Cbtc无线通信系统及方法
【专利摘要】一种CBTC无线通信系统及方法，AP访问模块包括有AP信号搜索模块、一AP通信模块、第一AP信号强度判断模块、第二AP信号强度判断模块和一AP通信重连模块；AP通信模块用于连接AP信号搜索模块搜索到的信号强度最强的AP；第一AP信号强度判断模块用于判断连接中的AP的信号强度；第二AP信号强度判断模块用于判断信号强度最强的AP的信号强度；AP通信重连模块用于断开CBTC的车载无线电台与连接中的AP的连接，并与信号强度最强的AP进行连接。通过合理的设置AP间距并对AP的信号强度进行判断使得列车在高速运行的状态下既保证了较好的冗余覆盖还使得通信保持稳定；通过使用跳频技术大幅提高了通信抗干扰能力。
【专利说明】CBTC无线通信系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种CBTC(基于无线通信的列车自动控制系统,Communication BasedTrain Control System)无线通信系统及方法。
【背景技术】
[0002]现有的城市轨道交通信号系统主要采用DSSS (直序列扩展频，Direct SequenceSpread Spectrum)直接序列扩频进行车地通信,DSSS直接序列扩频通过利用高速率的扩频序列在发射端扩展信号的频谱，而在接收端用相同的扩频码序列进行解扩，把展开的扩频信号还原成原来的信号。其特点是通信带宽较大，但由于载波频率固定，且无线功率密度较低，容易受到各种无线信号干扰而造成车地通信丢失。
[0003]另一方面，现有AP (无线接入点，Access Point)的设置没有一个明确的标准，而AP间距设置过小容易导致在列车高速运行状态下AP漫游切换频繁而影响通信稳定，而AP间距设置过大则达不到冗余覆盖的要求。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术容易受到干扰且不稳定或冗余覆盖不达标的缺陷，提供一种信号更稳定冗余覆盖更好且不易受干扰的CBTC无线通信系统及方法。
[0005]本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题:
[0006]—种CBTC无线通信系统,其特点在于,其包括有一 AP访问模块,所述AP访问模块包括有一 AP信号搜索模块、一 AP通信模块、一第一 AP信号强度判断模块、一第二 AP信号强度判断模块和一 AP通信重连模块；
[0007]所述AP信号搜索模块用于搜索AP的信号；
[0008]所述AP通信模块用于连接所述AP信号搜索模块搜索到的信号强度最强的AP ；
[0009]所述第一AP信号强度判断模块用于判断连接中的AP的信号强度是否低于一第一设定值，所述第一设定值的取值范围为_67dBm?-63dBm，若是则调用所述AP信号搜索模块进行一次搜索，若否则重复调用所述第一 AP信号强度判断模块；
[0010]所述第二 AP信号强度判断模块用于判断所述一次搜索中所得信号强度最强的AP的信号强度是否高于一第二设定值，所述第二设定值的取值范围为_64dBm?-60dBm，若是则调用所述AP通信重连模块，若否则调用所述第一 AP信号强度判断模块；
[0011 ] 所述AP通信重连模块用于断开CBTC的车载无线电台与所述连接中的AP的连接，并与所述一次搜索中所得信号强度最强的AP进行连接后，调用第一 AP信号强度判断模块。
[0012]较佳的，所述CBTC无线通信系统还包括有一抗干扰模块，所述抗干扰模块包括有一伪随机跳跃模块、一通信通道占用判断模块、一错误数据包判断模块和一重发模块；
[0013]所述伪随机跳跃模块用于以一第一时长为间隔，将作为通信通道的频段的中心频点在2.4GHz?2.4835GHz范围内以至少6Mhz为跨度进行伪随机跳跃；[0014]所述通信通道占用判断模块用于在所述伪随机跳跃模块运行的同时判断当前通信通道是否被占用，若是则调用所述错误数据包判断模块，若否则重复调用所述通信通道占用判断模块；
