一种基于LTE的轨道交通无线数据传输方法与流程

本发明涉及无线通信技术领域，更具体地，本发明涉及一种基于LTE的轨道交通无线数据传输方法。

背景技术：

城市轨道交通系统作为解决大城市交通问题的重要手段和有效措施，具有运量大、速度快、安全、准时、舒适等优点，并能带动城市土地资源综合开发利用，对城市长远发展具有重要意义。同时，随着信息通信技术向宽带化的飞速发展，轨道交通信息化建设的需求也不断提升。轨道交通车地无线通信系统作为轨道交通信息化的关键系统主要用于在列车与地面之间建立双向、稳定、可靠、高速的无线数据传输通道，为轨道交通其他业务提供基础承载网。系统主要由车站子系统和车载子系统两部分组成

由图1可以看到，列车上有两个车载UE，车站也有两个无线基站，这是一种普遍使用的AB双网覆盖方案，两网工作在任意的两个频段，提供双冗余备份，不会相互干扰。UE A接入基站A，UE B接入基站B，A网信号对B网的双向传输不会造成影响，同样，B网信号也不会对A网双向传输造成影响。

目前轨道交通车地无线通信系统已经越来越多的采用了LTE作为空口传输技术，AB网采用完全独立的双LTE网络系统，工作在两个不同的频段中，同时承担车地间的数据传输，两网数据互为备份。

在列车单独在轨道行驶时，由于A网和B网使用不同的频段，因此同一车的AB两网之间没有干扰问题，但是在车站/换乘站时，会发生两辆列车相遇的问题，由于LTE的同频率干扰，这两辆列车如果使用的频段重合，那么这两辆列车之间会存在干扰，会严重的影响通信的质量。技术上只要两车使用不同的频段就能解决此问题，但是目前能够供给地铁轨道交通使用的频段非常有限，通常只有10MHZ，A网和B网各需要5MHZ来使用，一辆列车就将使用10MHZ，没有足够的频段来供给两辆列车使用不同的频段。因此需要提出一种新的方法来解决车站内两辆列车之间的干扰问题。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题：

在频段资源有限的情况下，解决列车LTE数据传输网络之间的同频干扰问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

采用由基站判断列车速度和距离相结合的方式来触发频段切换或ICIC，使同一列车上的UE进行异频切换到同一频段上进行频率复用或动态切换分配频段、使两辆列车上距离最近的车载UE处于不同的频段，使相邻列车频率错开从而完成干扰消除。

包括以下步骤；

步骤一：基站通过检测列车的速度和列车离车站的距离来触发频段切换/ICIC；

步骤二：触发后切换到VMIMO/ICIC的方式进行数据传输；

步骤三：当列车启动驶离车站，基站通过检测列车的速度和距离来解除频段切换/ICIC。

所述步骤一的具体实现过程如下：

基站通过检测列车的速度和列车离车站的距离来判断列车是否即将到站，设定门限值M1和M2，当列车速度小于门限M1和列车离站台距离小于门限M2，则触发频段切换/ICIC。

所述步骤二的具体实现过程包括以下两种处理方式中的一种：

(1)：基站将同一列车上的车载UE切换到同一频段，使同一列车上的UE使用相同的频段来做VMIMO传输，即同一列车上的UE使用相同的时频资源来传输数据到一个基站；

(2)：基站协调两车上车载UE所使用的频段，动态切换分配频段，使两辆列车上距离最近的车载UE处于不同的频段。

所述步骤三的具体实现过程如下：

基站通过列车的速度和列车离车站的距离来判断列车是否即将离站，设定门限值M3和M4，当列车速度大于门限M3和列车离站台距离大于门限M4，则解除频段切换/ICIC，车载UE的传输方式还原到原先的模式。

与现有技术相比，本发明采用由基站判断列车速度和距离相结合的方式来触发频段切换或ICIC，让同一列车列车上的UE进行异频切换到同一频段上进行频率复用或动态切换分配频段、使两辆列车上距离最近的车载UE处于不同的频段，以达到与相邻两辆列车频率错开从而完成干扰消除。本发明保证了在没有足够的频段来供给两辆列车使用不同的频段进行干扰消除时，列车车载终端能通过动态频率切换的方式新的方法来解决车站内两辆列车之间的干扰问题，对列车传输性能和容量影响都很小。

