本公開涉及重載鐵路列車運(yùn)行控制,特別地涉及一種下行信道估計方法和車載運(yùn)行控制系統(tǒng)。
背景技術(shù):
1、重載鐵路的部分線路已采用運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)來承載重載鐵路運(yùn)行控制系統(tǒng)信息。lte網(wǎng)絡(luò)的下行信道估計,是指在lte系統(tǒng)中,為了獲取下行鏈路的信道信息而進(jìn)行的一系列處理過程,以在接收端進(jìn)行信道補(bǔ)償,從而提高整個系統(tǒng)的性能。
2、然而,由于通信過程中各種隨機(jī)因素(如電磁干擾、熱噪聲、多徑效應(yīng)等)引起的信號波動或失真,容易使得下行信道估計結(jié)果受到干擾,不夠準(zhǔn)確。信道估計的準(zhǔn)確性直接影響到信號接收的質(zhì)量,進(jìn)而影響車載自動防護(hù)設(shè)備(automatic?train?protection,atp)進(jìn)行載頻核對的準(zhǔn)確性,使得atp設(shè)備在進(jìn)行載頻核對時可能會誤判。這種誤判會導(dǎo)致atp設(shè)備錯誤地認(rèn)為信號受到干擾或來自錯誤的軌道區(qū)段,從而觸發(fā)移動授權(quán)計算回縮并施加制動的安全措施,增加了與后方列車追尾的安全風(fēng)險,以及導(dǎo)致列車運(yùn)行時間延誤,影響整體運(yùn)營計劃的風(fēng)險。
3、當(dāng)前l(fā)te網(wǎng)絡(luò)的下行信道估計主要采用最小二乘法(least?squares,ls)與離散快速傅里葉變換(discrete?fourier?transform,dft),能滿足運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)信道估計需求。但重載鐵路運(yùn)行控制系統(tǒng)對車地?zé)o線通信的信號質(zhì)量、可靠性、穩(wěn)定性要求更高,傳統(tǒng)的ls與dft在重載鐵路通信應(yīng)用過程中需要改進(jìn)。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本公開提供一種下行信道估計方法和車載運(yùn)行控制系統(tǒng),以解決現(xiàn)有技術(shù)中應(yīng)用傳統(tǒng)的ls與dft方法進(jìn)行下行信道估計的結(jié)果的準(zhǔn)確度難以滿足在重載鐵路通信應(yīng)的需求的問題。
2、第一方面,本公開提供了一種下行信道估計方法,所述方法應(yīng)用于車載運(yùn)行控制系統(tǒng)的第一車載電臺,所述車載運(yùn)行控制系統(tǒng)包括第一車載電臺和第二車載電臺,所述方法包括:
3、接收目標(biāo)信號,提取所述目標(biāo)信號內(nèi)的實際導(dǎo)頻序列;
4、基于所述實際導(dǎo)頻序列和預(yù)設(shè)的參考導(dǎo)頻序列估計信道響應(yīng),得到信道的第一時域響應(yīng)結(jié)果;
5、檢測是否接收到所述第二車載電臺發(fā)送的所述信道的第二時域響應(yīng)結(jié)果,其中,所述第二時域響應(yīng)結(jié)果為所述第二車載電臺接收所述目標(biāo)信號,提取所述目標(biāo)信號內(nèi)的實際導(dǎo)頻序列,并基于該實際導(dǎo)頻序列和所述參考導(dǎo)頻序列進(jìn)行信道響應(yīng)估計計算得到;
6、當(dāng)接收到所述第二車載電臺發(fā)送的所述信道的第二時域響應(yīng)結(jié)果時,基于預(yù)設(shè)的權(quán)重規(guī)則,對第一時域響應(yīng)結(jié)果和第二時域相應(yīng)結(jié)果進(jìn)行加權(quán)求和,得到目標(biāo)時域響應(yīng)結(jié)果,其中,所述第一時域響應(yīng)結(jié)果對應(yīng)的第一權(quán)重與所述第二時域響應(yīng)結(jié)果對應(yīng)的第二權(quán)重的和為1;
7、將所述目標(biāo)時域響應(yīng)結(jié)果進(jìn)行時域到頻域的轉(zhuǎn)換,得到基于頻域的下行信道估計結(jié)果。
8、在一種實施例中,所述檢測是否接收到所述第二車載電臺發(fā)送的所述信道的第二時域響應(yīng)結(jié)果的步驟之后,還包括:
9、當(dāng)未接收到所述第二車載電臺發(fā)送的所述信道的第二時域響應(yīng)結(jié)果時,將所述第一時域響應(yīng)結(jié)果進(jìn)行時域到頻域的轉(zhuǎn)換,得到基于頻域的下行信道估計結(jié)果。
10、在一種實施例中,所述基于所述實際導(dǎo)頻序列和預(yù)設(shè)的參考導(dǎo)頻序列估計信道響應(yīng),得到信道的第一時域響應(yīng)結(jié)果的步驟包括:
11、基于所述實際導(dǎo)頻序列和預(yù)設(shè)的參考導(dǎo)頻序列,通過最小二乘法計算得到各個子載波上的信道估計結(jié)果;
12、對各個所述子載波上的信道估計結(jié)果進(jìn)行逆離散快速傅里葉變換,得到所述第一時域響應(yīng)結(jié)果。
13、在一種實施例中,所述對各個所述子載波上的信道估計結(jié)果進(jìn)行逆離散快速傅里葉變換,得到所述第一時域響應(yīng)結(jié)果的步驟中,所述第一時域響應(yīng)結(jié)果計算式如下:
14、
