CN103684577B - 一种基于轨道交通电力接触网的移动通信系统、装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于轨道交通电力接触网的移动通信系统、装置和方法，该系统包括车载通信机、第一耦合器、地面通信机、第二耦合器和接触网导线，车载通信机通过第一耦合器与接触网导线连接，地面通信机通过第二耦合器与接触网导线连接，接触网导线用于信号传输。采用本发明的技术方案，能够实现数字信号可靠传输，提高通信系统的可靠性和稳定性。

Description

一种基于轨道交通电力接触网的移动通信系统、装置和方法

技术领域

本发明涉及铁路无线通信技术领域，尤其涉及一种基于轨道交通电力接触网的移动通信系统、装置和方法。

背景技术

目前在电气化铁路区段，实现列车之间，以及列车与地面某对象之间的专用移动通信，一般采用两类方式：一是采用无线通信技术，例如调频(或其他方式)无线列车调度、GSM-R、数字集群系统等；二是采用感应通信方式，如400KHz感应通信系统。由于前者是业内相对熟知的技术(有的是从公众通信技术移植过来的)不再具体介绍，对于后者简单介绍如下：

感应式列车无线调度电话系统为电气化铁路提供了一种专用通信方式。它的主要技术特点在于将电气化铁路的电力接触网导线作为感应线，进行信号传输。该移动通信系统包括感应电台、天线系统、高频信号过相分段装置和有线无线转接设备在内的无线列调系统，可以作为一种移动通信的补充手段，一般与450M调频系统共用，从而解决了山区电气化铁路的专用移动通信向题。

感应通信的技术原理是将待传输的信号通过低频载波调制、信号放大、功率放大后，在发射线圈产生一定的交变电流，并通过天线发射到电力接触网的导体上进行传输；在接收端，利用天线将接触网导体的高频信号电流接收下来，利用交变的电流产生交变的磁场，交变的磁场产生的电场，从而在接收线圈中产生感应电动势，经滤波、解调、解码等信号处理环节后，就可在接收端接收到发送端的信息，从而实现了通信的目的。

当类似电气化铁路的场合中存在着金属导体(称为感应线)，附近的发射机发射无线电信号时，发射机天线上可以产生感应电流。该电流在感应线周围产生信号场强，沿着电力接触网附近的无线接收机天线可因感应而接收信号，经放大和处理，获得发射机发出的信息，完成通信过程，这就是感应通信的基本原理。

感应移动通信可应用于铁路列车无线列调系统。某电气化铁路线中S1、S2、S3...为沿线各车站感应无线基站，A为天线、D为铁路架空电力接触网线路。天线A为线状天线(长25～30米)，在车站附近平行于电力接触网架设；BS为列车上的车载台，其天线BA在机车顶站平行于电力接触网架设；移动车载台BS位于机车驾驶室及车长室；各基站经有线传输线路连接到全线总列调用线交换机C5，C5与公网链接。总列调度室能通过有线传输经各基站与沿途的列车车长及司机的车载台通信；列车在平原、山地或桥梁隧道中运行均可完成与车站和总调度室间通信，每个基站信号可覆盖本站区间及相邻站的部分区域。

目前常用的铁路无线通信技术，无论是GSM-R系统或是其他无线系统，均有个突出的问题是：在山区、隧道、城市建筑群内等处，无线信号场强较弱，通信质量难以保证。为了解决该问题，通常的技术手段是在上述区段敷设同轴漏泄电缆或增加各种信号中继器、放大器等，但增加了网络系统的复杂性，因此会大幅度提高建设成本和维护成本。

目前电气化铁路的感应通信设备，由于其技术制式本身的原因，信噪比较低，通话质量较差，基本上已经被淘汰。其技术上的不足是：

1、高频部分没有进行数字信号处理，调制方式仍是调幅式单边载波带抑制(SSB)；

2、由于受调制方式的限制，传输速率低，抗干扰能力不强；

3、音频部分仍是频分复用方式，4KHz频带内不能实现多路话音，多路数据的同时传送；

4、设备监控网管不便，接口不够灵活；

5、原有的信号耦合方式耦合衰耗较大，敷设困难，易遭受雷击。

发明内容

为了解决现有技术的电气化铁路(及类似应用)的感应通信设备信噪比较低，通话质量较差的技术问题，本发明提出一种基于轨道交通电力接触网的移动通信系统、装置及方法，能够实现数字信号高速可靠传输，提高设备运行的可靠性和稳定性。

本发明的一个方面，提供一种基于轨道交通电力接触网的移动通信系统， 包括车载通信机、第一耦合器、地面通信机、第二耦合器和接触网导线，所述车载通信机通过第一耦合器与接触网导线连接，所述地面通信机通过第二耦合器与接触网导线连接，接触网导线用于信号传输。

