高速移动物体通信质量检测方法及相关设备

1.本技术涉及移动通信技术领域，尤其涉及一种高速移动物体通信质量检测方法及相关设备。


背景技术：

2.高铁列车在山区或海底中的隧道中通行时，由于无线信号在隧道环境内部的信号强度衰减很大，所以一般采用在隧道中铺设漏泄电缆的方式完成高铁列车的隧道无线覆盖。
3.由于隧道所在的山区交通不便，漏泄电缆的接收端与基站之间存在一定的通信延时，在对高铁列车通信质量检测时，需要通过基站发送检测信号到接收端，造成了人力物力的浪费。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本技术的目的在于提出一种高速移动物体通信质量检测方法及相关设备，用以解决或部分解决上述技术问题。
5.基于上述目的，本技术的第一方面提供了一种高速移动物体通信质量检测方法，包括：
6.通过所述接收端获取检测信号；
7.采用所述接收端中的声表面波延迟线对所述检测信号进行延迟处理，得到电缆传输信号；
8.利用所述漏泄电缆将所述电缆传输信号发送到所述移动基站；
9.通过所述移动基站接收所述电缆传输信号，并计算所述电缆传输信号的接收速率，完成所述高速移动物体的通信质量检测过程。
10.本技术的第二方面提供了一种高速移动物体通信质量检测装置，包括：
11.获取模块，被配置为通过所述接收端获取检测信号；
12.延迟模块，被配置为采用所述接收端中的声表面波延迟线对所述检测信号进行延迟处理，得到电缆传输信号；
13.发送模块，被配置为利用所述漏泄电缆将所述电缆传输信号发送到所述移动基站；
14.接收模块，被配置为通过所述移动基站接收所述电缆传输信号，并计算所述电缆传输信号的接收速率，完成所述高速移动物体的通信质量检测过程。
15.本技术的第三方面提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现第一方面所述的方法。
16.本技术的第四方面提供了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使计算机执行第一方面所述方法。
17.从上面所述可以看出，本技术提供的高速移动物体通信质量检测方法及相关设备，通过在接收端部署声表面波延迟线的方式模拟不同距离基站产生的通信延时，避免了采用接收端与基站的通信的方式检测高速移动物体的通信质量，从而节省了基站的人力物力，并且接收端可以模拟不同频率的信号的通信延时，实现了多检测信号的延时，提高了高速移动物体通信质量检测的效率。
附图说明
18.为了更清楚地说明本技术或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的实施例，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。
19.图1为本技术实施例的高速移动物体通信质量检测方法的流程图；
20.图2为步骤102的步骤展开示意图；
21.图3为步骤1024的步骤展开示意图；
22.图4为步骤10242的步骤展开示意图；
23.图5为本技术实施例的高速移动物体通信质量检测装置的结构示意图；
24.图6为本技术实施例的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
25.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本技术进一步详细说明。
26.需要说明的是，除非另外定义，本技术实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本技术所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本技术实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
27.如背景技术所述，随着高速铁路的飞速发展,人们对高移动场景下的数据传输速率以及可靠的移动业务的需求与日俱增。因此，高铁通信对高速率、大带宽且具有服务质量保证的数据业务要求提高了。高铁时速600公里以上通信面临诸多挑战，如快速变化的信道环境，多普勒频移，频繁的小区切换和波束赋型的跟踪速度。高速列车在固定轨道运行，利用车载运行监测系统与地面通信，可实时获取列车速度与位置信息，为高速列车宽带接入通信系统提供先验信息，利用列车状态信息可设计优化网络架构以解决快速切换问题；并且，高速列车宽带接入系统容量是可预知的，根据载客容量等信息可预先获得无线接入的容量，为通信设计提供先验知识。高铁中的移动基站与基站之间的通信，通常是依靠无线电传送，然而在隧道中，高铁无线通信用的电磁波传播效果不佳，同时隧道中利用天线传输信号通常也很困难，所以采用漏泄电缆将隧道外的无线电信号通过漏泄电缆的开口完成传
