專利名稱：弱場強地區(qū)的列車移動通信系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及列車的移動通信，具體地說，是列車在弱場強的隧道內(nèi)運行時的乘客 移動通信。
背景技術(shù)：
各種移動通信已經(jīng)非常普及，GSM、CDMA等各種的移動通信系統(tǒng)正在經(jīng)營，800MHz、 900MHz、1900MHz頻帶的信號覆蓋了城市和城際間的交通線路；450MHz的集群系統(tǒng)和專用 移動通信也同樣廣泛應(yīng)用；今后還將實現(xiàn)第三代移動通信系統(tǒng)。而地鐵和鐵路等列車在弱 場強的隧道內(nèi)運行時，各種移動通信都不能正常使用。例如在北京的2號地鐵線路，各種 系統(tǒng)的手機只能在站區(qū)附近正常使用；當(dāng)列車進入隧道內(nèi)，在前面車廂內(nèi)的手機就無信號， 而在后面車廂的手機經(jīng)過幾秒種后也無信號，反之，列車即將進站時，前面車廂的手機先有 信號，后面車廂的手機只有到達(dá)隧道出口前才有信號。其原因是列車在隧道對信號屏蔽所 至。當(dāng)前解決地下的移動通信信號的辦法是通過地面的天線接收基站的信號，再經(jīng)過 雙向放大器、傳輸電纜接到地下的天線，提高地下的基站信號；反過來，地下的天線接收手 機的信號經(jīng)過雙向放大器放大后，再由地面的天線發(fā)射，基站接收到手機的信號。另有，在 地下直接設(shè)置基站，覆蓋地下空間；有的地鐵在隧道內(nèi)鋪設(shè)泄漏電纜，泄漏電纜一端連接雙 向放大器，泄漏電纜相當(dāng)于雙向放大器的分布式天線，此辦法會提高隧道內(nèi)的通信范圍，但 無法解決手機在移動時的基站切換，通信就會中斷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是通過固定的信號覆蓋系統(tǒng)和列車的信號覆蓋系統(tǒng)解決列車在運行過程 中，乘客可以如同在地面一樣進行通信。本發(fā)明的原理是在固定的信號覆蓋系統(tǒng)的基礎(chǔ)上， 由列車的信號覆蓋系統(tǒng)，將兩個基站下行信號合理地分布到各車廂；同時接收各車廂的手 機的上行信號傳送給相關(guān)基站；再由移動通信系統(tǒng)控制手機在指定基站內(nèi)通信，根據(jù)信號 場強的變化，控制手機在不同基站間進行切換。本發(fā)明是采用成熟的技術(shù)或產(chǎn)品，通過系統(tǒng)設(shè)計對技術(shù)和產(chǎn)品重新組合，合理控 制移動通信的上、下行信號的場強分布。本發(fā)明的目的是實現(xiàn)弱場強地區(qū)的列車移動通信。
為達(dá)到所述目的，本發(fā)明采用固定的信號覆蓋系統(tǒng)將基站覆蓋區(qū)擴大到地下空間 和隧道內(nèi)，即在地鐵的每個車站的固定放大系統(tǒng)，將所在基站的下行信號引入地下空間和 隧道內(nèi)，也將地下空間和隧道內(nèi)的上行信號經(jīng)放大后傳送到所在基站。兩個基站的下行信 號從隧道的兩端，分別送入隧道內(nèi)，形成兩路下行信號的場強分布圖(見圖1)。列車9在隧 道內(nèi)行駛時，列車9對下行信號的屏蔽作用改變了前面所述的場強分布圖(見圖2、3、4)。通 過列車的信號覆蓋系統(tǒng)將隧道的兩路下行信號引入列車的各個車廂(見圖5、6、7)，同樣， 將車廂內(nèi)的上行信號傳送到隧道。
本發(fā)明所述系統(tǒng)分兩個分系統(tǒng)固定信號覆蓋分系統(tǒng)和列車信號覆蓋分系統(tǒng)。固 定信號覆蓋系統(tǒng)(見圖8)由地面天線、雙向放大器、傳輸電纜8和地下覆蓋的天線組成(該 分系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用)，在隧道內(nèi)的場強分布如圖1所示。列車信號覆蓋分系統(tǒng)(見圖 9,10)由收發(fā)天線1、雙向放大器2、泄漏電纜3組成。
