用于车辆的MIMO通信系统技术方案

描述了用于在移动车辆(10，C1，C2)的内部与沿所述车辆(10，C1，C2)的轨道定位的固定通信系统(11‑1A，11‑2A)之间提供无线通信的系统和方法，车辆(10)具有天线组(A1，A2)，每个天线组包括安装到车辆(10)上的多个天线(A11，A12，A21，A22)，其中所述多个天线具有相对于彼此正交偏振的至少两对天线，并且其中在每对内，所述天线被配置成具有全图案分集，每对的第一天线(A11，A21)定向成基本沿行驶方向接收/发送信号，并且每对的第二天线(A12，A22)定向成基本上沿与所述行驶方向相反的方向接收/发送信号，并且所述固定通信系统(11‑1，11‑2)包括用于在操作期间提供沿所述轨道(19)在相反方向上的两个交叉偏振RF天线走廊(17‑1，17‑2)的天线系统(11‑1A，11‑2A)，并且其中RF天线走廊(17‑1，17‑2)沿轨道的部分重叠，以及通过第一交叉偏振RF天线走廊(17‑1)接收/发送两个独立信号信道(s5，s6)，以及通过第二交叉偏振RF天线走廊(17‑2)接收/发送另外两个独立信号信道(s7，s8)。

MIMO Communication System for Vehicles

A system and method for providing wireless communication between the interior of a mobile vehicle (10, C1, C2) and a fixed communication system (11 1A, 11 2A) for track positioning along the vehicle (10, C1, C2) are described. The vehicle (10) has antenna groups (A1, A2), each of which includes multiple antennas (A11, A12, A21) mounted on the vehicle (10). A22), wherein the plurality of antennas have at least two pairs of antennas that are orthogonally polarized relative to each other, and within each pair, the antenna is configured to have full pattern diversity, the first antenna (A11, A21) of each pair is directed to receive/transmit signals substantially along the travel direction, and the second antenna (A12, A22) of each pair is directed to base. The above receives/transmits signals in a direction opposite to the driving direction, and the fixed communication system (11_1, 11_2) includes an antenna system (11_1A, 11_2A) for providing two cross-polarized RF antenna corridors (17_1, 17_2) along the orbit (19) in the opposite direction during operation, and in which the RF antenna corridor (17 1, 17 2) Partial overlap along the orbit, and receiving/transmitting two independent signal channels (s5, s6) through the first cross-polarized RF antenna corridor (17 1), and receiving/transmitting two other independent signal channels (s7, s8) through the second cross-polarized RF antenna corridor (17 2).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于车辆的MIMO通信系统
本专利技术涉及通信领域，尤其涉及用于在遵循预定义路径或轨道的移动车辆与沿该轨道定位的基站之间建立无线通信的系统和方法。
技术介绍
