一種基于軌道交通電力接觸網的移動通信系統、裝置和方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于軌道交通電力接觸網的移動通信系統、裝置和方法，該系統包括車載通信機、第一耦合器、地面通信機、第二耦合器和接觸網導線，車載通信機通過第一耦合器與接觸網導線連接，地面通信機通過第二耦合器與接觸網導線連接，接觸網導線用于信號傳輸。采用本發明的技術方案，能夠實現數字信號可靠傳輸，提高通信系統的可靠性和穩定性。
【專利說明】—種基于軌道交通電力接觸網的移動通信系統、裝置和方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及鐵路無線通信【技術領域】，尤其涉及一種基于軌道交通電力接觸網的移動通信系統、裝置和方法。
【背景技術】
[0002]目前在電氣化鐵路區段，實現列車之間，以及列車與地面某對象之間的專用移動通信，一般采用兩類方式:一是采用無線通信技術，例如調頻(或其他方式)無線列車調度、GSM-R、數字集群系統等；二是采用感應通信方式，如400KHZ感應通信系統。由于前者是業內相對熟知的技術(有的是從公眾通信技術移植過來的)不再具體介紹，對于后者簡單介紹如下:
[0003]感應式列車無線調度電話系統為電氣化鐵路提供了一種專用通信方式。它的主要技術特點在于將電氣化鐵路的電力接觸網導線作為感應線，進行信號傳輸。該移動通信系統包括感應電臺、天線系統、高頻信號過相分段裝置和有線無線轉接設備在內的無線列調系統，可以作為一種移動通信的補充手段，一般與450M調頻系統共用，從而解決了山區電氣化鐵路的專用移動通信向題。
[0004]感應通信的技術原理是將待傳輸的信號通過低頻載波調制、信號放大、功率放大后，在發射線圈產生一定的交變電流，并通過天線發射到電力接觸網的導體上進行傳輸；在接收端，利用天線將接觸網導體的高頻信號電流接收下來，利用交變的電流產生交變的磁場，交變的磁場產生的電場，從而在接收線圈中產生感應電動勢，經濾波、解調、解碼等信號處理環節后，就可在接收端接收到發送端的信息，從而實現了通信的目的。
[0005]當類似電氣化鐵路的場合中存在著金屬導體(稱為感應線)，附近的發射機發射無線電信號時，發射機天線上可以產生感應電流。該電流在感應線周圍產生信號場強，沿著電力接觸網附近的無線接收機天線可因感應而接收信號，經放大和處理，獲得發射機發出的信息，完成通信過程，這就是感應通信的基本原理。
[0006]感應移動通信可應用于鐵路列車無線列調系統。某電氣化鐵路線中S1、S2、S3...為沿線各車站感應無線基站，A為天線、D為鐵路架空電力接觸網線路。天線A為線狀天線(長25?30米)，在車站附近平行于電力接觸網架設；BS為列車上的車載臺，其天線BA在機車頂站平行于電力接觸網架設；移動車載臺BS位于機車駕駛室及車長室；各基站經有線傳輸線路連接到全線總列調用線交換機C5，C5與公網鏈接。總列調度室能通過有線傳輸經各基站與沿途的列車車長及司機的車載臺通信；列車在平原、山地或橋梁隧道中運行均可完成與車站和總調度室間通信，每個基站信號可覆蓋本站區間及相鄰站的部分區域。
[0007]目前常用的鐵路無線通信技術，無論是GSM-R系統或是其他無線系統，均有個突出的問題是:在山區、隧道、城市建筑群內等處，無線信號場強較弱，通信質量難以保證。為了解決該問題，通常的技術手段是在上述區段敷設同軸漏泄電纜或增加各種信號中繼器、放大器等，但增加了網絡系統的復雜性，因此會大幅度提高建設成本和維護成本。
[0008]目前電氣化鐵路的感應通信設備，由于其技術制式本身的原因，信噪比較低，通話質量較差，基本上已經被淘汰。其技術上的不足是:
[0009]1、高頻部分沒有進行數字信號處理，調制方式仍是調幅式單邊載波帶抑制(SSB)；