输。
28.漏泄电缆分为辐射型和耦合型，辐射型电缆外导体预先等间隔开口，开口的间隔约等于1/2个工作频率波长，而且信号辐射的方向与电缆轴心垂直，使得耦合损耗在某一频段内保持稳定，适用于800－2200mhz频段。耦合型在低损耗的电缆的介质与外导体上连串相同的开口或开槽，在gsm和dcs频段性能良好。耦合损耗是信号由电缆离开到外部空间的接受天线之间的损耗，一般是以2米与电缆间的距离损耗为准，以上指标为50％覆盖概率测得的耦合损耗。耦合型泄漏电缆一般有两类，一类耦合损耗小而线路损耗较大，另一类耦合损耗大而线路损耗小，可根据不同情况选取。
29.本技术的实施例提供一种高速移动物体通信质量检测方法，可以在由漏泄电缆、漏泄电缆的接收端和高速移动物体的移动基站构成的高速移动物体通信系统上执行。其中，高速移动物体通信系统通过接收端接收基站发送的无线信号，然后接收端将无线信号转换成电信号发送到与接收端相连的漏泄电缆中，然后漏泄电缆通过电缆开口所形成的电磁波将电信号发送到高速移动物体的移动基站，高速移动物体的移动基站接收电信号完成高速移动物体的通信过程。其中，高速移动物体可以是隧道中运行的高铁列车、管道列车和高速井下矿车，本实施例优选的高速移动物体是隧道中运行的高铁列车。
30.如图1所示，本实施例的方法包括：
31.步骤101，通过所述接收端获取检测信号。
32.在该步骤中，接收端指的是接收隧道外基站的无线信号的设备，其中，接收端与漏泄电缆在隧道外的部分相连，接收端接收到基站发送的无线信号后，通过漏泄电缆将无线信号发送到隧道中，实现隧道通信盲区的覆盖。为了实现高速移动物体通信质量的检测，接收端需要获取等效于基站发送的无线信号的信号作为检测信号，其中检测信号由不同频率的无线信号构成。这样可以实现在无需基站发送无线信号的情况下实现高速移动物体通信质量的检测。
33.步骤102，采用所述接收端中的声表面波延迟线对所述检测信号进行延迟处理，得到电缆传输信号。
34.在该步骤中，声表面波延迟线以晶体棒、片作为传声介质，其对检测信号的延迟处理是通过电信号和声信号的转换实现的，通过延迟时间不同匹配不同长度的传声介质实现对不同频率检测信号精确的延迟，然后将延迟后的信号作为漏泄电缆的电缆传输信号。这样可以为后续计算延迟条件下信号的接收速率提供不同的检测信号。
35.步骤103，利用所述漏泄电缆将所述电缆传输信号发送到所述移动基站。
36.在该步骤中，漏泄电缆指的是具有信号传输作用，又具有天线功能的电缆，通过对外导体开口的控制，可将受控的电磁波能量沿线路均匀的辐射出去及接收进来，实现对电磁场盲区的覆盖，以达到移动通信畅通的目的。这样为后续高速移动物体接收检测信号提供了通信信道。
37.步骤104，通过所述移动基站接收所述电缆传输信号，并计算所述电缆传输信号的接收速率，完成所述高速移动物体的通信质量检测过程。
38.在该步骤中，移动基站指的是高速移动物体完成接收无线信号的设备，同时移动基站还可以完成信号的转换以及数据的统计功能，通过移动基站完成对电缆传输信号的接收以及接收速率的统计。这样实现了检测信号的接收和统计，完成了高速移动物体通信质
量的检测过程。
39.通过上述方案，通过在接收端部署声表面波延迟线的方式模拟不同距离基站产生的通信延时，避免了采用接收端与基站的通信的方式检测高速移动物体的通信质量，从而节省了基站的人力物力，并且接收端可以模拟不同频率的信号的通信延时，实现了多检测信号的延时，提高了高速移动物体通信质量检测的效率。
40.在一些实施例中，步骤102如图2所示，具体包括：
41.步骤1021，获取所述检测信号的频率。
42.步骤1022，对所述频率进行分类，得到频率分类信息。
43.步骤1023，接收所述检测信号的延迟时间。
44.步骤1024，基于所述频率分类信息和所述延迟时间将所述检测信号输入所述声表面波延迟线。
45.步骤1025，通过所述声表面波延迟线对所述检测信号进行延迟处理，得到所述电缆传输信号。
46.在上述方案中，声表面延迟线具有工作稳定，延迟时间长，结构简单的特点，但是其工作的频带需要提前进行设置，所以需要将根据检测信号的频率对检测信号进行分类，例如，可以将工作频率在1000mhz以下检测信号分为一类(覆盖了全球通信系统的频率)，将工作频率在1ghz-40ghz之间的检测信号分为一类(覆盖了磁悬浮通信的频率)。然后通过声表面波延迟线模拟不同基站与接收端的时间延迟，例如，基站与接收端之间的距离为10km，对应的4300mhz的无线信号的延迟时间为0.0066ms。将延迟处理后的检测信号作为漏泄电缆中传输的电缆传输信号。