用于无线数据通信的移动通信设备的广泛使用使得电信网络的制造商和运营商提供具有足够的带宽和高容量的无线数据通信有更大的挑战。特别是，通信相关的问题可能出现在运输相关的使用场景中。例如，在列车上，通常大量用户同时尝试通过列车范围内的相同的有限数量的基站使用快速数据通信服务，对于经过的列车提供足够的数据通信容量非常困难。而且，列车速度的剧增已经加剧了该问题，因为数据通信资源需要非常快速地通过，具有大的带宽和高容量，并且在切换间有非常短的时间段。在专利US5548835(NECCORP)12.02.1994中，描述了一种列车无线电通信系统，包括多个陆地通信设备和列车通信设备。陆地通信设备沿铁路在预定间隔布置并且设计成以不同的频率输出传输信号，列车在铁路上行驶。列车通信设备布置在列车中并且设计成在列车行驶期间设定列车通信设备与一个陆地通信设备之间的无线电信道。列车通信设备包括多个天线、天线开关、接收机和天线控制器。该天线分别接收来自陆地通信设备的传输信号。天线开关选择天线中的一个。接收机对来自天线开关选择的天线的输出进行解调并且输出接收信号。天线控制器包括用于检测列车的当前行驶位置的当前位置检测部并且根据来自当前位置检测部的当前行驶位置来控制天线开关。US2014198715(SWISSCOMAG)17.07.2014描述了用于在列车与沿着列车行驶的轨道布置的一个或多个基站之间建立无线通信的方法和系统并且可以包括建立列车上的一个或多个通信中继器与基站的一个或多个天线之间的通信信道。信道状态信息(CSI)可以被确定且存储在数据库中，并且CSI可以用于经由通信信道进行通信，取决于定义通信中继器的当前位置的信息。CSI可以用于建立用于一个基站或多个基站与安装于列车上的中继器或天线系统之间的MIMO(多输入/多输出)通信的若干独立通信信道。专利技术概述考虑到上述用于建立与移动列车的MIMO链路的方法和装置的复杂度以及继而灵敏度，本专利技术的目的之一是提供操作用于这种通信的优选更鲁棒且更简单的替代方法和系统。本专利技术通过尤其提供用于如随附权利要求中阐述的用于车辆的MIMO通信系统来解决上述需求。任选的特征呈现在随后的说明中。有益的是，可以在列车内的乘客所操作的设备与移动运营商的固定网络之间提供快速、可靠且成本高效的4x4MIMO通信链路。在考虑如下面所列的附图以及随后的详细说明时，将更易于理解本专利技术的这些方面和其它特征、方面和实施方案。附图说明图1A示出了第一MIMO固定通信系统附近的示例性的列车；图1B示出了图1A的示例性列车的示意性剖视图；图2A示出了示例性的分布式天线系统的详情；图2B示出了具有第一MIMO固定通信系统的天线的分布式天线系统的示例性的第一连接方案和沿轨道的最终发射功率的详情；图2C示出了具有第一MIMO固定通信系统的天线的分布式天线系统的示例性的第二连接方案和沿轨道的最终发射功率的详情；图3A示出了第二固定通信系统附近的示例性列车；图3B示出了图3A中的列车的示例性的示意性剖视图；以及图3C示出了图3A所示的第二固定通信系统的变体附近的示例性列车。专利技术详述图1A是示意性地示出在两个固定天线站11-1，11-2之间移动的列车10的俯视图的图。列车10包括机车15和多个车厢，其中示出了车厢C1和C2。列车10正在铁轨19上移动。进一步示出了包括与第一天线系统11-1A通信地耦合的第一收发机11-1B的第一天线站11-1。天线系统11-1A可以生成示例性的第一辐射图，称为RF天线走廊17-1。进一步示出了包括与第二天线系统11-2A通信地耦合的第二收发机11-2B的第二天线站11-2。天线系统11-2A可以生成示例性的第二辐射图，称为RF天线走廊17-2。如图所示，第一辐射图17-1和第二辐射图17-2可以沿轨道19的位于第一天线系统11-1A的位置与第二天线系统11-2A的位置之间的至少部分重叠。车厢C1，C2可以包括内部天线13、信号中继器12、一组天线A1和一组天线A2或类似的用于在每个车厢的内部与外部之间传送信号的设备。该组天线A1可以包括多个天线，将其中两个A11和A12示出为黑点(为清楚图示未标记在C1上)。该组天线2A类似地包括多个天线，将其中两个A21和A22示出为黑点(为清楚图示未标记在C1上)。天线A11和A12分开距离d1。类似地，天线A21和A22分开距离d1。该组天线A1和A2分开距离d2，如天线A12与A22之间的距离d2所示。通常，例如A1的一组天线安装到车辆的关于另一组例如A1的相对侧。通常，天线组A1，A2之间的视线会被列车的弯曲顶部101中断。在图1A中，组A1的天线A11和A12安装到右侧(在行驶方向上)，而组A2的天线A21和A22安装到左侧。信号中继器12通信地耦合到内部天线13以及天线组A1和A2。天线组A1的天线A11，A12可以示出这样的图案分集，天线A12具有有利的接收/发送区域或沿与所述天线A11的有利的接收/发送区域或图案方向不同的、可能相反的方向定向的图案方向。例如以列车10的行驶方向作为参考，天线A11的图案方向可指向列车10的后部，而天线A12的有利的接收/发送区域指向行驶方向。天线组A2的天线A21，A22通常以基本相似的方式配置。因此，存在例如两个配置有指向列车10的前部的有利的接收/发送区域的天线A12，A22以及两个配置有指向列车10的后部的有利的接收和/或发送区域或方向性的天线A11，A21。列车10由机车15供给动力，机车15如图所示与车厢C1，C2机械耦合的并且使得列车10移动或远离沿铁轨19定位的天线站11-1，11-2。天线站11-1，11-2可以能够操作以根据例如诸如通常称为4G，LTE，HSDPA或5G的移动通信标准的一个或多个RF技术来发送和/或接收射频信号。天线站11-1包括收发机11-1B以及天线系统11-1A，该收发机包括用于根据移动通信标准来生成和处理无线电和/或基带信号的适合的逻辑、电路和/或代码。收发机11-1B可以连接到适合的天线系统，例如如下文所述的分布式天线系统(DAS)。