[0010]2、由于受調制方式的限制，傳輸速率低，抗干擾能力不強；
[0011]3、音頻部分仍是頻分復用方式，4KHz頻帶內不能實現多路話音，多路數據的同時傳送；
[0012]4、設備監控網管不便，接口不夠靈活；
[0013]5、原有的信號耦合方式耦合衰耗較大，敷設困難，易遭受雷擊。
【發明內容】
[0014]為了解決現有技術的電氣化鐵路(及類似應用)的感應通信設備信噪比較低，通話質量較差的技術問題，本發明提出一種基于軌道交通電力接觸網的移動通信系統、裝置及方法，能夠實現數字信號高速可靠傳輸，提高設備運行的可靠性和穩定性。
[0015]本發明的一個方面，提供一種基于軌道交通電力接觸網的移動通信系統，包括車載通信機、第一耦合器、地面通信機、第二耦合器和接觸網導線，所述車載通信機通過第一耦合器與接觸網導線連接，所述地面通信機通過第二耦合器與接觸網導線連接，接觸網導線用于信號傳輸。
[0016]本發明的一個方面，提供一種車載通信機，包括業務接口單元、數字交叉單元、發送單元、接收單元、差接網絡、晶振單元、電源單元、處理單元和監控單元，其中業務接口單元與數字交叉單元連接，數字交叉單元分別與發送單元和接收單元連接，發送單元和接收單元分別與差接網絡連接，差接網絡與耦合器連接，業務接口單元、數字交叉單元、發送單元和接收單元分別與晶振單元、電源單元、處理單元和監控單元連接，晶振單元用于提供時鐘信號，電源單元用于提供電源，處理單元用于管理和控制系統中其他單元，并設置工作參數，監控單元用于檢測并顯示系統中其他單元的運用狀態，記錄和統計運行數據，并在超過預定閾值時告警。
[0017]本發明的一方面，提供一種地面通信機，包括業務接口單元、數字交叉單元、發送單元、接收單元、差接網絡、晶振單元、電源單元、處理單元和監控單元，其中業務接口單元與數字交叉單元連接，數字交叉單元分別與發送單元和接收單元連接，發送單元和接收單元分別與差接網絡連接，差接網絡與耦合器連接，業務接口單元、數字交叉單元、發送單元和接收單元分別與晶振單元、電源單元、處理單元和監控單元連接。
[0018]本發明的另一方面，提供一種基于軌道交通電力接觸網的移動通信方法，分為發送支路和接收支路，發送支路包括以下步驟:
[0019]一通信終端的通信信號首先進入通信機的業務接口單元，經過隔離放大、低通濾波、模數變換后，進行數字交叉處理；
[0020]將處理后的信號進行壓縮編碼，壓縮編碼后的信號進入數字多路復接器；
[0021 ] 復合數字信號經前向糾錯編碼，QAM多電平正交平衡調制和TCM格柵調制，調制到所需要載波頻段；[0022]經數字高頻帶通濾波、高速數模變換、低通平滑濾波后輸出高速載波數字信號，進入功率放大器；
[0023]對信號進行放大濾波隔離，提供輸出信號；
[0024]高頻信號經線路濾波、差接網絡分離后，通過第一耦合器饋入鐵路電力接觸網，進行信號傳輸；
[0025]接收支路包括以下步驟:
[0026]鐵路電力接觸網承載的通信載波通過第二耦合器輸出高頻信號，并接入到通信機；
[0027]信號經過差接網絡，再經過線路接收均衡器接收放大和帶通濾波，并調節線路衰耗；
[0028]信號連接到數字信號處理器，經過高速模數轉換成高速數字信號，經過帶通濾波器濾波，消除有用邊帶以外的干擾信號后，進行QAM正交平衡解調，解調出基帶數字信號；
[0029]基帶數字信號流在控制單元的控制下，按照與發送支路一致的時分原則進入數字交叉單元，并最終與業務接口單元的對應端口連通，實現與連接在所述端口的通信終端的業務信道的建立。