在列車9的兩端分別設(shè)置天線1，前端的天線1接收前方車站所在基站工的下行信 號fTl，后端的天線1接收后方車站所在基站2的信號fT2，兩端的天線發(fā)送手機的上行信 號f上。雙向放大器2由雙工器21-1、帶通濾波器22、下行放大器23、上行放大器24、和雙 工器21-2組成(見圖11)。泄漏電纜3的一端連接前端的雙向放大器的雙工器21-2，另一 端連接后端的雙向放大器的雙工器21-2。列車9前后兩端的正向放大器23對下行信號進 行放大后，在泄漏電纜3上形成下行信號的電平梯度，在泄漏電纜3的周圍形成下行信號的 場強梯度。泄漏電纜3已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，其主要參數(shù)是傳輸損耗和耦合損耗；它的特性阻 抗是按需要選擇，大部分選擇50歐姆或75歐姆；它具有傳輸?shù)碾p向性，即電纜內(nèi)的下行信 號被泄漏耦合到電纜的外部，同時，電纜外部的上行信號耦合到電纜的內(nèi)部，上行信號經(jīng)電 纜傳輸?shù)椒聪蚍糯笃鞯妮斎?。泄漏電纜有各種型號和規(guī)格一字槽、八字槽和稀編織等型 號，不同線徑的規(guī)格。圖3中表示了列車在弱場強地區(qū)內(nèi)行駛時，下行信號在車廂內(nèi)的場強分布，列車9 在行駛過程中，車廂內(nèi)的下行信號的場強不斷變化，車廂內(nèi)的手機的接收信號和兩個基站 分別接收到手機的上行信號的場強變化，是類似于手機在地面上的變化。列車信號覆蓋分系統(tǒng)將隧道內(nèi)被列車9屏蔽的下行信號引入車廂，在車廂內(nèi)形成 移動通信的信號覆蓋范圍，同樣，也解決上行信號的傳輸。列車信號覆蓋分系統(tǒng)在固定信號覆蓋分系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)弱場強地區(qū)的列車9 內(nèi)移動通信。固定信號覆蓋分系統(tǒng)將前方車站所在基站和后方車站所在基站的下行信號傳 輸?shù)剿淼纼?nèi)，兩路下行信號需要有超過列車長度的重疊覆蓋區(qū)。應(yīng)該注意的問題是當(dāng)列車9從弱場強地區(qū)駛到強場強地區(qū)時，列車信號覆蓋分系 統(tǒng)會產(chǎn)生同頻干擾現(xiàn)象，所以在列車信號覆蓋分系統(tǒng)中需要有自動、遙控或人工進行開、關(guān) 控制。這些控制辦法是很成熟的。對于不同頻段的移動通信需要單獨進行工程設(shè)計和工程施工。對于同一頻段的不 同的運營商，選擇對應(yīng)的帶通濾波器進行服務(wù)。


圖1是固定場強覆蓋系統(tǒng)的隧道內(nèi)場強分布示意2是列車進入隧道時的場強分布示意3是列車行駛在隧道中間時的場強分布示意4是列車到達(dá)隧道出口時的場強分布示意5是列車進入隧道時，設(shè)置了列車場強覆蓋系統(tǒng)的場強分布示意6是列車行駛在隧道中間時，設(shè)置了列車場強覆蓋系統(tǒng)的場強分布示意7是列車到達(dá)隧道出口時，設(shè)置了列車場強覆蓋系統(tǒng)的場強分布示意8是固定場強覆蓋分系統(tǒng)示意圖
圖9是列車場強覆蓋分系統(tǒng)示意10是另一種列車場強覆蓋分系統(tǒng)示意11是雙向放大器的示意12是另一種雙向放大器