在收发机11-1B处接收和/或生成的信号分别通过天线系统11-1A发送/接收。天线系统11-1A可以通常包括一个或多个天线，但是通常可以包括多个天线从而使得与诸如例如对于列车车厢C1，C2所示的示例性的移动收发机系统进行诸如2x2通信的各种多输入多输出(MIMO)通信。例如，天线系统11-1A可以被配置成接收和发送交叉偏振RF信号，即，同时接收和发送不同地偏振(例如，分别水平和垂直或以+/-45度——的两个信号。根据本专利技术的各个实施方案，天线系统11-1A联合如下文所述的另外组的天线还可以适当地配置为支持其它MIMO方案，诸如4x4MIMO。天线系统11-1A可被配置为使得它沿铁轨19有利地接收和发送(或者具有图案方向性)。该有利的接收/发送区域由示例性的RF天线走廊17-1图示出，其也可以被看作是天线系统11-1A的图案的图示。第二天线站11-2沿轨道19与第一天线站11-1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于在车辆(10)与大致沿所述车辆(10)的轨道(19)定位的固定天线站(11‑1，11‑2)之间提供多输入/输出(MIMO)信号信道(s1‑s8)的车载系统，所述系统包括：第一天线组(A1)和第二天线组(A2)，安装到车辆(10)上，每个均包括多个天线(A11，A12，A21，A22)，其中所述第一天线组(A11，A12)大致正交于所述第二天线组(A21，A22)偏振；并且其中所述第一天线组(A1)的至少一个天线(A11)和所述第二天线组(A2)的至少一个天线(A21)具有在与所述第一天线组(A1)的至少第二天线(A12)和所述第二天线组(A2)的至少第二天线(A22)基本相反方向上的天线图案；并且其中所述第一天线组(A1)的至少一个天线(A11)的天线图案和所述第二天线组(A2)的所述至少一个天线(A21)的天线图案定向与所述轨道(19)基本上平行，并且其中所述第一天线组(A1)与第二天线组(A2)之间的视线被中断。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.17 EP 15200896.71.用于在车辆(10)与大致沿所述车辆(10)的轨道(19)定位的固定天线站(11-1，11-2)之间提供多输入/输出(MIMO)信号信道(s1-s8)的车载系统，所述系统包括：第一天线组(A1)和第二天线组(A2)，安装到车辆(10)上，每个均包括多个天线(A11，A12，A21，A22)，其中所述第一天线组(A11，A12)大致正交于所述第二天线组(A21，A22)偏振；并且其中所述第一天线组(A1)的至少一个天线(A11)和所述第二天线组(A2)的至少一个天线(A21)具有在与所述第一天线组(A1)的至少第二天线(A12)和所述第二天线组(A2)的至少第二天线(A22)基本相反方向上的天线图案；并且其中所述第一天线组(A1)的至少一个天线(A11)的天线图案和所述第二天线组(A2)的所述至少一个天线(A21)的天线图案定向与所述轨道(19)基本上平行，并且其中所述第一天线组(A1)与第二天线组(A2)之间的视线被中断。2.如权利要求1所述的系统，其中在操作条件下，所述第一天线组(A1)和所述第二天线组(A2)在顶部水平以下安装到所述车辆(10)的凸形车顶(101)上，使得所述第一天线组(A1，A11，A12)的轴线与所述第二天线组(A2，A21，A22)的轴线近似垂直。3.如前述权利要求中任一项所述的系统，能够作为所述固定天线站(11-1，11-2)与所述天线组(A1，A2)之间的MIMO通信链路进行操作。4.如权利要求3所述的系统，其中所述MIMO通信链路是4x4MIMO通信链路。5.如前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述天线(A11，A12，A21，A22)与中继器(12)耦合并且/或者与所述车辆(10)中的内部天线(13)耦合。6.用于沿轨道(19)发送和接收多输入/输出(MIMO)信号信道(11-1，11-2，11-1’)的固定通信系统，具有多个天线站(11-1，11-2，11-1’)，包括具有第一天线站(11-1)和第二天线站(11-2)，所述第一天线站(11-1)具有用于在操作期间提供在第二天线站(11-2)的方向上沿所述轨道(19)传送四个信号信道(s5-s8)中的前两个信号信道(s5，s6)的第一交叉偏振RF辐射图(17-1)的天线系统(11-1A)，所述第二天线站(11-2)具有用于提供在所述第一天线站的方向上沿所述轨道(19)传送所述四个信号信道(s5-s8)中的另外两个信号信道(s7，s8)的第二交叉偏振RF辐射图(17-2)的天线系统(11-2A)，使得所述天线系统(11-1A，11-2A)的所述第一和第二RF辐射图(17-1，17-2)沿所述轨道(19)的位于所述第一和第二天线站(11-1，11-2)之间的部分重叠。7.如权利要求6所述的固定通信系统，其中所述天线站(11-1，11-2)形成分布式天线系统(20，DAS)的部分。8.如权利要求7所述的固定通信系统，其中所述分布式天线系统(20，DAS)被配置为使得对于通...

【专利技术属性】
技术研发人员：N·贾马利，
申请(专利权)人：瑞士电信公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH