【技术实现步骤摘要】
本申请涉及通信，尤其涉及一种高铁5g网络覆盖增强方法、装置、设备及存储介质。
技术介绍
1、当前应用的铁路综合数字通信系统(global system of mobile communicationfor railway,gsm-r)和正在标准化的下一代铁路数字通信系统(long term evolutionfor railway,lte-r)均为窄带通信系统，可实现传输速率分别为千比特率(kbps)量级和兆比特率(mbps)量级，难以承载旅客的宽带移动通信业务需求。另外，由于列车车体多采用不锈钢、合金等金属全封闭式的结构，无论是gsm-r还是lte-r，均为传统的车内用户直接与车外基站直接通信的架构，使得外部无线信号在车体中的穿透损耗较大，令信号的覆盖成为问题；并且，由于高铁移动速率高等特点，因此，对于高铁场景的覆盖问题成为5g网络覆盖场景中最难解决的问题之一。
2、为解决这一问题，现有的高铁网络覆盖方法采用提高5g网络站点密度来提升高铁5g网络覆盖效果，但该方法投资大、效果低。目前，也有高铁网络覆盖方法通常采用移动中继技术，也就是通过部署有线连接的车顶外部移动中继和车厢内的接入单元来构建车外和车内的通信链路，避免信号穿透损耗。但由于信道质量不对等，车内与车外可实现的通信速率存在木桶效应，多跳传输过程中会引入额外噪声且车厢内外信号存在干扰。
技术实现思路
1、本申请提供一种高铁5g网络覆盖增强方法、装置、设备及存储介质，用以解决现有高铁网络覆盖技术由于信道质量不对等，
2、第一方面，本申请提供一种高铁5g网络覆盖增强方法，包括：
3、基于双层透明动态超表面tdm车窗玻璃、车厢外基站和车厢内的通信用户构建高铁车厢通信系统模型，其中，所述高铁车厢通信系统模型中各通信用户仅关联有唯一的tdm车窗玻璃，各tdm车窗玻璃仅关联有唯一的基站；
4、获取所述高铁车厢通信系统模型中的信道信息，所述信道信息为通过波束赋形引入相位偏移的车厢信道信息，基于所述信道信息计算信干噪比；
5、确认所述高铁车厢通信系统模型中的通信速率目标，基于所述通信速率目标和所述信干噪比构建非凸优化问题；
6、对所述非凸优化问题进行转化并进行求解，获取tdm车窗玻璃、基站和车厢内的通信用户之间的关联策略。
7、可选地，如上所述的方法，所述信道信息包括车厢外基站到tdm车窗玻璃的第一信道信息和所述tdm车窗玻璃到用户的第二信道信息，所述获取所述高铁车厢通信系统模型中的信道信息，包括：
8、基于预设的铁路沿线先验信道特征和列车移动规律预测所述高铁车厢通信系统模型中时变的多普勒频移量；
9、将所述多普勒频移量插入第一信道，获取第一信道信息；
10、利用导频反馈信号获取第二信道信息。
11、可选地，如上所述的方法，所述基于所述信道信息计算信干噪比，包括：
12、基于所述第一信道信息和所述第二信道信息计算用户通过tdm车窗玻璃从目标基站接收到的目标信号；
13、基于所述第一信道信息和所述第二信道信息计算非目标基站的干扰信号；
14、根据目标信号和所述干扰信号计算信干噪比。
15、可选地，如上所述的方法，所述基于所述第一信道信息和所述第二信道信息计算用户通过tdm车窗玻璃从目标基站接收到的目标信号，包括：
16、根据预先对tdm的元素划分，计算tdm上各元素的相移，基于所述各元素的相移获得tdm的投射矩阵；
17、基于各tdm车窗玻璃与目标基站的关联关系、所述目标基站对应的第一信道信息、所述第二信道信息和所述tdm的投射矩阵计算目标信号。
18、可选地，如上所述的方法，所述高铁车厢通信系统模型中各信道均为独立的瑞丽衰落信道，各信道的信道信息中包括信道有效功率，所述信道有效功率通过信道距离计算得到。
19、可选地，如上所述的方法，所述对所述非凸优化问题进行转化并进行求解，包括：
20、对所述非凸优化问题进行随机因素消除和约束松弛处理，获得处理后的优化问题；
21、采用连续凸近似算法对所述处理后的优化问题进行求解。
22、可选地，如上所述的方法，所述对所述非凸优化问题进行随机因素消除和约束松弛处理，获得处理后的优化问题，包括：
23、根据信道硬化效应，对所述非凸优化问题中的信干噪比进行随机因素消除，获得目标函数形式的信干噪比，将所述目标函数形式的信干噪比替换至所述非凸优化问题中，获得中间优化问题；
24、对所述中间优化问题进行整数约束的松弛处理，获得处理后的优化问题。
25、第二方面，本申请提供一种高铁5g网络覆盖增强装置，包括：
26、模型构建模块，用于基于双层透明动态超表面tdm车窗玻璃的数量、车厢外基站数量和车厢内的通信用户数量构建高铁车厢通信系统模型，其中，所述高铁车厢通信系统模型中各通信用户仅关联有唯一的tdm车窗玻璃，各tdm车窗玻璃仅关联有唯一的基站；
27、信干噪比计算模块，用于获取所述高铁车厢通信系统模型中的信道信息，所述信道信息为通过波束赋形引入相位偏移的，基于所述信道信息计算信干噪比；