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行詳細(xì)描述圖1示出了只有固定的場強覆蓋分系統(tǒng)時，兩路下行信號在隧道內(nèi)的場強分布 圖，圖中fTl為前方車站所在基站的下行信號，fT2為后方車站所在基站的下行信號，Etl為 手機切換場強值，a、b之間是手機正常切換基站的區(qū)域。圖2、3、4示出了只有固定的場強覆蓋分系統(tǒng)時，列車9在隧道內(nèi)行駛時的兩路下 行信號在隧道內(nèi)的場強分布圖，由于列車9的屏蔽作用，兩路下行信號沒有重疊的覆蓋范 圍，列車內(nèi)的手機無法正常通信。圖5、6、7示出了設(shè)置了本發(fā)明的固定場強覆蓋分系統(tǒng)和列車場強覆蓋分系統(tǒng)，列 車9在隧道內(nèi)行駛時的兩路下行信號在隧道內(nèi)的場強分布圖，和列車9內(nèi)的兩路下行信號 的場強分布圖。F’ T1為前方基站的下行信號在列車9內(nèi)的場強分布曲線，F(xiàn)’ T2為后方基 站的下行信號在列車9內(nèi)的場強分布曲線。從圖中可以看出，列車9內(nèi)的兩路下行信號具 有重疊的覆蓋范圍，列車在不同位置，兩路下行信號的場強是有變化的。列車內(nèi)的手機在到 達(dá)a位置前完成從后方基站切換到前方基站。圖8示出了固定場強覆蓋分系統(tǒng)，分為三個空間地上空間、地下空間和隧道。在 地上設(shè)置指向基站的天線1、雙向放大器2 ；通過傳輸電纜8、進入地下，在地下設(shè)置覆蓋地 下空間的天線1 ；還可以通過傳輸電纜8接至雙向放大器2，由安裝在洞口或洞內(nèi)的定向天 線1將基站的下行信號發(fā)射至隧道內(nèi)。有關(guān)覆蓋地下空間的措施是很成熟的。圖9示出了列車場強覆蓋分系統(tǒng)的一個實施例。在列車9的前后兩端分別安裝定 向天線1，天線1接雙向放大器2，雙向放大器2的另一端接接泄漏電纜3。泄漏電纜的特性 阻抗應(yīng)該與雙向放大器的阻抗相匹配；為便于列車的編組，各車廂的泄漏電纜3通過電纜 連接器連接。下行信號通過泄漏電纜3輻射到各車廂的空間，各車廂的(手機)上行信號 耦合到泄漏電纜3內(nèi)。另一個實施例是圖10所示，是另一種列車場強覆蓋分系統(tǒng)。在列車9的前后兩端 分別安裝定向天線1，天線1接雙向放大器2，雙向放大器2的下行放大器23連接下行信號 的泄漏電纜3-1，下行信號通過泄漏電纜3-1輻射到各車廂的空間；雙向放大器2的上行放 大器24連接上行信號的泄漏電纜3-2，各車廂的(手機)上行信號耦合到泄漏電纜3-2內(nèi)。圖11所示雙向放大器2。它有兩個接口 天線接口和泄漏電纜接口。天線端接雙 工器21-1，雙工器21-1的一端接下行帶通濾波器22-1輸入，帶通濾波器22-1的輸出接下 行放大器23輸入，下行放大器23的輸出接雙工器21-2 ；雙工器21-2的公共端接泄漏電纜 接口 ；雙工器21-2的另一端接上行帶通濾波器22-2輸入，上行帶通濾波器22-2的輸出接 上行放大器24，上行放大器24的輸出接雙工器21-1的一端。圖12是另一實施例的雙向放大器2。它有三個接口 天線接口、下行信號輸出接 口，上行信號輸入接口。它與圖11所示的雙向放大器的差別在泄漏電纜端。下行放大器23的輸出接下行環(huán)行器25-1，下行環(huán)行器25-1的輸出接下行輸出(泄漏電纜)接口 ；上行輸入(泄漏電纜)接口連接上行環(huán)行器25-2的輸入，上行環(huán)行器25-2的輸出接上行濾波器 22-2輸入，其它就與圖11所示一樣。本發(fā)明主要特點是在固定場強覆蓋分系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，結(jié)合列車場強覆蓋分系統(tǒng)組 成弱場強地區(qū)的列車移動通信系統(tǒng)。它采用了現(xiàn)成的技術(shù)和產(chǎn)品，組成新的系統(tǒng)，解決了現(xiàn) 有的許多鐵路隧道和地鐵隧道的移動通信存在的問題。