用于高速车辆通信的多普勒调零行波天线中继器制造技术

一种天线中继系统，其在显著减小多普勒频移效应的情况下有利于高速铁路车辆上的移动终端与静止的基站之间的无线通信，所述系统包括安装至高速铁路车辆和在铁路旁边共线布置的匹配的行波定向天线。两个天线以相对于列车的运动的固定角持续地发送和接收，以避免多普勒频移。通过静止的天线发送或接收的信号被传导至最近的节点，以进行与接入网的通信。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
除非本文中另外指明，否则在这部分中描述的材料非相对于本申请权利要求的现有技术，并且不因为被包含在这部分中而被认为是现有技术。高级无线通信系统通过将通信信道划分为逐渐变窄的子信道实现更大的带宽效率。继而，接收器需要使用选择性滤波器以分离不同载波，使得这些系统易受发送器和接收器之间的频率失配导致的干扰的影响。发送器相对于接收器的运动导致的多普勒频移产生了频率偏移，这对于与高速车辆的无线通信可变得有困难。诸如调整传输频率或在频域中使用耙式接收器（rake receiver）的用于减轻多普勒频移的策略不能纠正根本问题：发送和接收天线的相对运动引入的载波频率的变化。在诸如高速铁路（HSR）的高速运输系统中，多普勒频移非常严重地影响无线通信。HSR通信系统使乘客能够使用他们的通常具有支持无线通信的固定基础结构的诸如蜂窝电话之类的无线通信装置。
技术实现思路
本专利技术一般描述了用于增强高速车辆上的移动终端与静止的基站之间的无线通信的技术。根据一些示例，一种用于通过多普勒调零行波天线中继器增强高速车辆中的无线通信的方法可包括：在行驶车辆上的接入终端集合来自多个无线通信装置的无线流量；以及通过一对匹配的行波定向天线将无线流量发送至无线通信网络。第一天线可位于行驶车辆上，第二天线可沿着行驶车辆的路径布置。第二天线可导电性地连接至无线通信网络的一个或多个接入节点。根据其它示例，一种使得高速车辆与陆地网络之间能够通过多普勒调零行波天线中继器进行通信的无线通信系统可包括：接入终端，适于从行驶车辆上的多个无线通信装置集合无线流量，并通过一对匹配的行波定向天线将集合的无线流量发送至陆地网络；第一行波定向天线，附着至行驶车辆；以及第二行波定向天线，沿着行驶车辆的路径布置。第二天线可导电性地连接至无线通信网络的一个或多个接入节点。根据其它示例，一种使得高速车辆与陆地网络之间能够无线通信的行波定向天线系统可包括：第一行波定向天线，附着至行驶车辆，适于从行驶车辆上的多个无线通信装置接收集合的无线流量，并通过匹配的第二行波天线将所述无线流量发送至陆地网络；以及第二行波定向天线，沿着行驶车辆的路径布置，并导电性地连接至无线通信网络的一个或多个接入节点。以上的
技术实现思路
仅是例示性的并且不旨在以任何方式进行限制。除了上述的说明性方面、实施方式和特征以外，通过参照附图和下面的具体描述，其它的方面、实施方式和特征将变得明显。附图说明从以下结合附图的描述和随附权利要求中，本公开的以上和其它特征将变得更清楚。应该理解，这些附图仅描绘了根据本公开的若干实施例，因此，不应理解为限制本公开的范围，通过使用附图，将另外具体和详细地描述本公开。图中：图1示出了来自通过静止的接收器观看的运动的发送器的多普勒频移的曲线图；图2示出了高速铁路无线通信中的多普勒调零行波天线中继器；图3示出了用于点发送器和接收器的多普勒零点的示例构造；图4示出了用于行波发送器和接收器的分布式多普勒零点的示例构造；图5示出了在高速铁路无线通信中适于用作行波定向天线的漏泄同轴电缆；图6示出了示例蜂窝转发器构造，其可用于控制通过行波定向天线的蜂窝电话通信；图7A和图7B示出了示例点对点和点对多点客户端桥接器构造，其可用于控制通过行波定向天线的打包的数据通信；图8示出了通用计算装置，作为图6和图7的硬件实施方式的替代，其可用于通过行波定向天线的无线通信的软件控制；图9是示出高速车辆无线通信中的行波定向天线的示例使用方法的流程图，所述方法可在诸如图8中的装置800这样的计算装置中执行；图10是示出高速车辆通信中的行波定向天线的示例使用方法的流程图，所述方法可在诸如图6中的620这样的蜂窝转发装置中执行；图11是示出高速车辆通信中的行波定向天线的示例使用方法的流程图，所述方法可在诸如图7中的718这样的客户端桥接器装置中执行；图12示出了示例计算机程序产品的框图，它们全部根据本文所述的至少一些实施例布置。具体实施方式在下面的详细说明书中，参照构成说明书的一部分的附图。在附图中，除非上下文另外指出，否则类似的符号通常表示类似的部件。详细说明书、附图和权利要求书中描述的例示性实施例不表示为限制性的。可以采用其它示例或实施例，并且在不脱离这里呈现的主题的精神或范围的情况下可以做出其它改变。将容易地理解，如这里一般描述和附图中示出的本公开的多个方面可以在各种不同的配置中被设置、替换、组合、分离和设计，所有这些在这里被明确设想到和构成本专利技术的一部分。本专利技术尤其被绘制为关于改进高速车辆上的移动终端与静止基站之间的无线通信的方法、设备、系统、装置和/或计算机程序产品。简单地说，包括安装至高速铁路车辆和在铁路旁边共线布置的匹配的行波定向天线的天线中继系统提供高在速铁路车辆上的移动终端与静止基站之间的无线通信以显著减小多普勒频移效应。两个天线可以相对于列车的运动的固定角持续地发送和接收，从而阻止信号的多普勒频移。通过静止天线发送或接收的信号可被传导至最近的节点，以进行与接入网的通信。图1示出了来自通过静止的接收器观看的运动的发送器的多普勒频移的曲线图。根据以上的讨论，在高级无线通信系统中，使用窄的子信道来提高带宽效率。这样，需要具有选择性滤波器的接收器以分离不同载波，致使这些系统易受发送器和接收器之间的频率失配导致的干扰的影响。