[0015]所述错误数据包判断模块用于判断是否发送/接收有至少一错误数据包，若是则调用所述重发模块，若否则调用所述通信通道占用判断模块；
[0016]所述重发模块用于重新发送/接收所述错误数据包后调用所述通信通道占用判断模块。
[0017]较佳的，AP的部署间距为250m?150m。此处，在地下筒状隧道的直线段，单个定向天线的覆盖范围达到500米以上。考虑到AP的冗余覆盖需求，地下隧道或地面高架段的直线部分相邻AP部署间距应控制在250米以内；另外，由于频繁的AP漫游切换不利于通信稳定，反而到导致切换过程中丢包率上升，故列车最高时速在160km/h的情况下，AP部署间距不应小于150米。
[0018]较佳的，AP的部署间距为200m?160m。此处，弯道、上下坡等特殊地形段，根据转弯半径应将间距控制在160?200米。
[0019]较佳的，所述CBTC无线通信系统还包括有两条电源线路；
[0020]将AP沿线路进行编号，并将奇数编号的AP和偶数编号的AP分别与所述两条电源线路电连接。
[0021]这样一来，即使是有一条电源线路故障而导致部分AP使用不能的情况下，还能保证有通信能力。
[0022]较佳的，在列车的两头分别设置一用于接收正前方和正后方AP的无线信号的定向天线。
[0023]此处使用定向天线可以使得列车忽略来自车厢内部及站台区域的干扰。
[0024]本发明还提供一种CBTC无线通信方法，其特点在于，其包括有一 AP的访问方法，所述无线访问节点的访问方法包括有以下步骤:
[0025]S1、搜索AP的信号；
[0026]S2、与信号强度最强的AP进行连接；
[0027]S3、判断连接中的AP的信号强度是否低于一第一设定值，所述第一设定值的取值范围为-67dBm?_63dBm，若是则执行S4，若否则重复执行S3 ；
[0028]S4、搜索AP的信号；
[0029]S5、判断信号强度最强的AP的信号强度是否高于一第二设定值，所述第二设定值的取值范围为_64dBm?_60dBm，若是则执行S6，若否则返回执行S3 ；
[0030]S6、断开与所述连接中的AP的连接，并与S4中搜索到的信号强度最强的AP进行连接后返回执行S3。
[0031]较佳的，所述CBTC无线通信方法还包括有一抗干扰方法，所述抗干扰方法为:以一第一时长为间隔，将作为通信通道的频段的中心频点在2.4GHz?2.4835GHz范围内以6Mhz为跳频序列间隔进行伪随机跳跃；
[0032]所述抗干扰方法还包括有以下步骤:
[0033]S10、判断当前通信通道是否被占用，若是则返回执行S10，若否则执行S20 ；
[0034]S20、判断是否发送/接收有至少一错误数据包，若是则执行S30，若否则返回执行SlO ；
[0035]S30、重新发送/接收所述错误数据包后执行S10。
[0036]本发明的积极进步效果在于:通过合理的设置AP间距并对AP的信号强度进行判断使得列车在高速运行的状态下既保证了较好的冗余覆盖还使得通信保持稳定；通过使用跳频技术大幅提高了通信抗干扰能力。
【专利附图】
【附图说明】
[0037]图1为本发明较佳实施例的AP访问模块的结构框图。
[0038]图2为本发明较佳实施例的抗干扰模块的结构框图。
[0039]图3为本发明较佳实施例的AP访问方法的流程图。
[0040]图4为本发明较佳实施例的抗干扰方法的流程图。
【具体实施方式】
[0041]下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
[0042]图1为本实施例的AP访问模块的结构框图，图2为本实施例的抗干扰模块的结构框图，如图1?2所示，本实施例涉及的CBTC无线通信系统，包括有AP访问模块100和抗干扰模块200。
[0043]AP访问模块100包括有AP信号搜索模块110、AP通信模块120、第一 AP信号强度判断模块130、第二 AP信号强度判断模块131和AP通信重连模块140 ；
[0044]AP信号搜索模块110用于搜索AP的信号；
[0045]AP通信模块120用于连接AP信号搜索模块110搜索到的信号强度最强的AP ；
