一种轨道交通宽带移动通信系统及方法与流程

本发明属于轨道交通移动通信系统技术领域，尤其涉及一种轨道交通宽带移动通信系统及方法。

背景技术：

目前轨道交通移动通信系统至少包括：GSM-R(Global System for Mobile–Rail，铁路移动通信全球系统)、无线列车调度系统和无线平面调车系统。由于目前轨道交通移动通信系统属于窄带通信系统，其通信性能有限，所以目前轨道交通移动通信系统主要满足语音和低速数据传输业务需求。

随着轨道交通行业的快速发展，对视频传输、高速数据传输和综合业务的需求日益增强，对通信延时和可靠性等要求也逐渐提高，为此对目前轨道交通移动通信系统进行如下改动：

在旧基站塔上部署BS(Base Station，基站)或BS的RRM(Remote Radio Module，射频拉远模块)，并在BS或BS的RRM中集成MIMO(Multiple-Input Multiple-Outpu，多输入多输出通信系统)或Massive MIMO(Massive Multiple-Input Multiple-Output，大规模多输入多输出通信系统)技术，以实现在轨道交通移动通信系统中部署MIMO或Massive MIMO技术，从而将轨道交通移动通信系统更新为宽带通信系统。

但是上述改动方式需要有足够的旧基站塔，且旧基站塔上的安装空间可供使用，从现有旧基站塔的数量来看是无法满足MIMO或大规模MIMO所需旧基站塔的要求的，并且目前旧基站塔间隔无法满足MIMO或大规模MIMO对信号覆盖距离要求，降低通信性能。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种轨道交通宽带移动通信系统及方法，用于对系统中的多个轨旁通信设备和多个车载通信设备按照多输入多输出通信系统的要求或大规模多输入多输出通信系统的要求进行部署，以使得系统中的多个轨旁通信设备和多个车载通信设备的部署符合多输入多输出通信系统或大规模多输入多输出通信系统对信号覆盖距离要求，提高通信性能。技术方案如下：

本发明提供一种轨道交通宽带移动通信系统，所述系统包括：多个轨旁通信设备和多个车载通信设备；所述多个轨旁通信设备之间通过地面有线网络通信，所述多个车载通信设备之间通过车载有线网络通信，所述多个轨旁通信设备中的任一轨旁通信设备与所述多个车载通信设备中的任一车载通信设备通过车地无线通信网络通信；

所述多个轨旁通信设备根据多输入多输出通信系统的要求部署在列车行驶的沿线线路上，所述多个车载通信设备根据多输入多输出通信系统的要求部署在列车中；

或者所述多个轨旁通信设备根据大规模多输入多输出通信系统的要求部署在列车行驶的沿线线路上，所述多个车载通信设备根据大规模多输入多输出通信系统的要求部署在列车中。

优选地，所述多个轨旁通信设备根据多输入多输出通信系统的要求部署在列车行驶的沿线线路上，所述多个车载通信设备根据多输入多输出通信系统的要求部署在列车中包括：

所述任一轨旁通信设备为包括两根天线的基站，且所述两根天线中的任一根天线包括两个天线阵元；

任一基站部署在轨旁支柱的底部的第一区域范围内，所述任一基站的两根天线部署在各自对应的轨旁支柱沿所述列车行驶的沿线线路中高于列车车顶的同一位置的两侧，且在所述任一基站的两根天线部署在各自对应的轨旁支柱沿所述列车行驶的沿线线路中高于列车车顶的同一位置的两侧后所述两根天线的发射方向相反，且两根天线的一根天线的发射方向对应列车行驶方向；

或

所述任一基站部署在隧道侧壁的底部区域内，所述任一基站的两根天线部署在各自对应的底部区域上方高于列车车顶的区域或者各自对应的底部区域上方的隧道顶壁上，且在所述两根天线部署在各自对应的底部区域上方中高于列车车顶的区域或者各自对应的底部区域上方的隧道顶壁上后所述两根天线的发射方向相反，且两根天线的一根天线的发射方向对应列车行驶方向。

优选地，所述多个轨旁通信设备根据多输入多输出通信系统的要求部署在列车行驶的沿线线路上，所述多个车载通信设备根据多输入多输出通信系统的要求部署在列车中包括：

所述任一轨旁通信设备为包括两根天线的基站，所述两根天线中的任一根天线包括两个天线阵元；

多个基站中的部分基站分别部署在轨旁支柱的底部的第一区域范围内，所述部分基站各自包括的两根天线部署在各自对应的轨旁支柱沿所述列车行驶的沿线线路中高于列车车顶的同一位置的两侧，且在所述部分基站各自包括的所述两根天线部署在各自对应的轨旁支柱沿所述列车行驶的沿线线路中高于列车车顶的同一位置的两侧后所述部分基站各自包括的所述两根天线的发射方向相反，且两根天线的一根天线的发射方向对应列车行驶方向；