[0030]本發明技術方案由于采用新型高頻調制解調技術，充分提高頻譜利用率，在給定標準頻帶內(如4kHz、8kHz或更寬)，實現數字信號高速可靠傳輸；、采用先進的糾錯編碼技術，在電力系統載波通道各種干擾信號(如脈沖型噪聲、電暈放電噪聲等)嚴重存在的情況，各種信號能以較低的誤碼率可靠傳送；采用有效的語言編碼壓縮技術，數字復接技術，在一定信噪比及標準頻帶內實現多路話音，多路數據和圖像信號的傳輸；采用自適應均衡技術，以手動、定時、預置或自動方式，補償由于基于接觸網的載波高頻通道受天氣、電網結構、斷路器、隔離開關位置、相鄰通道載波設備等變化引起傳輸信號產生的失真和畸變，盡可能地減少產生碼間串擾；采用行進的網管技術，實現對本地、遠端以及載波通信網內同類設備的各種重要參數的測量、調整和存貯；以軟件無線電技術為基礎，采用高速DSP、FPGA、CPLD、A/D、D/A、ROM、SDRAM等各種新型超大規模集成電路器件為核心的硬件平臺，最大限度地提高設備運行的可靠性和穩定性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0031]圖1是本發明實施例中基于軌道交通電力接觸網的移動通信系統的結構示意圖；
[0032]圖2是本發明實施例中車載通信機的結構示意圖；
[0033]圖3是本發明實施例中地面通信機的結構示意圖；
[0034]圖4是本發明實施例中基于軌道交通電力接觸網的移動通信系統的發送支路的工作流程圖；
[0035]圖5是本發明實施例中基于軌道交通電力接觸網的移動通信系統的接收支路的工作流程圖。
【具體實施方式】
[0036]下面結合附圖，具體描述本發明的【具體實施方式】:
[0037]本發明基于軌道交通電力接觸網，包括鐵路電力接觸網、城市電車電力接觸網、地鐵電力接觸網，或者類似電力接觸網的金屬導線，作為信號傳送的主要媒體，可以通過該媒體連接地面專用的通信節點設備DMJ (如鐵路車站通信設備等)、鐵路機車車輛的專用通信節點設備CZJ(包括機車、列尾、車廂內等處)，構成完整的鐵路專用移動通信系統，可以實現語音、數據和視頻通信。本發明技術方案可以實現的主要通信業務功能包括:
[0038]1、地面行車指揮機構人員或鐵路工作人員與列車司乘人員之間的語音通信；
[0039]2、相鄰列車之間的列車司乘人員之間的語音通信；
[0040]3、重聯機車之間的主、從數據通信通信和語音通信；
[0041]4、地面與列車之間的數據通信(CTCS報文、調度命令、無線車次號、監控信息等)；
[0042]5、相鄰列車之間的列車之間的數據通信(列車位置、安全監控信息等)；
[0043]6、機車與列尾之間的數據通信(列尾風壓檢測、遙控排風等)；
[0044]7、同一列車各車廂、機車等部位之間的語音和數據通信；
[0045]8、相關節點間的視頻通信。
[0046]圖1是本發明實施例中基于軌道交通電力接觸網的移動通信系統的結構示意圖。如圖1所示，該基于軌道交通電力接觸網的移動通信系統包括車載通信機2、第一耦合器4、地面通信機3、第二耦合器5和接觸網導線I。第一耦合器是電感耦合器或者電容耦合器，第二耦合器是電感耦合器或者電容耦合器
[0047]車載通信機通過第一耦合器與接觸網導線通信，地面通信機通過電容耦合器或第二耦合器與接觸網導線通信，接觸網導線用于信號傳輸。
[0048]該系統采用高速DSP (例如 TMS320C67XX)、FPGA, DPLD, A/D、D/A、ROM、SDRAM 等集成電路器件構成通信機(也可以由專用集成電路為主來實現)，完成發送、接收的語音編碼壓縮，數字復接/分接、糾錯編碼解碼、QAM多電平正交幅度調制解調、自適均衡、AGC自動控制、各種高選擇性濾波器、網管監控等關鍵技術和主要功能，可以提高設備運行的可靠性和穩定性。
[0049]由隔離變壓器、緩沖放大器、A/D、D/A組成的音頻終端完成語音信號的隔離緩放大及A/D、D/A變換以及呼叫，E/Μ信號的處理。