15、其中,為第一時域響應(yīng)結(jié)果,w(n)為循環(huán)前綴之內(nèi)的噪音,l為循環(huán)前綴的長度,h(n)為第n個子載波上的信道估計結(jié)果進(jìn)行逆離散快速傅里葉變換后的時域響應(yīng)結(jié)果。
16、在一種實施例中,所述基于預(yù)設(shè)的權(quán)重規(guī)則,對第一時域響應(yīng)結(jié)果和第二時域相應(yīng)結(jié)果進(jìn)行加權(quán)求和,得到目標(biāo)時域響應(yīng)結(jié)果,的步驟包括:
17、對所述第一時域響應(yīng)結(jié)果和第二時域響應(yīng)結(jié)果進(jìn)行均值計算,得到所述信道的目標(biāo)時域響應(yīng)結(jié)果。
18、在一種實施例中,所述基于所述實際導(dǎo)頻序列和預(yù)設(shè)的參考導(dǎo)頻序列估計信道響應(yīng),得到信道的第一時域響應(yīng)結(jié)果的步驟之后,還包括:
19、發(fā)送所述第一時域響應(yīng)結(jié)果至所述第二車載電臺,以使所述第二車載電臺基于預(yù)設(shè)的權(quán)重規(guī)則,對第一時域響應(yīng)結(jié)果和第二時域相應(yīng)結(jié)果進(jìn)行加權(quán)求和,得到目標(biāo)時域響應(yīng)結(jié)果,其中,所述第一時域響應(yīng)結(jié)果對應(yīng)的第一權(quán)重與所述第二時域響應(yīng)結(jié)果對應(yīng)的第二權(quán)重的和為1。
20、第二方面,本公開提供一種車載運(yùn)行控制系統(tǒng),包括第一車載電臺和第二車載電臺,其中:
21、所述第一車載電臺,用于接收目標(biāo)信號,提取所述目標(biāo)信號內(nèi)的實際導(dǎo)頻序列;基于所述實際導(dǎo)頻序列和預(yù)設(shè)的參考導(dǎo)頻序列估計信道響應(yīng),得到信道的第一時域響應(yīng)結(jié)果;檢測是否接收到所述第二車載電臺發(fā)送的所述信道的第二時域響應(yīng)結(jié)果,其中,所述第二時域響應(yīng)結(jié)果為所述第二車載電臺接收所述目標(biāo)信號,提取所述目標(biāo)信號內(nèi)的實際導(dǎo)頻序列,并基于該實際導(dǎo)頻序列和所述參考導(dǎo)頻序列計算得到;當(dāng)接收到所述第二車載電臺發(fā)送的所述信道的第二時域響應(yīng)結(jié)果時,基于預(yù)設(shè)的權(quán)重規(guī)則,對第一時域響應(yīng)結(jié)果和第二時域相應(yīng)結(jié)果進(jìn)行加權(quán)求和,得到目標(biāo)時域響應(yīng)結(jié)果,其中,所述第一時域響應(yīng)結(jié)果對應(yīng)的第一權(quán)重與所述第二時域響應(yīng)結(jié)果對應(yīng)的第二權(quán)重的和為1;將所述目標(biāo)時域響應(yīng)結(jié)果進(jìn)行時域到頻域的轉(zhuǎn)換,得到基于頻域的下行信道估計結(jié)果;
22、所述第二車載電臺,用于接收所述目標(biāo)信號,提取所述目標(biāo)信號內(nèi)的實際導(dǎo)頻序列,并基于該實際導(dǎo)頻序列和所述參考導(dǎo)頻序列計算得到所述第二時域響應(yīng)結(jié)果,將所述所述第二時域響應(yīng)結(jié)果發(fā)送至所述第一車載電臺。
23、第三方面,本公開提供了一種計算機(jī)設(shè)備,包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上的計算機(jī)程序,所述處理器執(zhí)行所述計算機(jī)程序以實現(xiàn)上述方面所述方法的步驟。
24、第四方面,本公開提供了一種計算機(jī)可讀存儲介質(zhì),其上存儲有計算機(jī)程序,該計算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)上述方面所述方法的步驟。
25、第五方面,本公開提供了一種計算機(jī)程序產(chǎn)品,包括計算機(jī)程序/指令,該計算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)上述方面所述方法的步驟。
26、本公開提供的一種下行信道估計方法和車載運(yùn)行控制系統(tǒng),通過第一車載電臺和第二車載電臺各自進(jìn)行信道估計,并基于實際導(dǎo)頻序列和預(yù)設(shè)的參考導(dǎo)頻序列計算得到信道的時域響應(yīng)結(jié)果。隨后,通過預(yù)設(shè)的權(quán)重系數(shù)對兩個時域響應(yīng)結(jié)果進(jìn)行求和,得到信道的目標(biāo)時域響應(yīng)結(jié)果。這種雙端估計與融合的方法,在一定程度上平均化了干擾和噪聲,減少單一電臺估計帶來的誤差,使得最終的信道估計結(jié)果更加穩(wěn)定可靠,容錯性更高。
27、此外,通過復(fù)用運(yùn)行控制系統(tǒng)中的備用車載通信設(shè)備,一方面充分利用備用電臺閑置的通信資源,避免資源的閑置和浪費;另一方面實現(xiàn)了在增加少量系統(tǒng)復(fù)雜度的情況下,輔助對lte下行信道進(jìn)行信道估計,增加信道估計準(zhǔn)確度。雖然復(fù)用備用電臺會增加一定的系統(tǒng)復(fù)雜度,但相比于購買新設(shè)備、重新部署等方案,這種復(fù)雜度的增加是相對更小的,且成本可控,對系統(tǒng)的整體性能和穩(wěn)定性產(chǎn)生影響也更小。