47.通过上述方案，可以为后续计算延迟条件下信号的接收速率提供不同的检测信号。
48.在一些实施例中，步骤1024如图3所示，具体包括：
49.步骤10241，基于所述频率分类信息对所述检测信号进行变频，得到变频信号。
50.步骤10242，将所述变频信号输入所述延迟时间对应的所述声表面波延迟线。
51.在上述方案中，在根据检测信号的频率对检测信号进行分类的基础上，将分类后的检测信号进行变频，使得变频完成后的变频信号的频率与声表面延迟线的工作频率一致。
52.通过上述方案，通过对不同频率的检测信号进行变频，为后续检测信号的延迟处理提供了工作条件。
53.在一些实施例中，步骤10241具体包括：
54.将属于同一所述频率分类信息的所述检测信号转换为同一所述变频信号。
55.在上述方案中，在根据检测信号的频率对检测信号进行分类的基础上，因为同一频率分类的信号一般属于同一网络制式，所以将同一频率分类的检测信号统一进行变频操作。例如，可以将工作频率在1000mhz以下检测信号进行变频，具体的，通过全球移动通信系统网络制式接收该检测信号，然后将该检测信号通过变频器完成统一变频到800mhz后输出。
56.通过上述方案，通过对同一频率分类的检测信号统一进行变频操作，节省了变频设备的变频通路，提高了变频信号的转换效率。
57.在一些实施例中，步骤10242如图4所示，具体包括：
58.基于所述频率分类信息选择所述声表面波延迟线的开关控制信号；
59.基于所述开关控制信号将所述声表面波延迟线与所述接收端接通；
60.通过所述接收端将所述变频信号输入所述延迟时间对应的所述声表面波延迟线。
61.在上述方案中，由于声表面波延迟线工作的频带需要提前进行设置，所以对不同频率分类信息对应的不同变频信号，需要通过开关控制信号选择不同的声表面波延迟线完成不同频率变频信号的延迟。同时不同的延迟时间可以通过选择不同长度的声表面波延迟线来实现。
62.具体的，对应于具有不同延迟时间的声表面波延迟线的时间延迟路，将1000mhz的无线信号经过下变频器与微波振荡器输来的500mhz信号进行混频，使1000mhz无线频率下变频到800mhz，得到800mhz符合声表面波延迟线工作频率的变频信号，然后经低通滤波器窄带滤波，通过选择800mhz声表面波延迟线对应的开关信号，将变频信号输入到延迟时间不同的声表面波延迟线，经过声表面波延迟线(会产生30db～40db左右的功率衰减)进行特定数值的时间延迟后，再经无线信号放大器放大，送到上变频器，在上变频器中再与微波振荡器输来的500mhz信号进行混频，将800mhz变频信号频率再上变频回原来的1000mhz。
63.通过上述方案，实现了不同频率的变频信号的延迟，为后续计算延迟条件下信号的接收速率提供了不同的检测信号。
64.在一些实施例中，步骤1025具体包括：
65.根据如下公式进行所述延迟处理：
[0066][0067]
其中，τ为所述变频信号传播所经历的延迟时间，l为所述声表面波延迟线的长度，v为所述变频信号在所述漏泄电缆中的传播速度。
[0068]
在上述方案中，变频信号送入声表面波延迟线后，首先进入输入叉指换能器，由于压电效应，变频信号在输入叉指换能器中被转换为声波信号(电/声信号转换)，声波信号沿着压电基片声媒质表面传播(称为“声表面波”)，当声表面波信号到达输出换能器时，由于逆压电效应，声表面波信号在输出换能器中被转换成射频电信号(声/电信号转换)，最后，变频信号从声表面波延迟线的输出端输出。由于声波的传递速度与漏泄电缆中的信号传递速度的比值为106，所以延迟时间τ与声表面波延迟线的长度l以及漏泄电缆的信号传递速度的关系为
[0069]
通过上述方案，实现了检测信号对时间延时的精确模拟，为后续计算延迟条件下信号的接收速率提供了不同的检测信号。
[0070]
在一些实施例中，步骤104具体包括：
[0071]
通过所述移动基站中的天线接收所述电缆传输信号；
[0072]
通过所述移动基站将所述电缆传输信号转换为数据包；
[0073]
基于所述数据包计算所述接收速率。
[0074]
在上述方案中，高速移动物体通信质量衡量的指标是通过数据包的接收速率来反
映的，例如，一个512kb的数据包的接收速率是50kbps(bits per second，比特/秒)，相当于512kb的数据包的接收时间是10.24秒。
[0075]
通过上述方案，实现了检测信号的接收和统计，完成了高速移动物体通信质量的检测过程。
[0076]
需要说明的是，本技术实施例的方法可以由单个设备执行，例如一台计算机或服务器等。本实施例的方法也可以应用于分布式场景下，由多台设备相互配合来完成。在这种分布式场景的情况下，这多台设备中的一台设备可以只执行本技术实施例的方法中的某一个或多个步骤，这多台设备相互之间会进行交互以完成所述的方法。