[0050]由調制解調電路及隔離變壓器組成單元，完成對信號(FSK及數字兩種方式自動切換)的調制解調和數據處理。調制解調器的性能及速率直接關系到聯網以后傳輸信息的速度，調制解調器的速率有14.4KU9.2K、28.8K、33.6K和56Κ等。可以采用CCITT建議調制解調器的V.34標準，其最大的特點是"自適應速率傳輸"，即在傳輸過程中，可以根據實際線路的質量，自動調節傳輸速率，這樣能使所在線路不佳的聯網用戶可以獲得相對高速傳輸的連接效果。而V.37標準具有9600-128000bps信號速率、四線全雙工通信方式、同步、單邊帶調制方式和60-108kHz基群電路等功能；v.42標準具有56000bps信號速率、全雙工通信方式、同步和擁有數據壓縮及差錯控制技術等功能。
[0051]功率放大器完成信號電平的放大，功率放大器應具有足夠的動態范圍，并避免產生交越失真。
[0052]供電電源采用鐵路機車專用器件，穩壓效果好，適用電源范圍寬效率高，可提供多路輸出的開關穩壓電源。
[0053]圖2是本發明實施例中車載通信機的結構示意圖。如圖2所示，車載通信機進一步包括業務接口單元、數字交叉單元、發送單元、接收單元、差接網絡、晶振單元、電源單元、處理單元和監控單元。
[0054]其中業務接口單元與數字交叉單元連接，數字交叉單元分別與發送單元和接收單元連接，發送單元和接收單元分別與差接網絡連接，差接網絡與第一耦合器連接，業務接口單元、數字交叉單元、發送單元和接收單元分別與晶振單元、電源單元、處理單元和監控單元連接。
[0055]晶振單元用于提供時鐘信號，電源單元用于提供電源，處理單元用于管理和控制系統中其他單元，并設置工作參數，監控單元用于檢測并顯示系統中其他單元的運用狀態，記錄和統計運行數據，并在超過預定閾值時告警。
[0056]發送單元進一步包括信號壓縮模塊、時分復用模塊、QAM調制模塊、帶通濾波器和功率放大模塊，信號壓縮模塊與數字交叉單元連接，信號壓縮模塊、時分復用模塊、QAM調制模塊、帶通濾波器和功率放大模塊依次連接，功率放大模塊與差接網絡連接。
[0057]接收單元進一步包括均衡器、帶通濾波器、QAM解調模塊、時分分配模塊和信號解壓模塊，均衡器與差接網絡連接，均衡器、帶通濾波器、QAM解調模塊、時分分配模塊和信號解壓模塊依次連接，信號解壓模塊與數字交叉單元連接。
[0058]圖3是本發明實施例中地面通信機的結構示意圖。如圖3所示，地面通信機進一步包括業務接口單元、數字交叉單元、發送單元、接收單元、差接網絡、晶振單元、電源單元、處理單元和監控單元。
[0059]其中業務接口單元與數字交叉單元連接，數字交叉單元分別與發送單元和接收單元連接，發送單元和接收單元分別與差接網絡連接，差接網絡與第二耦合器連接，業務接口單元、數字交叉單元、發送單元和接收單元分別與晶振單元、電源單元、處理單元和監控單元連接。
[0060]晶振單元用于提供時鐘信號，電源單元用于提供電源，處理單元用于管理和控制系統中其他單元，并設置工作參數，監控單元用于檢測并顯示系統中其他單元的運用狀態，記錄和統計運行數據，并在超過預定閾值時告警。
[0061]發送單元進一步包括信號壓縮模塊、時分復用模塊、QAM調制模塊、帶通濾波器和功率放大模塊，信號壓縮模塊與數字交叉單元連接，信號壓縮模塊、時分復用模塊、QAM調制模塊、帶通濾波器和功率放大模塊依次連接，功率放大模塊與差接網絡連接。
[0062]接收單元進一步包括均衡器、帶通濾波器、QAM解調模塊、時分分配模塊和信號解壓模塊，均衡器與差接網絡連接，均衡器、帶通濾波器、QAM解調模塊、時分分配模塊和信號解壓模塊依次連接，信號解壓模塊與數字交叉單元連接。
[0063]耦合器的作用主要有三點:一是實現車載通信機、地面通信機與電力接觸網之間的信號耦合及傳遞；二是由于電力接觸網一般為數萬伏特的電壓，通信機需要與其進行高壓電隔離；三是實現一個帶通濾波器的作用。
[0064]根據安裝地點和系統需要，本系統所需的耦合器分為電容耦合(OHQC)和電感耦合(OHQL)，電感耦合器以套接或者卡接的方式連接接觸網導線。
