确认信息。作为上述方法的进一步改进，所述列车移动管理设备是集成了包括GPS、收发信机以及信息收集装置的列车移动台。作为上述方法的进一步改进，所述(3)中列车行驶相关信息包括包括列车行驶速度、列车所在位置、距下一小区距离、车次经停信息以及在之前两个铁路沿线蜂窝小区列车获得的无线资源量等。作为上述方法的进一步改进，所述基站预留资源步骤中，提出列车上用户的优先级要高于小区用户。下面，以T9次列车为例，结合附图1、2、3说明在铁路沿线蜂窝小区的无线信道分配的大体流程。参照图1、2和3。步骤1T9次列车出发前，列车移动台完成车次号的注册。步骤2网络侧编制列车运行沿线小区列表。假设沿途经过沈个小区，对这沈个小区进行编号，当列车移动台在小区1建立通信时，网络侧根据编制列车运行沿线小区列表将列车即将到来等信息发给小区2的基站。步骤3假设T9次列车从小区2向小区3移动，列车上的移动管理设备在行驶过程中周期性的向网络侧发送列车行驶相关信息，包括列车行驶速度、列车所在位置、距下一小区距离、车次经停信息以及在之前两个铁路沿线蜂窝小区列车获得的无线资源量等。通过对数据计算处理，得出到达小区3需要的时间。当这个时间小于某一设定的时间门限值时， 网络侧向小区3基站发送消息，通知其准备预留信道资源为即将到来的T9次列车上的旅客服务。同时通过所获取的信息量统计小区1和小区2的预留资源量并反馈给小区3，通知其预留合理的信道资源。所述网络侧根据所述列车周期更新的相关信息及预先存储的沿线小区数据，回收小区内无线资源，预留为该列车移动台提供服务。其中，预留的无线资源量通过小区1和小区2预留信息的反馈而确定。小区3内用户6有通信需求，向小区3基站发送接入请求信息；由于信道回收为列车移动台服务，小区3基站反馈给本小区用户信道资源已满信息，小区3用户尝试向该小区与非铁路沿线蜂窝小区邻接处的中继站5提出接入请求并同时向中继站5发送该小区基站的反馈信息。中继站5收到接入请求和基站的反馈信息后向非铁路沿线的邻接小区基站4申请短时无线资源，为列车沿线小区提供暂时性的通信服务。当列车驶离小区3—定时间后，小区3基站回收为列车预留的无线资源，为该小区用户提供正常的通信服务。同时，非铁路沿线邻接小区基站4通过重叠区中继站5回收借出的资源。步骤4当T9次列车到站之后，列车移动台进行车次号的注销。注销之后，新的网络侧资源分配方法就不适用了。以上对本发明所提供的一种基于列车沿线蜂窝小区的新型无线信道分配方法进行详细介绍，本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式
及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
权利要求
1.一种基于列车沿线蜂窝小区的无线信道分配方法，其特征在于，包括如下步骤(1)车次号注册步骤，列车上的移动管理设备向网络侧发送注册车次号的请求，网络侧获取列车车次号；(2)沿线小区列表编制步骤，所述网络侧根据所述列车车次号及预先存储的沿线小区数据，编制列车运行沿线的小区列表并且编号；(3)预知车次即将到来步骤，列车上的移动管理设备在行驶过程中周期性的向网络侧发送列车行驶相关信息，通过对相关信息处理，得出到达下一小区需要的时间，当这个时间小于某一设定的时间门限值时，网络侧向下一小区基站发送消息，通知其准备预留信道资源为即将到来的列车旅客服务，同时通过所获取的信息统计之前两个铁路沿线蜂窝小区的预留资源量并反馈给下一小区，通知其预留合理的信道资源，避免浪费；(4)基站预留资源步骤，下一小区基站根据所述列车周期更新的相关信息及预先存储的沿线小区数据，回收小区内无线资源，预留为该列车移动台提供服务，其中，预留的无线资源量通过之前两个铁路沿线蜂窝小区的预留信息的反馈而确定；(5)基站收回无线资源步骤，当列车驶离该小区一定时间后，该小区基站回收为列车预留的无线资源，为该小区用户提供正常的通信服务，同时，邻接小区基站通过重叠区中继站回收借出的资源；(6)车次号注销步骤，当列车到站之后，进行车次号的注销，列车车次号注销后新的网络侧资源分配方法不再适用。
2.根据权利要求1所述的一种基于列车沿线蜂窝小区的无线信道分配方法，其特征在于还包括以下步骤(1)小区用户尝试接入步骤，列车即将行经的小区内用户有通信需求，向该小区基站发送接入请求信息；(2)邻接小区的信道借用步骤，由于信道回收为列车上的用户服务，该小区基站反馈小区用户该小区信道资源已满信息，小区用户尝试向该小区与周边非铁路沿线小区邻接处的中继站提出接入请求并同时向中继站发送该小区基站的反馈信息，中继站收到接入请求和基站的反馈信息后向邻接小区基站申请短时无线资源。
3.根据权利要求1所述的一种基于列车沿线蜂窝小区的无线信道分配方法，其特征在于所述车次号注册步骤中，列车在即将发车时，列车移动管理设备向网络侧发送注册车次号的请求；网络侧将注册成功的确认消息返回到列车移动管理设备，如果在一定时限内没有收到确认消息，则移动管理设备继续发送注册请求，直到收到网络侧确认信息。
4.根据权利要求1所述的一种基于列车沿线蜂窝小区的无线信道分配方法，其特征在于所述列车移动管理设备是集成了包括GPS、收发信机以及信息收集装置的列车移动台。
5.根据权利要求1所述的一种基于列车沿线蜂窝小区的无线信道分配方法，其特征在于所述(3)中列车行驶相关信息包括包括列车行驶速度、列车所在位置、距下一小区距离、车次经停信息以及在之前两个铁路沿线蜂窝小区列车获得的无线资源量等。
6.根据权利要求1所述的一种基于列车沿线蜂窝小区的无线信道分配方法，其特征在于所述基站预留资源步骤中，提出列车上用户的优先级要高于小区用户。
全文摘要
本发明公开了一种基于列车沿线蜂窝小区的无线信道分配方法。该方法包括车次号注册步骤，沿线小区列表编制步骤，预知车次即将到来步骤，基站预留资源步骤，基站收回无线资源步骤以及车次号注销步骤。本发明利用了列车行驶方向具有固定性这一特点，因而列车运行路线上覆盖的小区类型为线状小区，来进行无线信道分配，有效地避免了高速列车驶入小区后无线资源紧张的问题，提高了列车沿线小区的频谱利用率。
文档编号H04W72/04GK102300319SQ20111030019
公开日2011年12月28日 申请日期2011年9月30日 优先权日2011年9月30日
发明者吴昊, 温士雅, 王惠生 申请人:北京交通大学