所述多个基站中的其他基站分别部署在隧道侧壁的底部区域内，所述其他基站各自包括的两根天线部署在各自对应的底部区域上方中高于列车车顶的区域或者各自对应的底部区域上方的隧道顶壁上，且在所述两根天线部署在各自对应的底部区域上方中高于列车车顶的区域或者各自对应的底部区域上方的隧道顶壁上后所述两根天线的发射方向相反，且两根天线的一根天线的发射方向对应列车行驶方向。

优选地，所述多个轨旁通信设备根据大规模多输入多输出通信系统的要求部署在列车行驶的沿线线路上，所述多个车载通信设备根据大规模多输入多输出通信系统的要求部署在列车中包括：

所述任一轨旁通信设备包括一个基带处理模块和通过所述基带处理模块管理的多个射频拉远模块，且所述多个射频拉远模块中的任一射频拉远模块包括两根天线，所述两根天线中的任一根天线包括两个天线阵元；

所述任一轨旁通信设备的多个射频拉远模块各自部署在沿线线路的第二区域内的一根轨旁支柱上，且任一射频拉远模块包括的两根天线部署在各自对应的射频拉远模块对应的轨旁支柱沿所述列车行驶的沿线线路中高于列车车顶的同一位置的两侧，在任一射频拉远模块包括的两根天线部署在各自对应的射频拉远模块对应的轨旁支柱沿所述列车行驶的沿线线路中高于列车车顶的同一位置的两侧后任一射频拉远模块包括的两根天线的发射方向相反，且两根天线的一根天线的发射方向对应列车行驶方向，所述任一射频拉远模块在各自对应的轨旁支柱上的位置低于各自包括的两根天线在轨旁支柱上的位置；

所述任一轨旁通信设备的基带处理模块部署在对应的多个射频拉远模块所在多根轨旁支柱的第三区域内或者所述任一轨旁通信设备的基带处理模块部署在机房内；

或者

所述任一轨旁通信设备的多个射频拉远模块位于同一隧道侧壁的第四区域内，且任一射频拉远模块各自部署在所述第四区域的底部区域，任一射频拉远模块各自包括的两根天线部署在所述第四区域中高于列车车顶的区域内或者任一射频拉远模块各自包括的两根天线部署在所述第四区域对应的隧道顶壁上，在任一射频拉远模块各自包括的两根天线部署在所述第四区域中高于列车车顶的区域内或者任一射频拉远模块各自包括的两根天线部署在所述第四区域对应的隧道顶壁上后任一射频拉远模块包括的两根天线的发射方向相反，且两根天线的一根天线的发射方向对应列车行驶方向；

所述任一轨旁通信设备的基带处理模块部署在对应的射频拉远模块所在隧道侧壁的底部区域内或者所述任一轨旁通信设备的基带处理模块部署在机房内。

优选地，所述多个轨旁通信设备根据大规模多输入多输出通信系统的要求部署在列车行驶的沿线线路上，所述多个车载通信设备根据大规模多输入多输出通信系统的要求部署在列车中包括：

所述任一轨旁通信设备包括一个基带处理模块和通过所述基带处理模块管理的多个射频拉远模块，且所述多个射频拉远模块中的任一射频拉远模块包括两根天线，所述两根天线中的任一根天线包括两个天线阵元；

所述多个轨旁通信设备的部分轨旁通信设备中的任意一个轨旁通信设备的多个射频拉远模块各自部署在第二区域内的一根轨旁支柱上，且任一射频拉远模块包括的两根天线部署在各自对应的射频拉远模块对应的轨旁支柱沿所述列车行驶的沿线线路中高于列车车顶的同一位置的两侧，在任一射频拉远模块包括的两根天线部署在各自对应的射频拉远模块对应的轨旁支柱沿所述列车行驶的沿线线路中高于列车车顶的同一位置的两侧后任一射频拉远模块包括的两根天线的发射方向相反，且两根天线的一根天线的发射方向对应列车行驶方向，所述任一射频拉远模块在各自对应的轨旁支柱上的位置低于各自包括的两根天线在轨旁支柱上的位置；

所述部分轨旁通信设备中的任意一个轨旁通信设备的基带处理模块部署在对应的射频拉远模块所在多根轨旁支柱的第三区域内或者所述任一轨旁通信设备的基带处理模块部署在机房内；

所述多个轨旁通信设备的其他轨旁通信设备中的任意一个轨旁通信设备的多个射频拉远模块位于同一隧道侧壁的第四区域内，且任一射频拉远模块各自部署在所述第四区域的底部区域，任一射频拉远模块各自包括的两根天线部署在所述第四区域中高于列车车顶的区域内或者任一射频拉远模块各自包括的两根天线部署在所述第四区域对应的隧道顶壁上，在任一射频拉远模块各自包括的两根天线部署在所述第四区域中高于列车车顶的区域内或者任一射频拉远模块各自包括的两根天线部署在所述第四区域对应的隧道顶壁上后任一射频拉远模块包括的两根天线的发射方向相反，且两根天线的一根天线的发射方向对应列车行驶方向；