[0065]電容式耦合器主要技術指標:
[0066]電纜側標稱阻抗為75 Ω;
[0067]線路側標稱阻抗為75 Ω;
[0068]耦合電容容量為500pF ；[0069]耦合衰耗小于7.5dB (40 ?500kHz)；
[0070]耦合電容器容量為3500pF ；
[0071]峰值功率為100W ;
[0072]電纜連接方式為高壓端直接連接到電力接觸網輸電線上；
[0073]環境溫度為-40°C?50°C ；
[0074]輸電線高壓電工頻為O?60Hz ；
[0075]安裝條件為高壓線需停電安裝；
[0076]卡接式電感耦合器主要技術指標:
[0077]卡接式圓環內直徑可以依據安裝導體需要，選擇不同的內徑，如卡接式圓環內直徑為40mm、IOOmm等，性能技術參數:
[0078]載波工作頻率為20?500kHz ；
[0079]電纜側標稱阻抗為75 Ω;
[0080]線路側標稱阻抗為75 Ω;
[0081]耦合衰耗小于4.5dB(20 ?IOOkHz 或 80 ?500kHz)；
[0082]最大承受功率為100W ；
[0083]安裝方式是卡接式；
[0084]特點是體積小、重量輕、安裝不需要停電、使用方便、安全。
[0085]本發明基于上述系統和裝置，提出了基于鐵路電力接觸網的移動通信方法，分為發送支路和接收支路。
[0086]發送支路中，來自通信網絡(光端機或其它通信設備)的信號(可以是語音信號或數據信號)，首先進入業務接口單元，經隔離放大、低通濾波進入A/D變換電路、數字交叉處理。然后對語音或數據信號進行壓縮編碼(可采用QAM或QAM+CIM方式)，根據傳輸信息量的大小及高頻通道的信噪比情況，可設定壓縮速率為2.4Kbps或4.8Kbps或6.4Kbps等，壓縮編碼處理后的語音信號進入數字多路復接器。
[0087]數據通道，可分別提供標準數字及模擬接口，支持RS232數字接口，及FSK模擬式信號。傳輸速率可設定為300Bd、600Bd、1200Bd，也可采用自適應工作模式，自動鎖定系統中使用的各種傳輸速率的FSK等方式信號。
[0088]復合數字信號經前向糾錯編碼(FEC)，QAM多電平正交平衡調制相結合TCM格柵調制技術一次將信號調制到所需要載波頻段，經數字高頻帶通濾波、高速D/A變換、低通平滑濾波后輸出高速載波數字信號(30-500kHz)，進入功率放大器。
[0089]功率放大器完成對信號的放大濾波隔離，根據線路傳輸需要，可提供5W、IOW等輸出信號。最后，高頻信號經線路濾波、差接網絡分離后由專用耦合器饋入鐵路電力接觸網，并依此為信號傳輸媒介，連接到其它車載通信機或地面通信機。
[0090]接收支路中，來自耦合設備的高頻信號進入到車載通信機(或地面通信機)，經差接網絡，線路接收均衡器(兼濾波器和接收放大器)，輸入到DSP控制單元。
[0091]信號經高速A/D轉換成高速數字信號，經由FPGA構成的多級高選擇性帶通濾波器濾波，消除有用邊帶以外的干擾信號后，進行QAM正交平衡解調，解調出基帶數字信號流，高精度數字AGC電平增益自動控制電路保證信號在60dB輸入信號變化范圍內音頻輸出電平變化小于±0.ldB。[0092]自適應均衡器可有效地補償傳輸信道對信號幅度和相位造成的不良影響和畸變，保證最佳接收狀態，獲得較好的信噪比和較低的誤碼率。
[0093]每個4kHz基本頻帶可傳送5路話音、3路數據(可擴充到6路)或一路低速率視頻。
[0094]圖4是本發明實施例中基于軌道交通電力接觸網的移動通信系統的發送支路的工作流程圖。如圖4所示，發送支路包括以下步驟:
[0095]步驟401、一通信終端的通信信號首先進入通信機(包括車載通信機和/或地面通信機)的業務接口單元，經過隔離放大、低通濾波、模數變換后，進行數字交叉處理。