如曲线图100所示，发送器相对于接收器的运动导致的多普勒频移110产生了频率偏移。在3GPP LTE系统中，例如，标称正交频分复用（OFDM）子信道间隔为15kHz，而对于移动WiMax中的可分级OFDM，子信道间隔可为10kHz那么小。高速常规铁路线可按照350km/h的最高速度工作，产生针对2.4GHz载波频率的高达780Hz的多普勒频移。如果不校正，那么这种幅度的频率偏移可导致能够显著降低系统性能的载波间干扰。这种情况可通过多径效应进一步加重，其中不同信号路径不仅引入不同时延（从而产生符号间干扰），而且多普勒频移对发送器相对于反射路径的运动的依赖也可针对不同路径产生不同频率偏移，从而进一步促成载波间干扰。曲线图100示出了在频率轴104和振幅轴102上的由运动的发送器子信道108与接收器子信道114之间的多普勒频移110导致的载波间干扰112。减轻多普勒频移的一种策略包括：基站指示移动发送器调整其传输频率，但是移动终端的调谐范围可为有限的，并且变化传输角所需的频繁更新可引起相当大的信令开销。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于通过多普勒调零行波天线中继器增强高速车辆中的无线通信的方法，所述方法包括：在行驶车辆上的接入终端集合来自多个无线通信装置的无线流量；以及通过一对匹配的行波定向天线将所述无线流量转发至无线通信网络，所述天线中的第一天线位于所述行驶车辆上，所述天线中的第二天线沿着所述行驶车辆的路径布置，其中所述第二天线可导电地连接至所述无线通信网络的一个或更多个接入节点。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于通过多普勒调零行波天线中继器增强高速车辆中的无线通信的方法，
所述方法包括：
在行驶车辆上的接入终端集合来自多个无线通信装置的无线流量；以及
通过一对匹配的行波定向天线将所述无线流量转发至无线通信网络，所述天线中
的第一天线位于所述行驶车辆上，所述天线中的第二天线沿着所述行驶车辆的路径布
置，其中所述第二天线可导电地连接至所述无线通信网络的一个或更多个接入节点。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一天线和所述第二天线合适地设
计为沿着它们的长度在强定向束中连续地辐射。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第一天线和所述第二天线布置为以
相对于所述行驶车辆的运动的预定角进行发送和接收。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述预定角从90度偏离约5度到约10
度之间的角度。
5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述预定角被选择为对应于多普勒零点。
6.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括将在所述第二天线接收的信号
传导至所述无线通信网络的最近接入节点。
7.根据权利要求6所述的方法，所述方法还包括将从所述行驶车辆接收的信号
传导至所述行驶车辆后方的接入节点。
8.根据权利要求6所述的方法，所述方法还包括将发送至所述行驶车辆的信号
传导至所述行驶车辆前方的接入节点。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述行驶车辆是高速列车，所述第一天
线附接至列车车厢，并且所述第二天线沿着铁路布置。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一天线和所述第二天线中的至少
一个是漏泄同轴电缆天线、缝隙阵列天线、定向偶极子阵列天线和/或贴片阵列天线
之一。
11.根据权利要求10所述的方法，所述方法还包括将所述第一天线和所述第二
天线的第一阵列的辐射元件以周期性预定距离布置，以使得所述天线的导波模式耦合
到单辐射模式中。
12.根据权利要求11所述的方法，所述方法还包括将第二阵列的辐射元件沿着
每个天线以从所述第一阵列的辐射元件偏移所述周期性预定距离的约四分之一交叉
布置，从而消除在耦合到宽边辐射模式中的波长的所述导波模式中的阻带。
13.一种无线通信系统，所述系统使得能够实现在高速车辆和陆地网络之间的通
过多普勒调零行波天线中继器的通信，所述系统包括：
接入终端，其适于集合来自行驶车辆上的多个无线通信装置的无线流量，并通过
一对匹配的行波定向天线将集合的无线流量转发至陆地网络；
第一行波定向天线，其附接至所述行驶车辆；以及
第二行波定向天线，其沿着所述行驶车辆的路径布置，其中所述第二天线可导电
地连接至所述无线通信网络的一个或更多个接入节点。
14.根据权利要求13所述的系统，其中，所述第一天线和所述第二天线合适地
设计为沿着它们的长度在强定向束中连续地辐射。
15.根据权利要求13所述的系统，其中，所述第一天线和所述第二天线布置为
以相对于所述行驶车辆的运动的预定角进行发送和接收。
16.根据权利要求15所述的系统，其中，所述预定角从90度偏离约5度到约
10度之间的角度。
17.根据权利要求15所述的系统，其中，所述预定角被选择为对应于多普勒零
点。
18.根据权利要求13所述的系统，其中，在所述第二天线接收的信号被传导至
所述陆地网络的最近接入节点。
...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·杜尔克森，
申请(专利权)人：英派尔科技开发有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US