1.本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种基于多点传输的高速铁路车载终端通信方法。
背景技术：2.随着社会的发展，人们对通信技术的要求越来越高，新一代通信技术不仅要解决人与人通信，为用户提供增强现实、虚拟现实、超高清(3d)视频等更加身临其境的极致业务体验，更要解决人与物、物与物通信问题，满足移动医疗、车联网、智能家居、工业控制和环境监测等物联网应用需求。并且，新一代通信技术将渗透到经济社会的各行业各领域，成为支撑经济社会数字化、网络化、智能化转型的关键新型基础设施。在这样的背景下，第五代移动通信技术应运而生(5g)。5g通信支持embb、urllc和海量连接三大业务，特别针对5g垂直行业业务的支持，促使5g通信掀起新的研究和产业化热潮。然而，应用场景和环境种类的增加对通信技术的发展提出了新的挑战。其中，面向高速铁路场景，如何解决快速移动下的高速无线传输，成为重要的技术问题。
3.在高速移动情况下，无线通信终端随列车相对地面高速移动，快速通过单一无线小区的覆盖范围。为保证无线通信的持续性，必须支持快速的小区切换。
4.传统的手机终端直接与基站连接的组网方式，由手机终端向基站直接发起接入请求，建立连接后，通过邻区测量和小区重选机制确定目标切换小区，手机终端向目标小区发起接入请求，请求被接受后，手机终端与当前服务小区断开连接，与目标小区建立新的连接，从而实现业务的连续性保证。
5.传统的切换方法在高速移动场景下，面临切换选择时间长、频繁切换等问题。同时，由于列车内乘客人数众多，同时发起切换的用户数多，容易产生信令风暴，随机接入的冲突概率大，接入成功率和切换成功率均难以保障。
6.为应对高速移动场景上述问题，另外一种组网方式被同时考虑。即在高速铁路车厢上安置无线通信cpe(customerpremiseequipment，用户前置设备)，车厢内的手机终端直接与cpe建立连接。cpe与地面上部署的无线通信基站连接。一个车厢内的全部手机终端可视为一个总体与无线通信基站连接，减少控制信令占用。同时，地面上部署的无线通信基站，采取射频拉远的方式部署，在相邻的站址部署的rru(radioremoteunit，射频拉远单元)连接至相同的bbu(basebandunit，基带处理单元)组成一个逻辑小区，从而减少切换次数。但是组成逻辑小区的数量需要限制，过多数量的rru组成的逻辑小区存在容量受限的风险。
7.目前，现有技术中的高速移动场景下的无线通信方法面临切换频繁且选择时间长、通信质量无法保证等问题，无法很好地满足列车内众多乘客的通信需求。而改进的cpe组网方式，组成逻辑小区的数量需要限制，存在容量受限的风险。
技术实现要素：8.本发明的实施例提供了一种基于多点传输的高速铁路车载终端通信方法，以提高
高速铁路车载终端的通信质量。
9.为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。
10.一种基于多点传输的高速铁路车载终端通信方法，包括：
11.将用户前置设备cpe设置在高速铁路的车厢上，车厢内的所有手机终端与cpe建立无线连接，在每节车厢中部署分布式天线，cpe与至少一个das无线连接，das与地面部署的基站无线通信连接，多个组成分布式天线系统das；
12.基站发射的无线信号经过空间中的无线通信链路，传到车厢上部署的分布式天线系统das的天线，再由天线传到cpe，再由cpe设备将无线信号转化为wifi信号，传至车厢内的用户终端ue，完成车厢内的无线信号覆盖。
13.优选地，所述基站包括射频拉远单元rru、基带处理单元bbu和天线，一个bbu设备连接一个rru设备，一个bbu设备连接多个rru设备，每个rru设备连接一个天线，该天线再与das无线连接。
14.优选地，所述基站包括rru、bbu和天线，一个bbu设备连接一个rru设备，每个rru设备连接一个天线，该天线再与das无线连接。
15.优选地，所述基站包括rru、bbu和天线，在相邻车厢的连接位置部署das，cpe与其所在车厢中的das无线连接，一个bbu设备连接一个rru设备，每个rru设备连接一个天线，该天线再与das无线连接。
16.由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供了一种基于多点传输的高速铁路车载终端通信装置与方法，主要利用多点传输技术形成高速铁路车载终端的组网，通过设计车载终端与通信基站之间的通信机制，来解决高速铁路场景下列车高速移动带来的无线通信频繁切换及容量保证问题，提高通信质量。