所述其他轨旁通信设备中的任意一个轨旁通信设备的基带处理模块部署在对应的射频拉远模块所在隧道侧壁的底部区域内或者所述任一轨旁通信设备的基带处理模块部署在机房内。

优选地，所述多个车载通信设备中的任一车载通信设备包括一个车载基带处理模块和通过车载基带处理模块管理的多个车载射频模块；

所述任一车载通信设备中的多个车载射频模块分别部署在不同车厢内，所述多个车载射频模块各自包括的天线部署在对应的车载射频模块所在车厢的顶部，所述多个车载射频模块对应的车载基带处理模块部署在各自对应的多个车载射频模块所在车厢的任意一节车厢中；

或者

所述任一车载通信设备中的多个车载射频模块和对应的车载基带处理模块部署在同一节车厢内，所述多个车载射频模块各自包括的天线部署在所述同一节车厢内的顶部；

所述多个车载射频模块中的任一车载射频模块包括的天线包括四个天线阵元，所述四个天线阵元包括两个前向阵元和两个后向阵元，且所述两个前向阵元的极化方式和所述两个后向阵元的极化方式分别与所述两根天线中每一根天线包括的两个天线阵元的极化方式相同。

优选地，所述多个车载通信设备中的任一车载通信设备部署在列车的不同车厢内，且所述任一车载通信设备的天线部署在所述任一车载通信设备所在车厢的顶部；

或

所述多个车载通信设备部署在列车的同一节车厢内，且所述多个车载通信设备的任一天线部署在所述车厢的顶部；

所述任一车载通信设备的天线包括四个天线阵元，所述四个天线阵元包括两个前向阵元和两个后向阵元，且所述两个前向阵元的极化方式和所述两个后向阵元的极化方式分别与所述两根天线中每一根天线包括的两个天线阵元的极化方式相同。

优选地，所述多个轨旁通信设备中的任一轨旁通信设备，用于确定任一车载通信设备所处场区，通过与所述任一车载通信设备估计无线信道信息，结合所述无线信道信息选取与所述任一车载通信设备所处场区对应的信号处理技术与所述任一车载通信设备进行通信，并向所述任一车载通信设备发送指示以使所述任一车载通信设备选取与所述任一车载通信设备所处场区对应的信号处理技术与所述任一轨旁通信设备进行通信。

本发明还提供一种基于轨道交通宽带移动通信系统的信号处理方法，所述方法包括：

确定所述轨道交通宽带移动通信系统中的车载通信设备所位于的场区；

获取所述车载通信设备与所述轨道交通宽带移动通信系统中的轨旁通信设备之间的无线信道信息；

根据所述车载通信设备所位于的场区以及所述无线信道信息，选取对应信号处理技术对所述车载通信设备与所述轨旁通信设备之间传输的信号进行处理。

优选地，所述根据所述车载通信设备所位于的场区以及所述无线信道信息，选取对应信号处理技术对所述车载通信设备与所述轨旁通信设备之间传输的信号进行处理，包括：

当所述车载通信设备所位于的场区为远场区时，结合所述无线信道信息采用波束合成技术对所述车载通信设备与所述轨旁通信设备之间传输的信号进行处理；

当所述车载通信设备所位于的场区为中场区或近场区时，若所述轨道交通宽带移动通信系统中的所述轨旁通信设备和所述车载通信设备根据多输入多输出通信系统的要求部署，则结合所述无线信道信息采用多输入多输出通信系统空间复用技术对所述车载通信设备与所述轨旁通信设备之间传输的信号进行处理；若所述轨道交通宽带移动通信系统中的所述轨旁通信设备和所述车载通信设备根据大规模多输入多输出通信系统的要求部署，则结合所述无线信道信息采用大规模多输入多输出通信系统空间复用技术对所述车载通信设备与所述轨旁通信设备之间传输的信号进行处理。

与现有技术相比，本发明提供的上述技术方案具有如下优点：

本发明提供的上述技术方案中，多个轨旁通信设备根据多输入多输出通信系统的要求部署在列车行驶的沿线线路上，多个车载通信设备根据多输入多输出通信系统的要求部署在列车中，使得多个轨旁通信设备和多个车载通信设备的部署符合多输入多输出通信系统对信号覆盖距离要求，提高通信性能。或者多个轨旁通信设备根据大规模多输入多输出通信系统的要求部署在列车行驶的沿线线路上，多个车载通信设备根据大规模多输入多输出通信系统的要求部署在列车中，使得多个轨旁通信设备和多个车载通信设备的部署符合大规模多输入多输出通信系统对信号覆盖距离要求，同样可以提高通信性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的轨道交通宽带移动通信系统的一种示意图；