[0077]
需要说明的是，上述对本技术的一些实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于上述实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
[0078]
基于同一发明构思，与上述任意实施例方法相对应的，本技术还提供了一种高速移动物体通信质量检测装置。
[0079]
参考图5，所述高速移动物体通信质量检测装置，包括：
[0080]
获取模块201，被配置为通过所述接收端获取检测信号。
[0081]
延迟模块202，被配置为采用所述接收端中的声表面波延迟线对所述检测信号进行延迟处理，得到电缆传输信号。
[0082]
发送模块203，被配置为利用所述漏泄电缆将所述电缆传输信号发送到所述移动基站；
[0083]
接收模块204，被配置为通过所述移动基站接收所述电缆传输信号，并计算所述电缆传输信号的接收速率，完成所述高速移动物体的通信质量检测过程。
[0084]
在一些实施例中，延迟模块202包括：
[0085]
获取频率单元，被配置为获取所述检测信号的频率；
[0086]
频率分类单元，被配置为对所述频率进行分类，得到频率分类信息；
[0087]
延迟时间单元，被配置为接收所述检测信号的延迟时间；
[0088]
信号输入单元，被配置为基于所述频率分类信息和所述延迟时间将所述检测信号输入所述声表面波延迟线；
[0089]
延迟处理单元，被配置为通过所述声表面波延迟线对所述检测信号进行延迟处理，得到所述电缆传输信号。
[0090]
在一些实施例中，信号输入单元具体被配置为：
[0091]
变频单元，被配置为基于所述频率分类信息对所述检测信号进行变频，得到变频信号；
[0092]
变频输入单元，被配置为将所述变频信号输入所述延迟时间对应的所述声表面波延迟线。
[0093]
在一些实施例中，变频单元具体被配置为：
[0094]
将属于同一所述频率分类信息的所述检测信号转换为同一所述变频信号。
[0095]
在一些实施例中，变频输入单元具体被配置为：
[0096]
基于所述频率分类信息选择所述声表面波延迟线的开关控制信号；
[0097]
基于所述开关控制信号将所述声表面波延迟线与所述接收端接通；
[0098]
通过所述接收端将所述变频信号输入所述延迟时间对应的所述声表面波延迟线。
[0099]
在一些实施例中，延迟处理单元具体被配置为：
[0100]
根据如下公式进行所述延迟处理：
[0101][0102]
其中，τ为所述变频信号传播所经历的延迟时间，l为所述声表面波延迟线的长度，v为所述变频信号在所述漏泄电缆中的传播速度。
[0103]
在一些实施例中，接收模块204具体被配置为：
[0104]
通过所述移动基站中的天线接收所述电缆传输信号；
[0105]
通过所述移动基站将所述电缆传输信号转换为数据包；
[0106]
基于所述数据包计算所述接收速率。
[0107]
为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本技术时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
[0108]
上述实施例的装置用于实现前述任一实施例中相应的高速移动物体通信质量检测方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。
[0109]
基于同一发明构思，与上述任意实施例方法相对应的，本技术还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上任意一实施例所述的高速移动物体通信质量检测方法。
[0110]
图6示出了本实施例所提供的一种更为具体的电子设备硬件结构示意图，该设备可以包括：处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030、通信接口1040和总线1050。其中处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030和通信接口1040通过总线1050实现彼此之间在设备内部的通信连接。
[0111]
处理器1010可以采用通用的cpu(central processing unit，中央处理器)、微处理器、应用专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、或者一个或多个集成电路等方式实现，用于执行相关程序，以实现本说明书实施例所提供的技术方案。
[0112]
