一种基于车载中继器的高铁5G通信系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于车载中继器的高铁5G通信系统，涉及5G通信技术领域，该系统沿着高铁轨道的各个5G小区的广播信道波束的波束方向通过波束赋形分别指向与相邻的5G小区之间的切换带，第一个5G小区根据车载中继器上报的行驶方向标识向行驶方向的下一个5G小区发送激活指示，使其激活指向这两个5G小区切换带的广播信道波束，完成业务切入流程之后下一个5G小区去激活广播信道波束并通知行驶方向的再下一个5G小区，依次继续，该系统向切换带赋形广播波束便于车载中继系统快速测量和切换，广播信道波束只在列车到达该小区之前被激活，从而降低对其他非5G车载系统用户的干扰，并可以有效节电。

【技术实现步骤摘要】
一种基于车载中继器的高铁5G通信系统
本专利技术涉及5G通信
，尤其是一种基于车载中继器的高铁5G通信系统。
技术介绍
高速铁路是无线蜂窝通信的重要场景。在高铁列车中用户数量集中，且具有高价值和高需求的特征。在目前的高铁覆盖方案中，专网基站通常使用宏站视距传播。因为高铁运行速度快且列车车身对无线信号的衰减较高(20～30dB)，经常会出现切换失败或连接质量差的问题。针对以上问题，业界提出了固定中继的方案(如CN102082713B、CN106899984B等)，也即在高速移动的车体上部署车载中继站，用来增强车体内的信号质量，也可以通过群切换来减少用户设备的切换次数和位置更新次数，从而提升用户感知。目前随着5G技术的发展，其被逐渐引入高铁场景下，5GNR使用的频段以3.5GHz为主，传播和穿透损耗比原LTE的频段更大，5GNR改进了LTE的宽波束广播机制，采用窄波束时分轮询扫描覆盖整个小区的机制，广播波束最多设计为N个方向固定的窄波束，通过在不同时刻发送不同的窄波束完成小区的广播波束覆盖，用户设备通过扫描每个窄波束获得最优波束，完成同步和系统消息解调。在在5G高铁场景下，当使用车载中继器时，由于高铁移动速度较快，在车载中继站快读移动时无线信道时变非常快，很难快速捕捉并及时跟踪到时分发送的窄波束，但如果回退至LTE宽波束的广播机制，则会明显降低覆盖水平，导致5GNR的广播波束轮询扫描机制并不能完全适用于5G高铁场景。
技术实现思路
本专利技术人针对上述问题及技术需求，提出了一种基于车载中继器的高铁5G通信系统，本专利技术的技术方案如下：一种基于车载中继器的高铁5G通信系统，该系统包括：沿着高铁轨道间隔设置的5G地面站所形成的若干个5G小区，相邻两个5G小区的覆盖范围的重合区域形成切换带，各个5G小区的广播信道波束的波束方向通过波束赋形分别指向与相邻的5G小区之间的切换带；当高铁停靠在第i个5G小区覆盖范围内的始发站时，第i个5G小区按照波束扫描机制发送广播信息，高铁搭载的车载中继器根据第i个5G小区的广播信息接入第i个5G小区进行数据通信并上报行驶方向标识，行驶方向标识用于指示高铁的行驶方向，i为参数且i的起始值为1；第i个5G小区根据行驶方向标识向第i+1个5G小区发送激活标识，第i+1个5G小区在接收到第i个5G小区发送的激活标识后激活目标广播信道波束，第i+1个5G小区是第i个5G小区在高铁的行驶方向上的相邻的5G小区，目标广播信道波束是第i+1个5G小区的指向与第i个5G小区之间的切换带的广播信道波束；高铁搭载的车载中继器在高铁行驶到第i个5G小区与第i+1个5G小区之间的切换带时接收到第i+1个5G小区通过目标广播信道波束发送的广播信息并接入第i+1个5G小区，车载中继器接入后，第i+1个5G小区去激活目标广播信道波束并向第i+2个5G小区发送激活标识；令i＝i+1，并再次执行第i+1个5G小区在接收到第i个5G小区发送的激活标识后激活目标广播信道波束的步骤。