附图说明

图1为列车AB网示意图(现有技术)；

图2为本发明中的VMIMO方案示意图；

图3为本发明中的ICIC方案示意图；

图4为ICIC方案时列车相遇时UE频率切换示意图；

图5为ICIC方案时列车会车时UE频率切换示意图；

图6为ICIC方案时列车停靠时UE频率切换示意图；

图7为本发明的方法流程图。

关键词解释：

LTE Long Term Evolution 长期演进

VMIMO Virtual Multiple-Input Multiple-Output 虚拟MIMO

UE User Equipment 用户设备

ICIC Inter Cell Interference Coordination 小区间干扰消除

具体实施方式

下面结合附图所示的实施例对本发明作进一步说明。

本发明所采用的技术方案分为两种：

方案1:在车站列车灵活切换到VMIMO模式进行传输

同一线路或不同线路的地铁列车在车站相遇，当两辆列车都使用AB网且AB网是相同频段，那么两车在车站会产生严重的干扰，为了避免干扰的发生，方案需要在车站内将两车的频段错开。

基站通过列车的速度或列车离车站的距离来判断列车是否即将到站，这里可以设定一个门限值，当列车速度小于门限或列车离站台距离小于门限，则启动频段切换，原来列车的车载UE 1A使用A频段与基站A进行数据传输，车载UE 1B使用B频段与基站B进行传输。触发切换后，列车的车载UE 1A和UE 1B要使用同一频段，频段A或频段B都可以，并与单独的一个基站(基站A或B)进行数据传输，如图2所示。要与车站另一辆列车的频段和基站错开。同理，此时另一辆列车上的UE2A和2B也是使用同一频段。为了保证传输的容量，此时同一列车上的两个UE使用相同的频段来做VMIMO传输，即同一列车上的两个UE使用相同的时频资源来传输数据到一个基站。通过这样的频率复用，这样两个车载UE使用一段频率就能够达到两段的效果，保证了数据传输的容量。列车停靠车站时的低速或静止状态也有利于VMIMO性能的发挥。

当列车启动驶离车站时，基站也是通过检测列车的速度或距离来触发列车车载UE切换到原先的传输模式，即两个车载UE由向同一基站的VMIMO传输转换成原先的AB网模式。

方案2：在车站通过ICIC的方式来避免干扰

同一线路或不同线路的地铁列车在车站相遇，当两辆列车都使用AB网且AB网是相同频段，那么两车在车站会产生严重的干扰，为了避免干扰的发生，方案需要在车站内将尽量两车车载UE的频段错开。

基站通过列车的速度或列车离车站的距离来判断列车是否即将到站，这里可以设定一个门限值，当列车速度小于门限或列车离站台距离小于门限，则触发ICIC。保证两辆列车上距离最近的车载UE处于不同的频段。如图3所示，列车1的车载UE 1A与列车2上的车载UE 2A距离较近，这时基站要保证这两个UE处于不同的频段。

当列车启动驶离车站时，基站也是通过检测列车的速度或距离来触发列车车载UE解除ICIC并切换到原先的传输模式。

如图7所示，具体实施方式按照以下过程进行:

步骤一：基站通过列车的速度或列车离车站的距离来触发频段切换/ICIC基站通过列车的速度或列车离车站的距离来判断列车是否即将到站，这里设定门限值M1和M2，当列车速度小于门限M1和列车离站台距离小于门限M2，则触发频段切换/ICIC。

步骤二：触发门限后切换到VMIMO/ICIC的方式进行数据传输

方案1：基站将列车的车载UE A和UE B切换到同一频段，这时需要将列车上某一UE切换到另一UE的基站中，例如保持UEA不作改变，触发UEB的异频切换，将UEB切换到UEA的基站A，这时为UEB调度与UEA相同的时频资源进行数据传输，两个车载UE进行VMIMO传输。基站A接收两个UE的数据，两份数据为双冗余备份。切换的原则是保证切换后列车车载UE的工作频段要与车站另一辆列车的UE错开。基站能够掌握两车的情况进行协调。

方案2：基站协调两车上车载UE所使用的频段，要能够动态切换分配频段，保证两辆列车上距离最近的车载UE处于不同的频段。

例如：当两车相遇时，车载UE的频率使用情况如图4、图5、图6所示。

步骤三：当列车启动驶离车站，基站通过检测列车的速度或距离来解除频段切换/ICIC

基站通过列车的速度或列车离车站的距离来判断列车是否即将离站，这里设定门限值M3和M4，当列车速度大于门限M3和列车离站台距离大于门限M4，则解除频段切换/ICIC。车载UE的传输方式还原到原先的AB网模式。