一种用于真空管道磁悬浮车地无线通信的分集接收方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于真空管道磁悬浮车地无线通信的分集接收方法及系统。本发明专利技术使用多路天线接收实现空间分集，通过低噪放处理以及二次变频对信号进行调理，得到中频信号基于电平幅值对其采样，以电平幅值的采样值作为选择依据，对中频信号进行选择性合并，实现了改善接收信号的多径效应现象，提高接受信号质量，同时系统装置结构简单，制作成本低，易于制造与投入应用。造与投入应用。造与投入应用。

【技术实现步骤摘要】
一种用于真空管道磁悬浮车地无线通信的分集接收方法及系统


[0001]本专利技术涉及无线通信
，特别涉及一种用于真空管道磁悬浮车地无线通信的分集接收方法和系统。

技术介绍

[0002]由于列车运行于密闭管道中，无线电信号会产生较为频繁的反射、折射现象，使得接收信号是由来自不同路径的信号组合，各个路径延时不同，导致合并信号的幅度是起伏的，容易产生无规则的随机衰落，引发多径效应。除此之外，低真空管道高速磁悬浮列车相比开放环境中的磁悬浮列车，运行速度更快，列车的高速移动会引起时变多普勒频移，进而在不同路径上引入随机频率调制，引发接收信号的周期性衰落，进一步加重多径效应。
[0003]目前国内外多采用分集合并技术来改善车地无线通信系统中接收信号衰落的情况，分集方式有空间分集、极化分集、角度分集、频率分集等方式，合并则有选择性合并、最大比率合并和等增益合并。
[0004]在分集技术中，空间分集利用空间上相互独立的天线组同时接收发射信号，获得多个独立衰落的信道，通过多信道间信息互补获得分集增益。对于空间分集而言，分集支路数M越大，分集的效果越好。但当M较大时，分集的复杂性增加，分集的增益的增加随着M的增大而变得缓慢。极化分集则是利用两个在同一地点极化方向相互正交的天线发出的信号呈现出不相关的衰落特性，利用这一特点，在发端同一地点分别装上垂直极化和水平极化天线，在接收端同一位置也分别装上垂直极化和水平极化天线，就可得到两路衰落特性不相关的信号。极化分集可以看作是空间分集的特殊情况。这种方法的优点是比较紧凑，节省空间，缺点是由于发射功率要分配到两幅天线上去，信号功率将有3dB的损失。角度分集则是在接收端，采用方向性天线，分别指向不同的信号到达方向，则每个方向性天线接收到的多径信号是不相关的。频率分集是将要传输的信息分别以不同的载频发射出去，只要载频之间的间隔大于相干带宽，那么在接收端就可以得到衰落特性不相关的信号。该方法可以减少天线数目，但要占更多的频率资源。
[0005]在合并技术中，最大比率合并方式性能最佳，能够充分利用多路信号的冗余信息，对各种信道环境都能适应，特别是可以将信噪比严重恶化的各支路信号合并成信噪比可以接受的有用信号。但是最大比率合并需要实时分析各路信号的信噪比，设备相对复杂，同时对信道估计器的可靠性要求也较高，错误的估计将导致严重的传输性能下降。等增益合并方式性能较最大比合并方式次之，设备相对较简单，但是其性能是在各支路信噪比相差较小时达到。当一路信号严重衰落或被遮挡的极端情况下，由于弱的一路信号的噪声被充分放大参与合并，反而导致等增益合并后的信噪比比单个支路还要差，故适用范围非常有限。选择性合并方式性能相比前两种合并方式较差，不能充分利用各通道的冗余信息。但算法可靠，设备简单，应用较成熟。
[0006]公开号为CN106357308A，名为“一种基于空间分集和位置分集相结合的接收方法
及系统”的中国专利公开了一种利用多个接收通道分别接收列车前后两个基站的毫米波信号，经信号解调后进行同频接收分集形成两路信号，基于两个车载控制单元进行分集接收的方法。但是本专利技术是首先利用分集接收方法，经变频后采集信号数据帧的电平幅值，其次再利用选择性合并以电平幅值的采样值作为选择依据，对信号进行筛选后输出。两种方案的实现方法及系统均不一样，所能达到的有益效果也有差异。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于克服现有技术中所存在的接收信号衰落引发多径效应的不足，提供一种用于真空管道磁悬浮车地无线通信的分集接收方法和系统，通过空间分集方式，对接收到的信号进行选择性合并，管道高速车地无线通信系统的信号衰落得到明显抑制。
[0008]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了以下技术方案：
[0009]一种用于真空管道磁悬浮车地无线通信的分集接收方法，其特征在于，所述方法包括：
[0010]步骤101，通过N幅天线独立接收基站发出的同一信号，获得N路独立信号，其中N是大于或等于2的整数；