其进一步的技术方案为，各个5G小区分别维护并存储各自对应的广播邻区表并根据广播邻区表工作：位于高铁行程区间第一端的5G小区的广播邻区表存储有其第一方向上的相邻小区的小区标识及其对应的第一方向标识，位于高铁行程区间第二端的5G小区的广播邻区表存储有其第二方向上的相邻小区的小区标识及其对应的第二方向标识；其他各个5G小区的广播邻区表分别存储第一邻区信息和第二邻区信息，第一邻区信息包括其第一方向的相邻小区的小区标识、第一方向标识及第一波束状态标识，第二邻区信息包括其第二方向的相邻小区的小区标识、第二方向标识及第二波束状态标识；其中，第一波束状态标识用于指示第一广播信道波束是否被激活，第二波束状态标识用于指示第二广播信道波束是否被激活，5G小区的第一广播信道波束指向与其第一方向上相邻的5G小区之间的切换带、第二广播信道波束指向与其第二方向上相邻的5G小区之间的切换带；其中，第一方向是高铁行程区间第一端指向第二端的方向，第二方向是高铁行程区间第二端指向第一端的方向；行驶方向标识为第一方向标识、高铁的行驶方向为第一方向，或者，行驶方向标识为第二方向标识、高铁的行驶方向为第二方向。其进一步的技术方案为，第一个5G小区根据行驶方向标识向第二个5G小区发送激活标识，包括：第一个5G小区查询自己的广播邻区表确定与行驶方向标识指示的行驶方向对应的小区标识得到第二个5G小区的小区标识；第一个5G小区根据第二个5G小区的小区标识向第二个5G小区发送激活标识。其进一步的技术方案为，第i+1个5G小区在接收到第i个5G小区发送的激活标识后激活目标广播信道波束，包括：第i+1个5G小区在接收到激活标识时还接收到第i个5G小区的小区标识，则第i+1个5G小区查询自己的广播邻区表确定第i个5G小区的小区标识对应的方向标识为第一方向标识或第二方向标识；若确定第i个5G小区的小区标识对应第一方向标识，则第i+1个5G小区激活第一广播信道波束作为目标广播信道波束；若确定第i个5G小区的小区标识对应第二方向标识，则第i+1个5G小区激活第二广播信道波束作为目标广播信道波束。其进一步的技术方案为，5G小区的第一广播信道波束和第二广播信道波束默认处于去激活状态，且广播邻区表中对应的第一波束状态标识和第二波束状态标识均默认指示未激活；则当第i+1个5G小区激活第一广播信道波束或第二广播信道波束作为目标广播信道波束，第i+1个5G小区将自己的广播邻区表中对应的波束状态标识由指示未激活切换为指示激活。其进一步的技术方案为，目标广播信道波束为第一广播信道波束或第二广播信道波束，且目标广播信道波束对应的波束状态标识指示激活，相应的另一个广播信道波束对应的波束状态标识指示未激活；则第i+1个5G小区去激活目标广播信道波束并向第i+2个5G小区发送激活标识，包括：第i+1个5G小区去激活目标广播信道波束，查询自己的广播邻区表中指示未激活的波束状态标识所对应的小区标识得到第i+2个5G小区的小区标识；第i+1个5G小区根据第i+2个5G小区的小区标识向第i+2个5G小区发送激活标识；第i+1个5G小区将目标广播信道波束对应的波束状态标识复位为指示未激活。本专利技术的有益技术效果是：本申请公开了一种基于车载中继器的高铁5G通信系统，该系统向切换带赋形广播波束，相较于目前常规的波束轮询的扫描机制，便于车载中继系统快速测量和切换。该广播波束只在列车到达该小区之前被激活，从而降低对其他非5G车载系统用户的干扰，并可以有效节电。附图说明图1是本申请的高铁5G通信系统的5G小区的分布示意图。图2是本申请的高铁5G通信系统的5G小区的波束赋形示意图。图3是本申请的高铁5G通信系统的工作流程示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做进一步说明。