图2是本发明实施例提供的在接触网支柱部署基站及基站天线的一种示意图；

图3是本发明实施例提供的在隧道部署基站及基站天线的一种示意图；

图4是本发明实施例提供的在接触网支柱部署基站及基站天线的另一种示意图；

图5是本发明实施例提供的在接触网支柱部署基站及基站天线的再一种示意图；

图6是本发明实施例提供的在隧道部署基站及基站天线的另一种示意图；

图7是本发明实施例提供的在隧道部署基站及基站天线的再一种示意图；

图8是本发明实施例提供的部署MT的一种示意图；

图9是本发明实施例提供的部署MT的另一种示意图；

图10是本发明实施例提供的部署MT的再一种示意图；

图11是本发明实施例提供的部署MT的再一种示意图；

图12是本发明实施例提供的轨道交通宽带移动通信系统的另一种示意图；

图13是本发明实施例提供的基于轨道交通宽带移动通信系统的信号处理方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，其示出了本发明实施例提供的轨道交通宽带移动通信系统的示意图，可以包括：多个轨旁通信设备11和多个车载通信设备12。其中多个轨旁通信设备之间通过地面有线网络通信，多个车载通信设备12通过车载有线网络通信，多个轨旁通信设备11中的任一轨旁通信设备11与多个车载通信设备12中的任一车载通信设备通过车地无线通信网络通信。

并且从图1所示来看，相邻的两个轨旁通信设备11的信号覆盖区域有部分重叠，形成信号切换区域，在车载通信设备12检测到列车经过信号切换区域后将通信链路从即将移出的轨旁通信设备11上切换到即将进入的轨旁通信设备11上。

多个轨旁通信设备11和多个车载通信设备12可以采用MIMO技术，当多个轨旁通信设备11和多个车载通信设备12采用MIMO技术时，多个轨旁通信设备11根据MIMO的要求部署在列车行驶的沿线线路上，多个车载通信设备根据MIMO的要求部署在列车上，以使得多个轨旁通信设备和多个车载通信设备的部署符合MIMO对信号覆盖距离要求，提高通信性能。

或者

多个轨旁通信设备11和多个车载通信设备12可以采用Massive MIMO(Massive Multiple-Input Multiple-Output，大规模多输入多输出通信系统)技术，当多个轨旁通信设备11和多个车载通信设备12采用Massive MIMO技术时，多个轨旁通信设备11根据Massive MIMO的要求部署在列车行驶的沿线线路上，多个车载通信设备根据Massive MIMO的要求部署在列车上，以使得多个轨旁通信设备和多个车载通信设备的部署符合Massive MIMO对信号覆盖距离要求，提高通信性能。

下面以任一轨旁通信设备为BS，任一车载通信设备为MT(Mobile Terminal，车载终端)为例，首先对BS根据MIMO的要求部署在列车行驶的沿线线路，MT根据MIMO的要求部署在列车上进行说明。在BS根据MIMO的要求部署在列车行驶的沿线线路时，BS可以部署在非隧道区和/或隧道区。

其中在非隧道区，BS可以部署在如轨旁支柱上，而在隧道区，BS可以部署在隧道壁上，下面一一进行说明。

非隧道区：

任一BS及任一BS包括的两根天线部署在同一根轨旁支柱上，且同一根轨旁支柱上部署有一个BS。所述“轨旁支柱”包括但不限于：接触网支柱，PIS(Passenger Information System，旅客信息系统)天线支柱和沿线线路新立的支柱。

以接触网支柱为例，BS以及BS包括的两根天线的部署方式如图2所示，在接触网支柱沿列车行驶的沿线线路的同一位置的两侧分别部署一根天线，在将两根天线部署在接触网支柱上后两根天线的发射方向相反，且两根天线中的一根天线的发射方向对应列车行驶方向，以通过天线发射信号覆盖两侧沿线线路，并且在部署天线时要求天线所在位置高于列车车顶，但不高于接触网支柱导航回流线高度。为了采用MIMO技术，在一根天线内部整合两个天线阵元(即一根天线包括两个天线阵元)，且一根天线内的两个天线阵元的极化方式与另一根天线内的两个天线阵元的极化方式相同，目前极化方式包括±45°极化、水平极化和垂直极化，在实际应用中，可以选取其中任意一对极化方式，且在选取时不同BS中天线阵元的极化方式两两相同，例如BS1中一根天线的两个天线阵元的极化方式为水平极化和垂直极化，另一根天线的两个天线阵元的极化方式也为水平极化和垂直极化，则多个BS中其他BS中天线阵元的极化方式也应采用水平极化和垂直极化。