[0011]步骤102，对N路独立信号进行信号调理，得到N路中频信号；
[0012]步骤103，对N路中频信号进行AD采样和延时处理，得到每路中频信号的信号数据帧及每帧的电平幅值采样值；
[0013]步骤104，选择电平幅值采样值最大的信号数据帧，将该信号数据帧所对应的中频信号作为目标中频信号，并输出；
[0014]步骤105，重复步骤101～104，持续输出目标中频信号。
[0015]优选地，一种用于真空管道磁悬浮车地无线通信的分集接收方法中，所述信号调理采用低噪声放大器对接收到的N路独立信号进行放大处理。
[0016]优选地，一种用于真空管道磁悬浮车地无线通信的分集接收方法中，基于低噪声放大器放大后的信号，利用二次变频得到中频信号。
[0017]优选地，一种用于真空管道磁悬浮车地无线通信的分集接收方法中，所述 AD采样是当检测到每路中频信号的信号数据帧的高电平帧时，对其电平幅值进行采样。
[0018]优选地，一种用于真空管道磁悬浮车地无线通信的分集接收方法中，对电平幅值的采样值进行延时处理，延时量为τ，τ取一个数据帧的长度。
[0019]优选地，一种用于真空管道磁悬浮车地无线通信的分集接收方法中，输入选择性合并模块的电平幅值采样值和中频信号之间存在延时关系，利用上一帧的电平幅值采样值去选择下一帧的中频信号。
[0020]一种用于真空管道磁悬浮车地无线通信的分集接收系统，其特征在于，所述系统包括：
[0021]分集接收模块，包括N幅天线，分别架设在列车车体上，用于独立接收基站发出的同一信号，得到N路独立信号，其中N是大于或等于2的整数；
[0022]信号调理模块，用于对N路独立信号进行信号调理，以得到N路中频信号；
[0023]AD采样和延时模块，用于对N路中频信号进行AD采样和延时处理，得到每路中频信号的信号数据帧及每帧的电平幅值采样值；
[0024]选择性合并模块，包括数字信号处理单元，用于选择电平幅值采样值最大的信号数据帧，将该信号数据帧所对应的中频信号作为目标中频信号，并输出。
[0025]优选地，一种用于真空管道磁悬浮车地无线通信的分集接收系统中，所述N 幅天线分别架设在列车的车头和车尾。
[0026]优选地，一种用于真空管道磁悬浮车地无线通信的分集接收系统中，所述N 幅天线，N取值为4，列车的车头和车尾各两个。
[0027]优选地，一种用于真空管道磁悬浮车地无线通信的分集接收系统中，所述车头和车尾天线间的间距为d1，d1取λ/4的奇数倍长度，其中λ为所述信号波长。
[0028]综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术至少具有以下有益效果：
[0029]本专利技术采用空间分集方式，通过多路天线接收信号，以信号数据帧电平幅值的采样值作为选择依据，对接收到的信号进行选择性合并，充分利用多路信道的冗余信息，一方面抑制低真空管道环境下高速磁悬浮车地无线通信中的多径本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于真空管道磁悬浮车地无线通信的分集接收方法，其特征在于，所述方法包括：步骤101，通过N幅天线独立接收基站发出的同一信号，获得N路独立信号，其中N是大于或等于2的整数；步骤102，对N路独立信号进行信号调理，得到N路中频信号；步骤103，对N路中频信号进行AD采样和延时处理，得到每路中频信号的信号数据帧及每帧的电平幅值采样值；步骤104，选择电平幅值采样值最大的信号数据帧，将该信号数据帧所对应的中频信号作为目标中频信号，并输出；步骤105，重复步骤101～104，持续输出目标中频信号。2.根据权利要求1所述的一种用于真空管道磁悬浮车地无线通信的分集接收方法，其特征在于，步骤102中，所述信号调理采用低噪声放大器对接收到的N路独立信号进行放大处理。3.根据权利要求2所述的一种用于真空管道磁悬浮车地无线通信的分集接收方法，其特征在于，基于低噪声放大器放大后的信号，利用二次变频得到中频信号。4.根据权利要求1所述的一种用于真空管道磁悬浮车地无线通信的分集接收方法，其特征在于，步骤103中，所述AD采样是当检测到每路中频信号的信号数据帧的高电平帧时，对其电平幅值进行采样。5.根据权利要求1所述的一种用于真空管道磁悬浮车地无线通信的分集接收方法，其特征在于，步骤103中，对电平幅值采样值进行延时处理，延时量为τ，τ取一个数据帧的长度。6.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：虞凯，韦道准，谢联莲，杨捷，李廷军，庞雪春，杨岗，陈昳，王学林，王业立，王富斌，刘孜学，苏恺，
申请(专利权)人：中铁二院工程集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：