[發明專利]一種用于真空管道磁懸浮車地無線通信的分集接收方法及系統

有效

• 申請號: 202110944241.1
• 申請日: 2021-08-17
• 公開（公告）號: CN113660011B
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發明（設計）人: 虞凱;韋道準;謝聯蓮;楊捷;李廷軍;龐雪春;楊崗;陳昳;王學林;王業立;王富斌;劉孜學;蘇愷
• 申請（專利權）人: 中鐵二院工程集團有限責任公司
• 主分類號: H04B7/024
• 分類號: H04B7/024;H04B7/08
• 代理公司: 四川力久律師事務所 51221
• 代理人: 韓洋

本發明公開了一種用于真空管道磁懸浮車地無線通信的分集接收方法及系統。本發明使用多路天線接收實現空間分集，通過低噪放處理以及二次變頻對信號進行調理，得到中頻信號基于電平幅值對其采樣，以電平幅值的采樣值作為選擇依據，對中頻信號進行選擇性合并，實現了改善接收信號的多徑效應現象，提高接受信號質量，同時系統裝置結構簡單，制作成本低，易于制造與投入應用。

技術領域

本發明涉及無線通信技術領域，特別涉及一種用于真空管道磁懸浮車地無線通信的分集接收方法和系統。

背景技術

由于列車運行于密閉管道中，無線電信號會產生較為頻繁的反射、折射現象，使得接收信號是由來自不同路徑的信號組合，各個路徑延時不同，導致合并信號的幅度是起伏的，容易產生無規則的隨機衰落，引發多徑效應。除此之外，低真空管道高速磁懸浮列車相比開放環境中的磁懸浮列車，運行速度更快，列車的高速移動會引起時變多普勒頻移，進而在不同路徑上引入隨機頻率調制，引發接收信號的周期性衰落，進一步加重多徑效應。

目前國內外多采用分集合并技術來改善車地無線通信系統中接收信號衰落的情況，分集方式有空間分集、極化分集、角度分集、頻率分集等方式，合并則有選擇性合并、最大比率合并和等增益合并。

在分集技術中，空間分集利用空間上相互獨立的天線組同時接收發射信號，獲得多個獨立衰落的信道，通過多信道間信息互補獲得分集增益。對于空間分集而言，分集支路數M越大，分集的效果越好。但當M較大時，分集的復雜性增加，分集的增益的增加隨著M的增大而變得緩慢。極化分集則是利用兩個在同一地點極化方向相互正交的天線發出的信號呈現出不相關的衰落特性，利用這一特點，在發端同一地點分別裝上垂直極化和水平極化天線，在接收端同一位置也分別裝上垂直極化和水平極化天線，就可得到兩路衰落特性不相關的信號。極化分集可以看作是空間分集的特殊情況。這種方法的優點是比較緊湊，節省空間，缺點是由于發射功率要分配到兩幅天線上去，信號功率將有3dB的損失。角度分集則是在接收端，采用方向性天線，分別指向不同的信號到達方向，則每個方向性天線接收到的多徑信號是不相關的。頻率分集是將要傳輸的信息分別以不同的載頻發射出去，只要載頻之間的間隔大于相干帶寬，那么在接收端就可以得到衰落特性不相關的信號。該方法可以減少天線數目，但要占更多的頻率資源。

在合并技術中，最大比率合并方式性能最佳，能夠充分利用多路信號的冗余信息，對各種信道環境都能適應，特別是可以將信噪比嚴重惡化的各支路信號合并成信噪比可以接受的有用信號。但是最大比率合并需要實時分析各路信號的信噪比，設備相對復雜，同時對信道估計器的可靠性要求也較高，錯誤的估計將導致嚴重的傳輸性能下降。等增益合并方式性能較最大比合并方式次之，設備相對較簡單，但是其性能是在各支路信噪比相差較小時達到。當一路信號嚴重衰落或被遮擋的極端情況下，由于弱的一路信號的噪聲被充分放大參與合并，反而導致等增益合并后的信噪比比單個支路還要差，故適用范圍非常有限。選擇性合并方式性能相比前兩種合并方式較差，不能充分利用各通道的冗余信息。但算法可靠，設備簡單，應用較成熟。

公開號為CN106357308A，名為“一種基于空間分集和位置分集相結合的接收方法及系統”的中國專利公開了一種利用多個接收通道分別接收列車前后兩個基站的毫米波信號，經信號解調后進行同頻接收分集形成兩路信號，基于兩個車載控制單元進行分集接收的方法。但是本發明是首先利用分集接收方法，經變頻后采集信號數據幀的電平幅值，其次再利用選擇性合并以電平幅值的采樣值作為選擇依據，對信號進行篩選后輸出。兩種方案的實現方法及系統均不一樣，所能達到的有益效果也有差異。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中所存在的接收信號衰落引發多徑效應的不足，提供一種用于真空管道磁懸浮車地無線通信的分集接收方法和系統，通過空間分集方式，對接收到的信號進行選擇性合并，管道高速車地無線通信系統的信號衰落得到明顯抑制。

為了實現上述發明目的，本發明提供了以下技術方案：

一種用于真空管道磁懸浮車地無線通信的分集接收方法，其特征在于，所述方法包括：