存储器1020可以采用rom(read only memory，只读存储器)、ram(random access memory，随机存取存储器)、静态存储设备，动态存储设备等形式实现。存储器1020可以存储操作系统和其他应用程序，在通过软件或者固件来实现本说明书实施例所提供的技术方案时，相关的程序代码保存在存储器1020中，并由处理器1010来调用执行。
[0113]
输入/输出接口1030用于连接输入/输出模块，以实现信息输入及输出。输入输出/模块可以作为组件配置在设备中(图中未示出)，也可以外接于设备以提供相应功能。其中输入设备可以包括键盘、鼠标、触摸屏、麦克风、各类传感器等，输出设备可以包括显示器、扬声器、振动器、指示灯等。
[0114]
通信接口1040用于连接通信模块(图中未示出)，以实现本设备与其他设备的通信交互。其中通信模块可以通过有线方式(例如usb、网线等)实现通信，也可以通过无线方式(例如移动网络、wifi、蓝牙等)实现通信。
[0115]
总线1050包括一通路，在设备的各个组件(例如处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030和通信接口1040)之间传输信息。
[0116]
需要说明的是，尽管上述设备仅示出了处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030、通信接口1040以及总线1050，但是在具体实施过程中，该设备还可以包括实现正常运行所必需的其他组件。此外，本领域的技术人员可以理解的是，上述设备中也可以仅包含实现本说明书实施例方案所必需的组件，而不必包含图中所示的全部组件。
[0117]
上述实施例的电子设备用于实现前述任一实施例中相应的高速移动物体通信质量检测方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。
[0118]
基于同一发明构思，与上述任意实施例方法相对应的，本技术还提供了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行如上任一实施例所述的高速移动物体通信质量检测方法。
[0119]
本实施例的计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。
[0120]
上述实施例的存储介质存储的计算机指令用于使所述计算机执行如上任一实施例所述的高速移动物体通信质量检测方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。
[0121]
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本技术的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本技术的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本技术实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
[0122]
另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本技术实施例难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(ic)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本技术实施例难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本技术实施例的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如，电路)以描述本技术的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本技术实施例。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。
[0123]
尽管已经结合了本技术的具体实施例对本技术进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其它存储器架构(例如，动态ram(dram))可以使用所讨论的实施例。
[0124]
本技术实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本技术实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。