[0096]步驟402、將處理后的信號進行壓縮編碼，壓縮編碼后的信號進入數字多路復接器。
[0097]步驟403、復合數字信號經前向糾錯編碼，QAM多電平正交平衡調制和TCM格柵調制，調制到所需要載波頻段。
[0098]步驟404、經數字高頻帶通濾波、高速數模變換、低通平滑濾波后輸出高速載波數字信號，進入功率放大器。
[0099]步驟405、對信號進行放大濾波隔離，提供輸出信號。
[0100]步驟406、高頻信號經線路濾波、差接網絡分離后，通過第一耦合器饋入鐵路電力接觸網，進行信號傳輸。第一耦合器可以是電感耦合器或者電容耦合器。
[0101]圖5是本發明實施例中基于軌道交通鐵路電力接觸網的移動通信系統的接收支路的工作流程圖。如圖5所示，接收支路包括以下步驟:
[0102]步驟501、鐵路電力接觸網承載的通信載波通過第二耦合器輸出高頻信號，并接入到通信機(包括車載通信機和/或地面通信機)。第二耦合器是電感耦合器或者電容耦合器。
[0103]步驟502、信號經過差接網絡，再經過線路接收均衡器接收放大和帶通濾波，并調節線路衰耗。
[0104]步驟503、信號連接到數字信號處理器，經過高速模數轉換成高速數字信號。
[0105]步驟504、經過帶通濾波器濾波，消除有用邊帶以外的干擾信號后，進行QAM正交平衡解調，解調出基帶數字信號。
[0106]步驟505、基帶數字信號流在控制單元的控制下，按照與發送支路一致的時分原則進入數字交叉單元，并最終與業務接口單元的對應端口連通，實現與連接在所述端口的通信終端的業務信道的建立。
[0107]本發明實施例的技術方案既不同于現有的電力接觸網感應通信技術，也不同于鐵路專用的其他無線通信技術。
[0108]1、與傳統感應通信方式相比較，本發明抗干擾能力強，性能好、能力大；
[0109]2、信號耦合方式便捷有效，對于建設環境要求低，不需要獨立的天線，更有利于建設及維護；
[0110]3、不需要建設同軸漏泄電纜，因此可以節省大量的建設成本和運營成本。
[0111]應說明的是:以上實施例僅用以說明本發明而非限制，本發明也并不僅限于上述舉例，一切不脫離本發明的精神和范圍的技術方案及其改進，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍中。
【權利要求】
1.一種基于軌道交通電力接觸網的移動通信系統，其特征在于，包括車載通信機、第一耦合器、地面通信機、第二耦合器和接觸網導線，所述車載通信機通過第一耦合器與接觸網導線連接，所述地面通信機通過第二耦合器與接觸網導線連接，接觸網導線用于信號傳輸。
2.根據權利要求1所述的一種基于軌道交通電力接觸網的移動通信系統，其特征在于，軌道交通電力接觸網是鐵路電力接觸網、城市電車電力接觸網或者地鐵電力接觸網。
3.根據權利要求1所述的一種基于軌道交通電力接觸網的移動通信系統，其特征在于，第一稱合器是電感稱合器或者電容稱合器，第二稱合器是電感稱合器或者電容稱合器。
4.根據權利要求1-3中任一權利要求所述的一種基于軌道交通電力接觸網的移動通信系統，其特征在于，車載通信機進一步包括業務接口單元、數字交叉單元、發送單元、接收單元、差接網絡、晶振單元、電源單元、處理單元和監控單元，其中業務接口單元與數字交叉單元連接，數字交叉單元分別與發送單元和接收單元連接，發送單元和接收單元分別與差接網絡連接，差接網絡與第一耦合器連接，業務接口單元、數字交叉單元、發送單元和接收單元分別與晶振單元、電源單元、處理單元和監控單元連接，晶振單元用于提供時鐘信號，電源單元用于提供電源，處理單元用于管理和控制系統中其他單元，并設置工作參數，監控單元用于檢測并顯示系統中其他單元的運用狀態，記錄和統計運行數據，并在超過預定閾值時告警。