17.本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本发明实施例提供的一种基于多点传输的高速铁路车载终端通信方法的实现原理图；
20.图2为本发明实施例提供的一种基于多点传输的高速铁路车载终端通信方法的信号传输流程图；
21.图3为本发明实施例提供的一种基于多点传输的高速铁路车载终端通信方法的备选方案一示意图；
22.图4为本发明实施例提供的一种基于多点传输的高速铁路车载终端通信方法的备选方案二示意图。
具体实施方式
23.下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式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方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
24.本技术领域技术人员可以理解，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，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，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任一单元和全部组合。
25.本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
26.为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。
27.本发明实施例提出在车载终端上增加多点传输支持，形成车载终端与多个地面部署的无线基站之间的容量提升。以现有的cpe组网方式为基础，增加das(distributedantennasystem，分布式天线)，在每节车厢位置部署das，从而实现单个cpe设备在线状的铁路线方向上存在多个trp(transmitting receiving point，天线收发点)。并且相对应的，在地面部署的无线基站设备，每个站点的天线也支持多点传输(multi-trp)。该方案最终可以形成cpe与无线基站设备之间进行多点传输的组网环境，采取多点传输技术，达到增强cpe设备与无线基站设备之间传输链路总容量的目的。同时，由于cpe设备在多节车厢上部署das，因此相比现有的cpe方案，可以进一步减少切换的频次，从而更好的保障通信的连续性。das由在不同位置的天线组成。
28.图1为本发明实施例提供的一种基于多点传输的高速铁路车载终端通信方法的实现原理图，本发明采用车载cpe方式组网，将cpe设备设置在车厢上，比如，设置在车厢顶端。车厢内部全部的手机终端业务可视为一个总体，由该cpe设备承载并与地面部署的无线通信基站进行通信。地面部署的无线通信基站可以采取单个站点对应独立的逻辑小区的传统无线组网方式，也可以采用如图1中所示的方案，利用射频拉远技术，将多个站址的rru连接至相同的bbu，合并成一个逻辑小区，从而减少切换次数。本发明方案相比现有cpe方案最大的创新点是在每节车厢中部署das，比如，设置在车厢顶端，das的不同天线在不同车厢顶端。车厢是相连的，天线之间有馈线或光缆连接。从而形成cpe与无线基站设备间的多点传输组网环境，实现本发明实施例设计的初衷，即解决现有高速移动场景无线通信方案切换频繁和容量受限的问题和风险，提高传输链路总容量并减少切换频次，提升通信质量和稳定性。
29.图2为本发明实施例提供的一种基于多点传输的高速铁路车载终端通信方法的信号传输流程图。无线信号从地面部署的无线通信基站发射，基站由bbu、rru和天线共同组
成。信号发射出去之后，经过空间中的无线通信链路，传到车厢上部署的分布式天线系统的接收天线，再由das传到cpe。最后由cpe设备将传来的无线信号转化为wifi信号，传至车厢内的ue(user equipment，用户终端)，完成车厢内的信号覆盖。
30.图1所示的部署方案为最佳方案，一个bbu设备连接多个rru设备，每个rru设备连接一个天线，该天线再与das无线连接。实际部署的时候可以考虑采取传统的无线基站部署方式，如图3所示；即一个bbu设备连接一个rru设备，每个rru设备连接一个天线，该天线再与das无线连接，而非采用多个站点合并为逻辑小区。也可以如图4所示，cpe仅与相邻一节车厢部署分布式天线系统的实施方案，此时除了车头和车尾两节车厢，其余所有车厢的cpe设备都只有3副das天线。每节车厢的cpe对应的das的3根天线分别部署在前一节车厢、本节车厢和下一节车厢。