对于BS来说，BS部署在接触网支柱的底部的第一区域范围内，如部署在靠近接触网支柱的底部的位置、或者部署在接触网支柱附近的地面或沟道内，以便于维护人员对BS进行维护，BS和天线之间采用射频馈线连接。

在将BS以及BS包括的天线部署在其他类型的轨旁支柱上时，与部署在接触网支柱上的不同指出在于：BS包括的天线的位置高于列车车顶即可。

隧道区：

任一BS以及任一BS包括的两根天线部署在同一隧道壁上，如图3所示，BS部署在隧道侧壁的底部区域，以便于维护人员进行维护，BS包括的天线则可以部署在位于底部区域上方高于列车车顶的区域或者部署在位于底部区域上方的隧道顶壁上，BS和天线之间用射频馈线连接。

在部署后两根天线的发射方向相反，且两根天线中的一根天线的发射方向对应列车行驶方向，以通过天线发射信号覆盖两侧沿线线路。为了采用MIMO技术，在一根天线内部整合两个天线阵元(即一根天线包括两个天线阵元)，且一根天线内的两个天线阵元的极化方式与另一根天线内的两个天线阵元的极化方式相同，目前极化方式包括±45°极化、水平极化和垂直极化，在实际应用中，可以选取其中任意一对极化方式，且在选取时不同BS中天线阵元的极化方式两两相同，例如BS1中一根天线的两个天线阵元的极化方式为水平极化和垂直极化，另一根天线的两个天线阵元的极化方式也为水平极化和垂直极化，则多个BS中其他BS中天线阵元的极化方式也应采用水平极化和垂直极化。

在这里需要说明的一点是：在根据MIMO部署BS以及BS包括的天线时，任一BS及任一BS包括的天线均可以采用图2所示方式部署或者均可以采用图3所示方式部署。当然还可以将图2所示方式和图3所示方式结合，即轨道交通宽带移动通信系统中多个轨旁通信设备中的部分轨旁通信设备采用图2所示方式部署，多个轨旁通信设备中的其他轨旁通信设备采用图3所示方式部署，对此本发明实施例不再详述。

MT部署

根据MIMO的要求部署MT的方式为：多个MT部署在不同的车厢中，且任一MT以及任一MT包括的天线部署在同一节车厢中，比如任一MT部署在车厢的设备柜内，任一MT包括的天线安装在各自对应的车厢的顶部，且任一MT以及任一MT包括的天线通过射频馈线连接。

或者多个MT部署在同一节车厢中，多个MT各自包括的天线部署在对应的同一节车厢的顶部，并通过射频馈线与各自对应的MT连接。

并且在本发明实施例中，MT包括的天线整合四个天线阵元，即MT中的一根天线包括四个天线阵元，四个天线阵元包括两个前向阵元和两个后向阵元，且两个前向阵元、两个后向阵元的极化方式分别与BS的两根天线中每一根天线包括的两个天线阵元的极化方式相同。

下面则介绍BS和MT如何根据Massive MIMO部署，在根据Massive MIMO部署时，采用射频拉远技术，将BS分为RRM(Remote Radio Module，射频拉远模块)和BBM(Baseband Module，基带处理模块)两部分，两部分之间用光纤连接，以支持远距离部署和通信，每个BBM管理多个RRM，并且每个BBM管理的所有RRM及所有RRM各自对应的天线所覆盖的区域共同组成一个小区，从而体现Massive MIMO中单个小区使用大量天线的特点。在本发明实施例中，每个RRM包括两根天线，且两根天线中的任一根天线包括两个天线阵元。BBM以及RRM可以部署在非隧道区和/或隧道区，下面一一进行说明。

非隧道区

由同一个BBM管理的多个RRM部署在沿线线路的第二区域内，第二区域为邻近沿线线路的一个区域，且第二区域内包括多根轨旁支柱，以将每个RRM部署在各自对应的一根轨旁支柱上。所述“轨旁支柱”包括但不限于：接触网支柱，PIS系统天线支柱和沿线线路新立的支柱。

以接触网支柱为例，BBM和多个RRM部署在接触网支柱上时如图4、图5所示。多个RRM可以在第二区域内连续的多根接触网支柱上部署，也可以在第二区域内不连续的多根接触网支柱上部署。每个RRM以及每个RRM包括的两根天线在每根接触网支柱上的部署方式与根据MIMO部署BS的方式相同以及每根天线的天线阵元的采用方式与BS包括的两根天线的天线阵元采用方式相同，对此本发明实施例不再阐述。