5.根據權利要求4所述的一種基于軌道交通電力接觸網的移動通信系統，其特征在于，所述發送單元進一步包括信號壓縮模塊、時分復用模塊、QAM調制模塊、帶通濾波器和功率放大模塊，所述信號壓縮模塊與所述數字交叉單元連接，所述信號壓縮模塊、時分復用模塊、QAM調制模塊、帶通濾波器和功率放大模塊依次連接，所述功率放大模塊與所述差接網絡連接。
6.根據權利要求4所述的一種基于軌道交通電力接觸網的移動通信系統，其特征在于，所述接收單元進一步包括均衡器、帶通濾波器、QAM解調模塊、時分分配模塊和信號解壓模塊，所述均衡器與差接網絡連接，所述均衡器、帶通濾波器、QAM解調模塊、時分分配模塊和信號解壓模塊依次連接，所述信號解壓模塊與所述數字交叉單元連接。
7.根據權利要求1-3中任一權利要求所述的一種基于軌道交通電力接觸網的移動通信系統，其特征在于，地面通信機進一步包括業務接口單元、數字交叉單元、發送單元、接收單元、差接網絡、晶振單元、電源單元、處理單元和監控單元，其中業務接口單元與數字交叉單元連接，數字交叉單元分別與發送單元和接收單元連接，發送單元和接收單元分別與差接網絡連接，差接網絡與第二耦合器連接，業務接口單元、數字交叉單元、發送單元和接收單元分別與晶振單元、電源單元、處理單元和監控單元連接，晶振單元用于提供時鐘信號，電源單元用于提供電源，處理單元用于管理和控制系統中其他單元，并設置工作參數，監控單元用于檢測并顯示系統中其他單元的運用狀態，記錄和統計運行數據，并在超過預定閾值時告警。
8.根據權利要求7所述的一種基于軌道交通電力接觸網的移動通信系統，其特征在于，所述發送單元進一步包括信號壓縮模塊、時分復用模塊、QAM調制模塊、帶通濾波器和功率放大模塊，所述信號壓縮模塊與所述數字交叉單元連接，所述信號壓縮模塊、時分復用模塊、QAM調制模塊、帶通濾波器和功率放大模塊依次連接，所述功率放大模塊與所述差接網絡連接。
9.根據權利要求7所述的一種基于軌道交通電力接觸網的移動通信系統，其特征在于，所述接收單元進一步包括均衡器、帶通濾波器、QAM解調模塊、時分分配模塊和信號解壓模塊，所述均衡器與差接網絡連接，所述均衡器、帶通濾波器、QAM解調模塊、時分分配模塊和信號解壓模塊依次連接，所述信號解壓模塊與所述數字交叉單元連接。
10.根據權利要求3所述的一種基于軌道交通電力接觸網的移動通信系統，其特征在于，電感耦合器以套接或者卡接的方式連接接觸網導線。
11.一種車載通信機，其特征在于，包括業務接口單元、數字交叉單元、發送單元、接收單元、差接網絡、晶振單元、電源單元、處理單元和監控單元，其中業務接口單元與數字交叉單元連接，數字交叉單元分別與發送單元和接收單元連接，發送單元和接收單元分別與差接網絡連接，差接網絡與耦合器連接，業務接口單元、數字交叉單元、發送單元和接收單元分別與晶振單元、電源單元、處理單元和監控單元連接，晶振單元用于提供時鐘信號，電源單元用于提供電源，處理單元用于管理和控制系統中其他單元，并設置工作參數，監控單元用于檢測并顯示系統中其他單元的運用狀態，記錄和統計運行數據，并在超過預定閾值時生敬口目。
12.根據權利要求11所述的一種車載通信機，其特征在于，耦合器是電感耦合器或者電容稱合器。
13.根據權利要求11或12所述的一種車載通信機，其特征在于，所述發送單元進一步包括信號壓縮模塊、時分復用模塊、QAM調制模塊、帶通濾波器和功率放大模塊，所述信號壓縮模塊與所述數字交叉單元連接，所述信號壓縮模塊、時分復用模塊、QAM調制模塊、帶通濾波器和功率放大模塊依次連接，所述功率放大模塊與所述差接網絡連接。
14.根據權利要求11或12所述`的一種車載通信機，其特征在于，所述接收單元進一步包括均衡器、帶通濾波器、QAM解調模塊、時分分配模塊和信號解壓模塊，所述均衡器與差接網絡連接，所述均衡器、帶通濾波器、QAM解調模塊、時分分配模塊和信號解壓模塊依次連接，所述信號解壓模塊與所述數字交叉單元連接。