本申请公开了一种本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于车载中继器的高铁5G通信系统，其特征在于，所述系统包括：沿着高铁轨道间隔设置的5G地面站所形成的若干个5G小区，相邻两个5G小区的覆盖范围的重合区域形成切换带，各个5G小区的广播信道波束的波束方向通过波束赋形分别指向与相邻的5G小区之间的切换带；/n当高铁停靠在第i个5G小区覆盖范围内的始发站时，第i个5G小区按照波束扫描机制发送广播信息，所述高铁搭载的车载中继器根据第i个5G小区的广播信息接入所述第i个5G小区进行数据通信并上报行驶方向标识，所述行驶方向标识用于指示高铁的行驶方向，i为参数且i的起始值为1；/n所述第i个5G小区根据所述行驶方向标识向第i+1个5G小区发送激活标识，所述第i+1个5G小区在接收到第i个5G小区发送的所述激活标识后激活目标广播信道波束，第i+1个5G小区是第i个5G小区在高铁的行驶方向上的相邻的5G小区，目标广播信道波束是第i+1个5G小区的指向与第i个5G小区之间的切换带的广播信道波束；/n所述高铁搭载的车载中继器在所述高铁行驶到第i个5G小区与所述第i+1个5G小区之间的切换带时接收到第i+1个5G小区通过目标广播信道波束发送的广播信息并接入所述第i+1个5G小区，所述车载中继器接入后，所述第i+1个5G小区去激活所述目标广播信道波束并向第i+2个5G小区发送激活标识；/n令i＝i+1，并再次执行所述第i+1个5G小区在接收到第i个5G小区发送的所述激活标识后激活目标广播信道波束的步骤。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于车载中继器的高铁5G通信系统，其特征在于，所述系统包括：沿着高铁轨道间隔设置的5G地面站所形成的若干个5G小区，相邻两个5G小区的覆盖范围的重合区域形成切换带，各个5G小区的广播信道波束的波束方向通过波束赋形分别指向与相邻的5G小区之间的切换带；
当高铁停靠在第i个5G小区覆盖范围内的始发站时，第i个5G小区按照波束扫描机制发送广播信息，所述高铁搭载的车载中继器根据第i个5G小区的广播信息接入所述第i个5G小区进行数据通信并上报行驶方向标识，所述行驶方向标识用于指示高铁的行驶方向，i为参数且i的起始值为1；
所述第i个5G小区根据所述行驶方向标识向第i+1个5G小区发送激活标识，所述第i+1个5G小区在接收到第i个5G小区发送的所述激活标识后激活目标广播信道波束，第i+1个5G小区是第i个5G小区在高铁的行驶方向上的相邻的5G小区，目标广播信道波束是第i+1个5G小区的指向与第i个5G小区之间的切换带的广播信道波束；
所述高铁搭载的车载中继器在所述高铁行驶到第i个5G小区与所述第i+1个5G小区之间的切换带时接收到第i+1个5G小区通过目标广播信道波束发送的广播信息并接入所述第i+1个5G小区，所述车载中继器接入后，所述第i+1个5G小区去激活所述目标广播信道波束并向第i+2个5G小区发送激活标识；
令i＝i+1，并再次执行所述第i+1个5G小区在接收到第i个5G小区发送的所述激活标识后激活目标广播信道波束的步骤。


2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，各个5G小区分别维护并存储各自对应的广播邻区表并根据所述广播邻区表工作：
位于所述高铁行程区间第一端的5G小区的广播邻区表存储有其第一方向上的相邻小区的小区标识及其对应的第一方向标识，位于所述高铁行程区间第二端的5G小区的广播邻区表存储有其第二方向上的相邻小区的小区标识及其对应的第二方向标识；
其他各个5G小区的广播邻区表分别存储第一邻区信息和第二邻区信息，所述第一邻区信息包括其所述第一方向的相邻小区的小区标识、第一方向标识及第一波束状态标识，所述第二邻区信息包括其所述第二方向的相邻小区的小区标识、第二方向标识及第二波束状态标识；其中，所述第一波束状态标识用于指示第一广播信道波束是否被激活，所述第二波束状态标识用于指示第二广播信道波束是否被激活，5G小区的所述第一广播信道波束指向与其所述第一方向上相邻的5G小区之间的切换带、第二广播信道波束指向与其所述第二方向上相邻的5G小区之间的切换带；
其中，所述第一方向是所述高铁行程区间第一端指向第二端的方向，所述第二方向是所述高铁行程区间第...

【专利技术属性】
技术研发人员：牟宁，肖颖，王振玲，
申请(专利权)人：无锡职业技术学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32