而对于管理多个RRM的BBM来说，BBM的部署方式可以参见图4或图5，在图4中BBM部署在机房内，优选将BBM部署在距离其管理的多个RRM所在位置的距离较近的机房内，以提高信号传输速度；在图5中，BBM部署在其对应的多个RRM所在多根接触网支柱的第三区域内，例如如图5所示可以部署在多根接触网支柱中与任意一根接触网支柱邻近的区域中，具体可以部署在任意一根接触网支柱的底部的位置或者部署在接触网支柱附近的地面或沟道内，以便于维护人员对BBM进行维护。

隧道区

BBM和多个RRM部署在隧道壁上时如图6和图7所示。多个RRM可以部署在同一隧道侧壁的第四区域内，如图6或图7所示，任意一个RRM各自部署在第四区域的底部区域，而任意一个RRM包括的两根天线的部署方式与根据MIMO部署BS的两根天线方式相同以及每根天线的天线阵元的采用方式与BS包括的两根天线的天线阵元采用方式相同，对此本发明实施例不再阐述。

而对于管理多个RRM的BBM来说，BBM的部署方式可以参见图6或图7，在图6中BBM部署在机房内，优选将BBM部署在距离其管理的多个RRM所在位置的距离较近的机房内，以提高信号传输速度；在图7中，BBM部署在其对应的多个RRM所在隧道侧壁的底部区域，例如如图7所示可以部署在多个RRM中与任意一个RRM邻近的区域中，具体可以部署在任意一个RRM邻近的隧道侧壁的底部区域，以便于维护人员对BBM进行维护。

在这里需要说明的一点是：在根据Massive MIMO部署BS时，任一BS均可以采用图4和/或图5所示方式部署或者任一BS均可以采用图6和/或图7所示方式部署。当然还可以将上述多种方式结合，比如轨道交通宽带移动通信系统中多个轨旁通信设备中的部分轨旁通信设备采用图4所示方式部署，多个轨旁通信设备中的其他轨旁通信设备采用图6所示方式部署，对此本发明实施例不再详述。

MT部署

为了在列车上部署大量天线，将MT也分为MBM(Mobile Baseband Module，车载基带处理模块)和MRM(Mobile Radio Module，车载射频模块)两部分，两部分之间用光纤或高速电缆连接通信。每个MBM管理至少一个MRM，每个MRM有对应的天线。任一MRM部署在一节车厢内，如部署在一节车厢的设备柜内，其对应的天线部署在相应车厢的顶部，而MBM部署在各自对应的多个MRM的任意一节车厢中，如图8所示。或者一个MT包括的所有MRM和MBM部署在同一节车厢内，如部署在同一节车厢的设备柜内，而其对应的天线部署在相应车厢的顶部，如图9所示。

并且任一MRM的天线包括四个天线阵元，四个天线阵元包括两个前向阵元和两个后向阵元，且两个前向阵元、两个后向阵元的极化方式分别与RRM的两根天线中每一根天线包括的两个天线阵元的极化方式相同。

又或者MT未被划分为MBM和MRM两部分，这样可以将任一MT部署在列车的不同车厢内，且任一MT的天线部署在对应车厢的顶部，如图10所示；或者将多个MT部署在列车的同一节车厢内，对应的天线部署在车厢的顶部，如图11所示。在图10和图11所示方式下，相当于一列车上有多个移动终端同时工作。

并且任一MT的天线包括四个天线阵元，四个天线阵元包括两个前向阵元和两个后向阵元，且两个前向阵元、两个后向阵元的极化方式分别与RRM的两根天线中每一根天线包括的两个天线阵元的极化方式相同。

从上述部署方式可知，本发明实施例提供的轨道交通宽带移动通信系统不需要新建基站塔，也不需要在既有旧基站塔上寻找安装空间，而是直接利用轨道交通沿线的轨旁支柱或隧道壁进行基站及基站天线的安装，节省了系统建设步骤，也免除了征地和建塔等较大的成本开销，从而缩短系统建设周期短、降低系统建设成本。

并且直接利用轨道交通沿线的轨旁支柱或隧道壁进行基站及基站天线的安装，还可以提高布置的灵活性和优化信号整体覆盖性能，比如依靠轨旁支柱安装时，以接触网支柱为例，接触网支柱在电气化铁路上分布很密集，通常每40～60米竖立一根接触网支柱，因此基于接触网支柱进行基站及基站天线的部署具有较高的灵活性，同时基于接触网支柱进行基站及基站天线的部署，可以方便调整安装位置以使基站位置部署误差仅在几十米以内(轨道交通宽带移动通信系统每个小区半径在1～5km左右)，达到优化信号整体覆盖性能的目的。在轨道交通沿线不具备可供建设大量基站塔的地基条件，如桥梁区、城区，仍可以通过本发明来安装基站以及基站天线，使得本发明实施例具有很高的可实施性，完全支持在轨道交通上实施Massive MIMO技术。

