一种增强列车车地无线通信系统接收性能的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种增强列车车地无线通信系统接收性能的装置和方法。其中的装置包括：车载智能可配置反射阵面、控制器和先验信道状态信息寄存器；车载智能可配置反射阵面中设置有多个反射阵元；反射天线阵元，用于反射入射电磁波；先验信道状态信息寄存器，用于预先存储车辆行进路途沿线各位置处对应的先验信道状态信息；控制器，分别与先验信道状态信息寄存器以及车载智能可配置反射阵面中的各个反射天线阵元连接，用于计算和配置各个反射阵元的配置参数，使得整个车载智能可配置反射阵面的合成反射波指向车载接收机的接收天线。应用本发明专利技术可以增强列车车地无线通信系统的接收性能。

A device and method to enhance the receiving performance of train ground wireless communication system

【技术实现步骤摘要】
一种增强列车车地无线通信系统接收性能的装置和方法
本申请涉及列车无线通信
，尤其涉及一种增强列车车地无线通信系统接收性能的装置和方法。
技术介绍
可配置智能反射阵面，又被称作大规模智能反射阵面，由众多的反射阵元单元组成，其中每个反射阵元都可以独立地通过加权系数进行配置，以对瞬时接收到的来波进行改变和反射。通过软件对每个反射阵元的加权系数的配置，反射阵元可以改变来波的相位、幅度、频率甚至是极化方向，使各阵元合成后的反射波汇聚到接收天线上。可配置智能反射阵面通常应用于无线通信系统中，以改善系统的收发性能。通常情况下，可配置智能反射阵面可以布设在墙面，屋顶、广告牌、补盲区等地方。但是，现有技术中的可配置智能反射阵面主要是应用于公网移动蜂窝通信或者无线局域网中，需要在基站或者移动台上采用比较复杂的方法来进行信道估计以及反射波束成型，因此收敛速度较慢。而在铁路运输领域，由于列车通常处于高速运动的状态，因此难以实时估计出信道状态信息，从而导致反射天线方向的准确性差，信号传输的效果不佳。因此，现有技术中的可配置智能反射面不能直接应用于铁路运输车辆上使用，现有技术中也未见有布置在铁路运输车辆上的可配置智能反射阵面。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种增强列车车地无线通信系统接收性能的装置和方法，从而可以大大增强列车车地无线通信系统的接收性能。本专利技术的技术方案具体是这样实现的：一种增强列车车地无线通信系统接收性能的装置，该装置包括：车载智能可配置反射阵面、控制器和先验信道状态信息寄存器和控制器；所述车载智能可配置反射阵面中设置有多个反射阵元；所述反射天线阵元，用于反射入射电磁波；所述先验信道状态信息寄存器，用于预先存储车辆行进路途沿线各位置处对应的先验信道状态信息；所述控制器，分别与先验信道状态信息寄存器以及车载智能可配置反射阵面中的各个反射天线阵元连接，用于根据控制器所在的当前车辆所处的当前位置，从先验信道状态信息寄存器中获取与当前位置对应的先验信道状态信息，并根据所获取的先验信道状态信息，计算得到实时信道状态信息和来波方向，再根据实时信道状态信息计算得到与各个反射阵元对应的加权系数，并根据所对应的加权系数配置各个反射阵元的配置参数，使得整个车载智能可配置反射阵面的合成反射波指向车载接收机的接收天线。较佳的，所述先验信道状态信息包括：服务基站信息和信道状态信息。较佳的，所述控制器用于将从先验信道状态信息寄存器中所获取的先验信道状态信息作为初始值，通过计算得到实时信道状态信息和来波方向。较佳的，所述控制器用于从列车车地无线通信系统获取精确的信道状态信息。较佳的，所述反射阵元的配置参数为反射阵元的反射相位、反射幅值、频率和/或极化方向。较佳的，所述车载智能可配置反射阵面设置在列车车顶。本专利技术还提供了一种增强列车车地无线通信系统接收性能的方法，该方法包括如下步骤：根据当前车辆所处的当前位置，获取与当前位置对应的先验信道状态信息；根据所获取的先验信道状态信息，计算得到实时信道状态信息和来波方向；根据实时信道状态信息计算各个反射阵元对应的加权系数；根据所对应的加权系数配置各个反射阵元的配置参数。较佳的，所述根据当前车辆所处的当前位置，获取与当前位置对应的先验信道状态信息包括：在先验信道状态信息寄存器中预先存储车辆行进路途沿线各位置处对应的先验信道状态信息；控制器根据其所在的当前车辆所处的当前位置，从先验信道状态信息寄存器中获取与当前位置对应的先验信道状态信息。较佳的，控制器将从先验信道状态信息寄存器中所获取的先验信道状态信息作为初始值，通过计算得到实时信道状态信息和来波方向。较佳的，控制器固定配置各个反射阵元的加权系数；或者，控制器固定配置各个反射阵元的反射幅值，并随机配置各个反射阵元的反射相位；或者，控制器最优化配置各个反射阵元的加权系数；或者，控制器随机设置干扰信道的信道系数矩阵，最优化配置各个反射阵元的加权系数；或者，控制器按最大化接收有用信号功率配置各个反射阵元的加权系数；或者，控制器分组配置各个反射阵元的加权系数。如上可见，在本专利技术中的增强列车车地无线通信系统接收性能的装置和方法中，由于控制器可以获取其所在的当前车辆的实时位置，并根据预存的与车辆行进路途沿线各位置处对应的车地传输信道的先验信道状态信息，计算得到实时信道状态信息和来波方向，或者从列车车地无线通信系统基站以及车载接收机(或车载终端)中获取相应的实时信道状态信息，进而根据实时信道状态信息计算得到与各个反射阵元对应的加权系数，并根据所对应的加权系数配置各个反射阵元的配置参数，以控制反射波束的指向、幅度以及极化方向(或者其中之一，或者两两组合)，使得整个车载智能可配置反射阵面的合成反射波的最大幅度方向指向车载接收机的接收天线，从而使得合成后的反射波可以增强车载接收机的接收信干噪比。使用本专利技术的上述技术方案，不需要对信道状态信息进行全局搜索估计，只需利用已知的先验信道状态信息进行限制范围的局部估计即可，因此可以大大降低运算量，波束的跟踪收敛速度快，估计精度高，从而能够在沿线路高速行进的运输车辆上进行实时精确的车地传输信道估计和波达方向估计时具有更快的收敛速度，且具有很高的准确性。所以，使用本专利技术的上述技术方案，可以大大增强列车车地无线通信系统的接收性能。附图说明图1为本专利技术实施例中的增强列车车地无线通信系统接收性能的装置的结构框图。图2为本专利技术实施例中的增强列车车地无线通信系统接收性能的装置的侧视示意图。图3为本专利技术实施例中的增强列车车地无线通信系统接收性能的装置的俯视示意图。图4为本专利技术实施例中的增强列车车地无线通信系统接收性能的方法的流程图。具体实施方式为使本专利技术的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本专利技术作进一步详细的说明。下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能解释为对本专利技术的限制。本
技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。需要说明的是，本专利技术实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本专利技术实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种增强列车车地无线通信系统接收性能的装置，其特征在于，该装置包括：车载智能可配置反射阵面、控制器和先验信道状态信息寄存器；/n所述车载智能可配置反射阵面中设置有多个反射阵元；/n所述反射天线阵元，用于反射入射电磁波；/n所述先验信道状态信息寄存器，用于预先存储车辆行进路途沿线各位置处对应的先验信道状态信息；/n所述控制器，分别与先验信道状态信息寄存器以及车载智能可配置反射阵面中的各个反射天线阵元连接，用于根据控制器所在的当前车辆所处的当前位置，从先验信道状态信息寄存器中获取与当前位置对应的先验信道状态信息，并根据所获取的先验信道状态信息，计算得到实时信道状态信息和来波方向，再根据实时信道状态信息计算得到与各个反射阵元对应的加权系数，并根据所对应的加权系数配置各个反射阵元的配置参数，使得整个车载智能可配置反射阵面的合成反射波指向车载接收机的接收天线。/n