31.图1所示的最佳方案每个cpe的天线数不受限制，所以最佳方案的切换次数和形成多收发对的数量都要明显优于图4所示的备选方案二。
32.每个cpe的天线数不受限制的情况下，每个cpe连接的das包含的天线数量最大可以达到车厢节数。增加更多的天线，一方面可以形成更多多点通信的通信对用来增大容量，另一方面分布式天线分散的距离更大其发生切换的过渡区域更大，可以减小切换失败概率。综上所述，本发明采用在cpe组网方式的基础上增加分布式天线的组网方式，相比于传统的终端直连基站的传统无线组网方式以及普通的cpe组网方式，显著减少了切换的频次。
33.为了解决通信系统容量受限、无法满足列车内所有乘客通信需求的问题，本发明利用分布式天线系统，构造多点通信环境，实现cpe设备与地面无线基站之间的多点信号传输，从而增加通信系统的容量。
34.5g面向更多的无线通信业务和场景。垂直行业应用成为5g商业化部署的重点方向。高速铁路场景的无线通信，在垂直应用中备受关注。既有铁路线对于5g通信的升级需求、新建铁路线引进新通信技术的需求，均十分旺盛。在中国，铁路线部署广泛，新建线数量众多，因此，本发明的技术方案存在较好市场场景。
35.本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。
36.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
37.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
技术特征：1.一种基于多点传输的高速铁路车载终端通信方法，其特征在于，包括：将用户前置设备cpe设置在高速铁路的车厢上，车厢内的所有手机终端与cpe建立无线连接，在每节车厢中部署分布式天线，cpe与至少一个das无线连接，das与地面部署的基站无线通信连接，多个组成分布式天线系统das；基站发射的无线信号经过空间中的无线通信链路，传到车厢上部署的分布式天线系统das的天线，再由天线传到cpe，再由cpe设备将无线信号转化为wifi信号，传至车厢内的用户终端ue，完成车厢内的无线信号覆盖。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基站包括射频拉远单元rru、基带处理单元bbu和天线，一个bbu设备连接一个rru设备，一个bbu设备连接多个rru设备，每个rru设备连接一个天线，该天线再与das无线连接。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基站包括rru、bbu和天线，一个bbu设备连接一个rru设备，每个rru设备连接一个天线，该天线再与das无线连接。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基站包括rru、bbu和天线，在相邻车厢的连接位置部署das，cpe与其所在车厢中的das无线连接，一个bbu设备连接一个rru设备，每个rru设备连接一个天线，该天线再与das无线连接。
技术总结本发明提供了一种基于多点传输的高速铁路车载终端通信方法。该方法包括：将用户前置设备CPE设置在车厢上，车厢内的所有手机终端与CPE建立无线连接，在每节车厢中部署分布式天线DAS，CPE与至少一个DAS无线连接，DAS与地面部署的基站无线通信连接，多个DAS组成分布式天线系统；基站发射的无线信号经过空间中的无线通信链路，传到车厢上部署的分布式天线系统的DAS，再由DAS传到CPE，再由CPE设备将无线信号转化为WiFi信号，传至车厢内的用户终端UE，完成车厢内的无线信号覆盖。本发明方法利用多点传输技术形成高速铁路车载终端的组网，通过设计车载终端与通信基站之间的通信机制，来解决高速铁路场景下列车高速移动带来的无线通信频繁切换及容量保证问题。线通信频繁切换及容量保证问题。线通信频繁切换及容量保证问题。
技术研发人员：杜晓 李凯 曾成胜 陶光辉 欧盼 陈付坤 申瑜 金玉龙 廖阳春 陶梓堃 陈水庆 吴保德 沈渭国
受保护的技术使用者：中铁建电气化局集团第四工程有限公司 东南沿海铁路福建有限责任公司
技术研发日：2022.06.20
技术公布日：2022/11/1