对应上述各种部署方式，本发明实施例对轨道交通宽带移动通信系统中轨旁通信设备与车载通信设备之间的信号处理方式进行改进，之所以进行改进是因为：在轨道交通宽带通信系统中，轨旁通信设备与车载通信设备之间的信道环境分为远场区、中场区、近场区三部分，这三个部分对应车载通信设备至轨旁通信设备的距离为由远及近。

在远场区，车载通信设备对于轨旁通信设备各天线的入射方位角非常接近，车载通信设备的天线与轨旁通信设备的天线之间难以建立多个独立的通信信道，且由于距离较远多径信号强度较弱，不利于使用空间复用技术。在中场区，多径信号较为丰富，适合使用空间复用技术来提高信道容量。在近场区，轨旁通信设备和车载通信设备之间存在较强的直射径，各个信道的相关性较高，同样不利于空间复用技术的使用。

基于上述原因，本发明实施例中轨旁通信设备首先确定车载通信设备位于哪个场区，并通过与车载通信设备估计无线信道信息(包括发射信道信息和接收信道信息，且至少可估计出接收信道信息)，然后结合无线信道信息采用与车载通信设备位于场区相对应的方式进行通信，以提高通信性能。

其中确定车载通信设备不需要知道车载通信设备与轨旁通信设备之间的精确距离，仅需知道车载通信设备大概落在轨旁通信设备小区的哪个区域。这种确定车载通信设备位于哪个场区的方法包括但不限于以下的多种方法：

方法一：通信时延计算法。依据电磁波信号在空气中的传播速度c以及电磁波信号在车载通信设备、轨旁通信设备之间传输所花费的时间t来计算车载通信设备和轨旁通信设备的间距s，即s＝ct；

方法二：卫星定位法。在轨旁通信设备所在位置以及车载通信设备所在列车均安装基于GNSS(GlobalNavigation Satellite System，全球导航卫星系统)的定位系统，实时提供轨旁通信设备的地理位置坐标(x₁,y₁)和车载通信设备的地理位置坐标(x₂,y₂)，可计算两者间距；

方法三：辅助信息法。建设过程中，使用列车行驶的沿线线路的距离标定方法来标定轨旁通信设备所在位置s₁，行车过程中车载通信设备从列车的列控系统辅助信息获取当前位置s₂(同样是使用距离标定方法)，两者位置坐标相减可计算间距s＝|s₁-s₂|；

方法四：RSSI(Received Signal Strength Indicator，接收信号强度指标)计算法。根据车载通信设备当前接收的轨旁通信设备发射信号的信号强度指标RSSI，判断车载通信设备距离轨旁通信设备的远近，RSSI越高则车载通信设备距轨旁通信设备越近，具体函数关系可在运营前提前测定；

方法五：多普勒频移计算法。车载通信设备测量当前接收的轨旁通信设备发射信号的信号多普勒频移Δf，同时获取当前列车速度v，在已知信号频率为f、传播速度为c时，可以计算车载通信设备运动方向和轨旁通信设备的夹角θ＝arcos(Δf·c/v/f)，计算结果θ越接近90°则车载通信设备距轨旁通信设备越近；

方法六：TA(Time Advanced，时间提前量)计算法。车载通信设备根据通信协议计算TA值，该值反映了信号在车载通信设备和轨旁通信设备之间往返需要的时间，TA越小则车载通信设备距轨旁通信设备越近，具体函数关系可在运营前提前测定。

方法七：通信信令监测法。车载通信设备监测通信信令，提取其中的切换信令和天线选择信令。当监测到发生切换信令时，表明车载通信设备位于小区交叠区，即轨旁通信设备的远场区。当监测到发生天线选择信令时，表明车载通信设备位于小区中心，即轨旁通信设备的近场区。

在确定车载通信设备位于哪个场区后，轨旁通信设备会向车载通信设备发送指示，以使车载通信设备获知自身处于哪个场区，这样轨旁通信设备和车载通信设备可以采用对应技术进行通信，轨旁通信设备和车载通信设备在不同场区采用的技术如下：

(1)在远场区，采用波束合成技术，使得N_t个发射天线发射的信号在车载通信设备的天线来波的平均方向形成同相位叠加，N_r个接收天线也针对地面来波的平均方向合成接收波束，信噪比的理论最大增益为(N_tN_r)倍，根据信息论，信噪比提高可以提高通信信道容量。

具体处理方法为：在发射端，设x是发射天线发射的一个QAM符号，N_t个发射天线通过权值形成发射波束，即实际发射信号为已估计的无线信道信息为H，则取值为：用||H||归一化是为了限制发射天线上的总功率。在接收端，设N_r个接收天线接收到的信号为，通过权值形成接收波束，即接收信号被处理为且取值为：