28、非凸优化问题构建模块，用于确认所述高铁车厢通信系统模型中的通信速率目标，基于所述通信速率目标和所述信干噪比构建非凸优化问题；
29、策略获取模块，用于对所述非凸优化问题进行转化并进行求解，获取tdm车窗玻璃、基站和车厢内的通信用户之间的关联策略。
30、第三方面，本申请提供了一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机执行指令，所述处理器执行所述计算机执行指令时实现上述第一方面中任一项所述的高铁5g网络覆盖增强方法。
31、第四方面，本申请提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面中任一项所述的高铁5g网络覆盖增强方法。
32、本申请提供的一种高铁5g网络覆盖增强方法、装置、设备及存储介质，通过基于双层透明动态超表面tdm车窗玻璃的数量、车厢外基站数量和车厢内的通信用户数量构建高铁车厢通信系统模型，其中，所述高铁车厢通信系统模型中各通信用户仅关联有唯一的tdm车窗玻璃，各tdm车窗玻璃仅关联有唯一的基站；获取所述高铁车厢通信系统模型中的信道信息，所述信道信息为通过波束赋形引入相位偏移的车厢信道信息，基于所述信道信息计算信干噪比；确认所述高铁车厢通信系统模型中的通信速率目标，基于所述通信速率目标和所述信干噪比构建非凸优化问题；对所述非凸优化问题进行转化并进行求解，获取tdm车窗玻璃、基站和车厢内的通信用户之间的关联策略，通过透明动态超表面作为车窗玻璃，通过毫米波信号的透射实现本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高铁5G网络覆盖增强方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述信道信息包括车厢外基站到TDM车窗玻璃的第一信道信息和所述TDM车窗玻璃到用户的第二信道信息，所述获取所述高铁车厢通信系统模型中的信道信息，包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述信道信息计算信干噪比，包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一信道信息和所述第二信道信息计算用户通过TDM车窗玻璃从目标基站接收到的目标信号，包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述高铁车厢通信系统模型中各信道均为独立的瑞丽衰落信道，各信道的信道信息中包括信道有效功率，所述信道有效功率通过信道距离计算得到。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述非凸优化问题进行转化并进行求解，包括：
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述对所述非凸优化问题进行随机因素消除和约束松弛处理，获得处理后的优化问题，包括：
8.一种高铁5G网络覆盖增强装置，其特征
9.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器，以及与所述处理器通信连接的存储器；
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，所述计算机执行指令被处理器执行时用于实现如权利要求1至7任一项所述的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种高铁5g网络覆盖增强方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述信道信息包括车厢外基站到tdm车窗玻璃的第一信道信息和所述tdm车窗玻璃到用户的第二信道信息，所述获取所述高铁车厢通信系统模型中的信道信息，包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述信道信息计算信干噪比，包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一信道信息和所述第二信道信息计算用户通过tdm车窗玻璃从目标基站接收到的目标信号，包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述高铁车厢通信系统模型中各信道均为独立的瑞丽衰落信道，各信道的信道信...
【专利技术属性】
技术研发人员：申凌峰，张千坤，陈任翔，南作用，马广辉，朱悦，王亚，钟志刚，
申请(专利权)人：中国联合网络通信集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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