【技术特征摘要】
1.一种增强列车车地无线通信系统接收性能的装置，其特征在于，该装置包括：车载智能可配置反射阵面、控制器和先验信道状态信息寄存器；
所述车载智能可配置反射阵面中设置有多个反射阵元；
所述反射天线阵元，用于反射入射电磁波；
所述先验信道状态信息寄存器，用于预先存储车辆行进路途沿线各位置处对应的先验信道状态信息；
所述控制器，分别与先验信道状态信息寄存器以及车载智能可配置反射阵面中的各个反射天线阵元连接，用于根据控制器所在的当前车辆所处的当前位置，从先验信道状态信息寄存器中获取与当前位置对应的先验信道状态信息，并根据所获取的先验信道状态信息，计算得到实时信道状态信息和来波方向，再根据实时信道状态信息计算得到与各个反射阵元对应的加权系数，并根据所对应的加权系数配置各个反射阵元的配置参数，使得整个车载智能可配置反射阵面的合成反射波指向车载接收机的接收天线。


2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述先验信道状态信息包括：服务基站信息和信道状态信息。


3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：
所述控制器用于将从先验信道状态信息寄存器中所获取的先验信道状态信息作为初始值，通过计算得到实时信道状态信息和来波方向。


4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：
所述控制器用于从列车车地无线通信系统获取精确的信道状态信息。


5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：
所述反射阵元的配置参数为反射阵元的反射相位、反射幅值、频率和/或极化方向。


6.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：马征，吴彦良，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川;51