(2)在中场区，在根据MIMO部署时，采用MIMO空间复用技术；在根据Massive MIMO部署时，采用Massive MIMO空间复用技术。在通过上述两种空间复用技术时，在相同频段上同时传输多个数据流，根据信息论，MIMO或Massive MIMO系统信道容量最大可达SISO(Single-Input Single-Output，单输入单输出通信系统)系统信道容量的min(N_t，N_r)倍。具体处理方法为：

若未估计出发射端的发射信道信息H，在发射端，N_t个发射天线同时发送N_t个信号流，即T个符号周期内，每个流都有T个符号。第i个流由符号[x_i，1，x_i，2，...，x_i，T]组成，T个符号周期内实际发射信号为：

在接收端，可执行不同的检测技术来恢复X⁸，包括线性检测方法和非线性检测方法。以线性检测方法为例：为了检测出所有N_t个信号流，接收机叠加使用N_t个波束形成器其中第i个波束形成器对第i个流进行波束形成的同时对其它N_t-1个流进行干扰消除，从而提取出第i个流的信号。已估计的接收信道信息为H，则所有波束形成器具体由下式给出：

非线性检测方法可使用包括SIC(Successive Interference Cancellation，串行干扰消除)等方法，对此本发明实施例不再阐述。

若估计出发射端的发射信道信息H，在发射端，使用预编码矩阵M对发送信号先进行预编码，即实际发射信号为MX⁸。矩阵M的构建方法为M＝VS，矩阵V通过对H进行奇异值分解H＝UDV^H得到，则通过“注水算法”来实现最优的发射功率分配：

其中，ρ是发射功率与噪声功率之比，即发射信噪比，是矩阵D的对角元素，()⁺取值为0当它的输入参数为负数时，μ的取值应使得注水结果满足

在接收端，第i个流的最优波束形成器就是U^H的第i行。

(3)在近场区，由于本发明实施例提供的轨道交通宽带移动通信系统可以在邻近的多根轨旁支柱或隧道壁上部署多组天线，在此种部署方式下轨旁通信设备和车载通信设备之间的通信信道已被“解相关”，所以在近场区可以使用MIMO或Massive MIMO空间复用技术，如在根据MIMO部署时，采用MIMO空间复用技术，具体处理方法与中场区相同，对此本发明实施例不再阐述；在根据Massive MIMO部署时，采用Massive MIMO空间复用技术，根据信息论，MIMO或Massive MIMO系统信道容量最大可达SISO系统及传统技术方案的信道容量的min(N_t，N_r)倍。

在近场区，轨道交通宽带移动通信系统的示意图如图12所示，RRM及天线因按照本发明实施例提供的方式部署，相对于传统所有天线集中在同一个基站塔上来说，RRM及天线根据本发明实施例提供的方式部署在不同轨旁支柱或隧道壁的不同区域上，各信号传输到车时走过的路径各不相同，使得轨旁设备与车载设备之间的传输信道具备空间复用条件，且可同时建立的信号流数量>2，因此，近场区的系统通信容量获得较大提升。

基于上述所示轨道交通宽带移动通信系统，本发明实施例还提供一种基于轨道交通宽带移动通信系统的信号处理方法，其流程图如图13所示，可以包括以下步骤：

101：确定轨道交通宽带移动通信系统中的车载通信设备所位于的场区。在轨道交通宽带通信系统中，轨旁通信设备与车载通信设备之间的信道环境分为远场区、中场区、近场区三部分，这三个部分对应车载通信设备至轨旁通信设备的距离为由远及近，因此在本发明实施例中，可以根据车载通信设备至轨旁通信设备的距离来确定车载通信设备所位于的场区，具体请参阅系统实施例中的相关说明。

102：获取车载通信设备与轨道交通宽带移动通信系统中的轨旁通信设备之间的无线信道信息。

103：根据车载通信设备所位于的场区以及无线信道信息，选取对应信号处理技术对车载通信设备与轨旁通信设备之间传输的信号进行处理。

在本发明实施例中根据车载通信设备所位于的场区以及无线信道信息，选取对应信号处理技术对车载通信设备与轨旁通信设备之间传输的信号进行处理的一种可行方式是：

当车载通信设备所位于的场区为远场区时，结合无线信道信息采用波束合成技术对车载通信设备与轨旁通信设备之间传输的信号进行处理；当车载通信设备所位于的场区为中场区或近场区时，若轨道交通宽带移动通信系统中的轨旁通信设备和车载通信设备根据MIMO的要求部署，则结合无线信道信息采用MIMO空间复用技术对车载通信设备与轨旁通信设备之间传输的信号进行处理；若轨道交通宽带移动通信系统中的轨旁通信设备和车载通信设备根据Massive MIMO的要求部署，则结合无线信道信息采用Massive MIMO空间复用技术对车载通信设备与轨旁通信设备之间传输的信号进行处理，具体具体请参阅系统实施例中的相关说明。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于方法类实施例而言，由于其与系统实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见系统实施例的部分说明即可。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。