[0046]第一 AP信号强度判断模块130用于判断连接中的AP的信号强度是否低于一第一设定值，该第一设定值取值范围为_67dBm?-63dBm (本实施例中取_65dBm)，若是则调用AP信号搜索模块110进行一次搜索，若否则重复调用第一 AP信号强度判断模块130。
[0047]第二 AP信号强度判断模块131用于判断该一次搜索中所得的信号强度最强的AP的信号强度是否高于一第二设定值，该第二设定值取值范围为_64dBm?-60dBm(本实施例中取_62dBm)，若是则调用AP通信重连模块140，若否则调用所述第一 AP信号强度判断模块；
[0048]AP通信重连模块140用于断开CBTC的车载无线电台与连接中的AP的连接并与上述一次搜索中所得信号强度最强的AP进行连接后，调用第一 AP信号强度判断模块130。
[0049]抗干扰模块200包括有伪随机跳跃模块210、通信通道占用判断模块220、错误数据包判断模块230和重发模块240 ；
[0050]伪随机跳跃模块210用于以一第一时长为间隔(例如32ms)，将作为通信通道的频段的中心频点在2.4GHz?2.4835GHz范围内以6Mhz为跨度进行伪随机跳跃。
[0051]通信通道占用判断模块220用于在伪随机跳跃模块210运行的同时判断当前通信通道是否被占用，若是则调用错误数据包判断模块230，若否则重复调用通信通道占用判断模块220 ；
[0052]错误数据包判断模块230用于判断是否发送/接收有至少一错误数据包，若是则调用重发模块240，若否则调用通信通道占用判断模块220。
[0053]重发模块240用于重新发送/接收所述错误数据包后调用所述通信通道占用判断模块220。
[0054]另外，AP的部署间距在直路上设置为250m?150m，例如设置为200m ;在弯道、上下坡等特殊地形段，根据转弯半径应将间距控制在160m?200m，例如设置为180m。
[0055]另外，本实施例涉及的CBTC无线通信系统还包括有二条电源线路(图中未示出)，将AP沿线路进行编号，并将奇数编号的AP和偶数编号的AP分别与两条电源线路电连接。
[0056]另外，在列车的两头分别设置一用于接收正前方和正后方AP的无线信号的定向天线(图中未示出)。
[0057]图3为本实施例的AP访问方法的流程图，如图3所示，本实施例还涉及一种CBTC无线通信方法，其包括有一 AP的访问方法，无线访问节点的访问方法包括有以下步骤:
[0058]步骤1、搜索AP的信号；
[0059]步骤2、与信号强度最强的AP进行连接；
[0060]步骤3、判断连接中的AP的信号强度是否低于一设定值(本实施例中设定为_65dBm)，该设定值取值范围为-67dBm?_63dBm，若是则执行步骤4，若否则重复执行步骤3;
[0061]步骤4、搜索AP的信号；
[0062]步骤5、判断信号强度最强的AP的信号强度是否高于一第二设定值，该第二设定值取值范围为_64dBm?_60dBm(本实施例中取_62dBm)，若是则执行步骤6，若否则返回执行步骤3 ；
[0063]步骤6、断开与所述连接中的AP的连接，并与步骤4中搜索到的信号强度最强的AP进行连接后返回执行步骤3。
[0064]图4为本实施例的抗干扰方法的流程图，本实施例涉及的CBTC无线通信方法还包括有一抗干扰方法，抗干扰方法包括有:以一第一时长为间隔，将作为通信通道的频段的中心频点在2.4GHz?2.4835GHz范围内以至少6Mhz为跳频序列间隔进行伪随机跳跃。
[0065]抗干扰方法还包括有以下步骤:
[0066]步骤10、判断当前通信通道是否被占用，若是则返回执行步骤10，若否则执行步骤20 ；
[0067]步骤20、判断是否发送/接收有至少一错误数据包，若是则执行步骤30，若否则返回执行步骤10 ；
[0068]步骤30、重新发送/接收错误数据包后执行步骤10。