列車場強覆蓋分系統(tǒng)的基本內(nèi)容是在列車的兩端接收移動通信的下行信號，經(jīng)過 放大后通過泄漏電纜輻射到列車的各節(jié)車廂；反之，車廂內(nèi)的上行信號耦合到泄漏電纜內(nèi)， 再經(jīng)上行放大后，發(fā)送到相關(guān)的基站。列車場強覆蓋分系統(tǒng)采用不同的實施方法，可以到達(dá)同一目的。對于不同的頻段(800MHz、900MHz、1900MHz等)和不同制式(GSM、CDMA等)以及 不同的運營商(中國移動、中國聯(lián)通和中國鐵通等)都可以采用本發(fā)明，但需要分別進行設(shè) 計、選擇不同規(guī)格的產(chǎn)品和選擇施工方法。對應(yīng)不同頻段、不同制式、不同運營商需要有不 同的系統(tǒng)；可以經(jīng)過精心設(shè)計、合適的產(chǎn)品和施工調(diào)試，組成多系統(tǒng)的兼容系統(tǒng)。 綜上所述，本發(fā)明可以解決隧道等弱場強地區(qū)的列車移動通信。
權(quán)利要求
一種弱場強地區(qū)的列車無線通信系統(tǒng)，其特征在于，所述無線通信系統(tǒng)包括固定的信號覆蓋分系統(tǒng)和列車的信號覆蓋分系統(tǒng)；列車的信號覆蓋分系統(tǒng)是安裝在列車兩端的天線(1)、雙向放大器(2)和泄漏電纜(3)組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，列車的信號覆蓋分系統(tǒng)的兩個雙向放大 器⑵之間連接一條泄漏電纜(3)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，列車的信號覆蓋分系統(tǒng)的兩個雙向放大 器(2)有下行信號輸出接口和上行信號輸入接口之間連接兩條泄漏電纜(3)；兩個下行信號輸出接口之間連接一條泄漏電纜(3)，兩個上行信號輸入接口之間連接 另一條泄漏電纜(3)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2上述的系統(tǒng)，其特征在于，所述雙向放大器(2)包括天線接口和泄 漏電纜接口，雙工器(21-1)、帶通濾波器(22)、下行放大器(23)、上行放大器(24)和雙工器 (21-2)組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述雙向放大器(2)包括天線接口、下 行信號輸出接口和上行信號輸入接口，雙工器(21-1)、帶通濾波器(22)、下行放大器(23)、 下行環(huán)行器(25-1)上行放大器(24)、和上行環(huán)行器(25-2)組成。
全文摘要
本發(fā)明公開了解決弱場強地區(qū)(地鐵和鐵路隧道內(nèi))列車中的移動通信用戶保持正常通信的系統(tǒng)。本系統(tǒng)分固定的信號覆蓋分系統(tǒng)和列車的信號覆蓋分系統(tǒng)其固定的信號覆蓋分系統(tǒng)解決基站和地下空間、隧道內(nèi)用戶的通信；列車的信號覆蓋分系統(tǒng)解決了列車內(nèi)移動通信用戶的正常通信。本發(fā)明是集成成熟的技術(shù)和產(chǎn)品組成的系統(tǒng)?？梢愿鶕?jù)不同頻段、不同制式、不同網(wǎng)絡(luò)的要求，進行設(shè)計、選擇產(chǎn)品和合理施工進行實施；也可以建立不同頻段、不同制式、不同網(wǎng)絡(luò)的綜合系統(tǒng)。
文檔編號H04W16/26GK101848470SQ20101018150
公開日2010年9月29日 申請日期2010年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月25日
發(fā)明者沈湧 申請人:沈湧