15.一種地面通信機，其特征在于，包括業務接口單元、數字交叉單元、發送單元、接收單元、差接網絡、晶振單元、電源單元、處理單元和監控單元，其中業務接口單元與數字交叉單元連接，數字交叉單元分別與發送單元和接收單元連接，發送單元和接收單元分別與差接網絡連接，差接網絡與耦合器連接，業務接口單元、數字交叉單元、發送單元和接收單元分別與晶振單元、電源單元、處理單元和監控單元連接。
16.根據權利要求15所述的一種地面通信機，其特征在于，耦合器是電感耦合器或者電容稱合器。
17.根據權利要求15或16所述的一種地面通信機，其特征在于，所述發送單元進一步包括信號壓縮模塊、時分復用模塊、QAM調制模塊、帶通濾波器和功率放大模塊，所述信號壓縮模塊與所述數字交叉單元連接，所述信號壓縮模塊、時分復用模塊、QAM調制模塊、帶通濾波器和功率放大模塊依次連接，所述功率放大模塊與所述差接網絡連接。
18.根據權利要求15或16所述的一種地面通信機，其特征在于，所述接收單元進一步包括均衡器、帶通濾波器、QAM解調模塊、時分分配模塊和信號解壓模塊，所述均衡器與差接網絡連接，所述均衡器、帶通濾波器、QAM解調模塊、時分分配模塊和信號解壓模塊依次連接，所述信號解壓模塊與所述數字交叉單元連接。
19.一種基于軌道交通電力接觸網的移動通信方法，其特征在于，分為發送支路和接收支路，發送支路包括以下步驟: 一通信終端的通信信號首先進入通信機的業務接口單元，經過隔離放大、低通濾波、模數變換后，進行數字交叉處理； 將處理后的信號進行壓縮編碼，壓縮編碼后的信號進入數字多路復接器； 復合數字信號經前向糾錯編碼，QAM多電平正交平衡調制和TCM格柵調制，調制到所需要載波頻段； 經數字高頻帶通濾波、高速數模變換、低通平滑濾波后輸出高速載波數字信號，進入功率放大器； 對信號進行放大濾波隔離，提供輸出信號； 高頻信號經線路濾波、差接網絡分離后，通過第一耦合器饋入鐵路電力接觸網，進行信號傳輸; 接收支路包括以下步驟: 鐵路電力接觸網承載的通信載波通過第二耦合器輸出高頻信號，并接入到通信機； 信號經過差接網絡，再經過線路接收均衡器接收放大和帶通濾波，并調節線路衰耗； 信號連接到數字信號處理器，經過高速模數轉換成高速數字信號，經過帶通濾波器濾波，消除有用邊帶以外的干擾信號后，進行QAM正交平衡解調，解調出基帶數字信號； 基帶數字信號流在控制單元的控制下，按照與發送支路一致的時分原則進入數字交叉單元，并最終與業務接口單元的對應端口連通，實現與連接在所述端口的通信終端的業務信道的建立。
20.根據權利要求19所述的一種基于軌道交通電力接觸網的移動通信方法，其特征在于，軌道交通電力接觸網是鐵路電力接觸網、城市電車電力接觸網或者地鐵電力接觸網。
21.根據權利要求19所述的一種基于軌道交通電力接觸網的移動通信方法，其特征在于，第一稱合器是電感稱合器或者電容稱合器，第二稱合器是電感稱合器或者電容稱合器。
22.根據權利要求19所述的一種基于軌道交通電力接觸網的移動通信方法，其特征在于，所述通信機包括車載通信機和/或地面通信機。
23.根據權利要求19所述的一種基于軌道交通電力接觸網的移動通信方法，其特征在于，所述將處理后的信號進行壓縮編碼采用QAM或者QAM加CIM方式，壓縮速率為2.4Kbps、4.8Kbps 或者 6.4Kbps ο
24.根據權利要求19所述的一種基于軌道交通電力接觸網的移動通信方法，其特征在于，所述輸出高速載波數字信號為30到500KHz。
【文檔編號】H04B7/26GK103684577SQ201210330492
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月10日 優先權日:2012年9月10日
【發明者】于佳亮, 于天澤, 程華 申請人:于佳亮, 于天澤, 程華