[0069]虽然以上描述了本发明的【具体实施方式】，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种CBTC无线通信系统，其特征在于，其包括有一 AP访问模块，所述AP访问模块包括有一 AP信号搜索模块、一 AP通信模块、一第一 AP信号强度判断模块、一第二 AP信号强度判断模块和一 AP通信重连模块； 所述AP信号搜索模块用于搜索AP的信号； 所述AP通信模块用于连接所述AP信号搜索模块搜索到的信号强度最强的AP ； 所述第一 AP信号强度判断模块用于判断连接中的AP的信号强度是否低于一第一设定值，所述第一设定值的取值范围为_67dBm~-63dBm，若是则调用所述AP信号搜索模块进行一次搜索，若否则重复调用所述第一 AP信号强度判断模块； 所述第二 AP信号强度判断模块用于判断所述一次搜索中所得信号强度最强的AP的信号强度是否高于一第二设定值，所述第二设定值的取值范围为_64dBm~_60dBm，若是则调用所述AP通信重连模块，若否则调用所述第一 AP信号强度判断模块； 所述AP通信重连模块用于断开CBTC的车载无线电台与所述连接中的AP的连接，并与所述一次搜索中所得信号强度最强的AP进行连接后，调用第一 AP信号强度判断模块。
2.如权利要求1所述的CBTC无线通信系统，其特征在于，所述CBTC无线通信系统还包括有一抗干扰模块，所述抗干扰模块包括有一伪随机跳跃模块、一通信通道占用判断模块、一错误数据包判断模块和一重发模块； 所述伪随机跳跃模块用于以一第一时长为间隔，将作为通信通道的频段的中心频点在·2.4GHz~2.4835GHz范围内以至少6Mhz为跨度进行伪随机跳跃； 所述通信通道占用判断模块用于在所述伪随机跳跃模块运行的同时判断当前通信通道是否被占用，若是则调用所述错误数据包判断模块，若否则重复调用所述通信通道占用判断模块； 所述错误数 据包判断模块用于判断是否发送/接收有至少一错误数据包，若是则调用所述重发模块，若否则调用所述通信通道占用判断模块； 所述重发模块用于重新发送/接收所述错误数据包后调用所述通信通道占用判断模块。
3.如权利要求1所述的CBTC无线通信系统，其特征在于，AP的部署间距为250m~150mo
4.如权利要求3所述的CBTC无线通信系统，其特征在于，AP的部署间距为200m~160mo
5.如权利要求3所述的CBTC无线通信系统，其特征在于，所述CBTC无线通信系统还包括有两条电源线路； 将AP沿线路进行编号，并将奇数编号的AP和偶数编号的AP分别与所述两条电源线路电连接。
6.如权利要求1所述的CBTC无线通信系统，其特征在于，在列车的两头分别设置一用于接收正前方和正后方AP的无线信号的定向天线。
7.—种CBTC无线通信方法，其特征在于，其包括有一 AP的访问方法，所述AP的访问方法包括有以下步骤: ·51、搜索AP的信号； · 52、与信号强度最强的AP进行连接；S3、判断连接中的AP的信号强度是否低于一第一设定值，所述第一设定值的取值范围为-67dBm~_63dBm，若是则执行S4，若否则重复执行S3 ； S4、搜索AP的信号； S5、判断信号强度最强的AP的信号强度是否高于一第二设定值，所述第二设定值的取值范围为_64dBm~_60dBm，若是则执行S6，若否则返回执行S3 ； S6、断开与所述连接中的AP的连接，并与S4中搜索到的信号强度最强的AP进行连接后返回执打S3。
8.如权利要求7所述的CBTC无线通信方法，其特征在于，所述CBTC无线通信方法还包括有一抗干扰方法，所述抗干扰方法为:以一第一时长为间隔，将作为通信通道的频段的中心频点在2.4GHz~2.4835GHz范围内以至少6Mhz为跳频序列间隔进行伪随机跳跃；所述抗干扰方法还包括有以下步骤: S10、判断当前通信通道是否被占用，若是则返回执行S10，若否则执行S20 ； S20、判断是否发送/接收有至少一错误数据包，若是则执行S30，若否则返回执行 SlO ； S30、重新发送/接收 所述错误数据包后执行S10。
【文档编号】H04W24/02GK103874097SQ201410036264
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2014年1月26日 优先权日:2014年1月26日
【发明者】王志骏, 陶伟, 赵祝梁 申请人:上海自仪泰雷兹交通自动化系统有限公司