本发明的一个方面，提供一种车载通信机，包括业务接口单元、数字交叉单元、发送单元、接收单元、差接网络、晶振单元、电源单元、处理单元和监控单元，其中业务接口单元与数字交叉单元连接，数字交叉单元分别与发送单元和接收单元连接，发送单元和接收单元分别与差接网络连接，差接网络与耦合器连接，业务接口单元、数字交叉单元、发送单元和接收单元分别与晶振单元、电源单元、处理单元和监控单元连接，晶振单元用于提供时钟信号，电源单元用于提供电源，处理单元用于管理和控制系统中其他单元，并设置工作参数，监控单元用于检测并显示系统中其他单元的运用状态，记录和统计运行数据，并在超过预定阈值时告警。

本发明的一方面，提供一种地面通信机，包括业务接口单元、数字交叉单元、发送单元、接收单元、差接网络、晶振单元、电源单元、处理单元和监控单元，其中业务接口单元与数字交叉单元连接，数字交叉单元分别与发送单元和接收单元连接，发送单元和接收单元分别与差接网络连接，差接网络与耦合器连接，业务接口单元、数字交叉单元、发送单元和接收单元分别与晶振单元、电源单元、处理单元和监控单元连接。

本发明的另一方面，提供一种基于轨道交通电力接触网的移动通信方法，分为发送支路和接收支路，发送支路包括以下步骤：

一通信终端的通信信号首先进入通信机的业务接口单元，经过隔离放大、低通滤波、模数变换后，进行数字交叉处理；

将处理后的信号进行压缩编码，压缩编码后的信号进入数字多路复接器；

复合数字信号经前向纠错编码，QAM多电平正交平衡调制和TCM格栅调制，调制到所需要载波频段；

经数字高频带通滤波、高速数模变换、低通平滑滤波后输出高速载波数字信号，进入功率放大器；

对信号进行放大滤波隔离，提供输出信号；

高频信号经线路滤波、差接网络分离后，通过第一耦合器馈入铁路电力接触网，进行信号传输；

接收支路包括以下步骤：

铁路电力接触网承载的通信载波通过第二耦合器输出高频信号，并接入到通信机；

信号经过差接网络，再经过线路接收均衡器接收放大和带通滤波，并调节线路衰耗；

信号连接到数字信号处理器，经过高速模数转换成高速数字信号，经过带通滤波器滤波，消除有用边带以外的干扰信号后，进行QAM正交平衡解调，解调出基带数字信号；

基带数字信号流在控制单元的控制下，按照与发送支路一致的时分原则进入数字交叉单元，并最终与业务接口单元的对应端口连通，实现与连接在所述端口的通信终端的业务信道的建立。

本发明技术方案由于采用新型高频调制解调技术，充分提高频谱利用率，在给定标准频带内(如4kHz、8kHz或更宽)，实现数字信号高速可靠传输；、采用先进的纠错编码技术，在电力系统载波通道各种干扰信号(如脉冲型噪声、电晕放电噪声等)严重存在的情况，各种信号能以较低的误码率可靠传送；采用有效的语言编码压缩技术，数字复接技术，在一定信噪比及标准频带内实现多路话音，多路数据和图像信号的传输；采用自适应均衡技术，以手动、定时、预置或自动方式，补偿由于基于接触网的载波高频通道受天气、电网结构、断路器、隔离开关位置、相邻通道载波设备等变化引起传输信号产生的失真和畸变，尽可能地减少产生码间串扰；采用行进的网管技术，实现对本地、远端以及载波通信网内同类设备的各种重要参数的测量、调整和存贮；以软件无线电技术为基础，采用高速DSP、FPGA、CPLD、A/D、D/A、ROM、SDRAM等各种新型超大规模集成电路器件为核心的硬件平台，最大限度地提高设备运行的可靠性和稳定性。

附图说明

图1是本发明实施例中基于轨道交通电力接触网的移动通信系统的结构示意图；

图2是本发明实施例中车载通信机的结构示意图；

图3是本发明实施例中地面通信机的结构示意图；

图4是本发明实施例中基于轨道交通电力接触网的移动通信系统的发送支路的工作流程图；

图5是本发明实施例中基于轨道交通电力接触网的移动通信系统的接收支路的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图，具体描述本发明的具体实施方式：

本发明基于轨道交通电力接触网，包括铁路电力接触网、城市电车电力接触网、地铁电力接触网，或者类似电力接触网的金属导线，作为信号传送的主要媒体，可以通过该媒体连接地面专用的通信节点设备DMJ(如铁路车站通信设备等)、铁路机车车辆的专用通信节点设备CZJ(包括机车、列尾、车厢内等处)，构成完整的铁路专用移动通信系统，可以实现语音、数据和视频通信。本发明技术方案可以实现的主要通信业务功能包括：

1、地面行车指挥机构人员或铁路工作人员与列车司乘人员之间的语音通信；

2、相邻列车之间的列车司乘人员之间的语音通信；

3、重联机车之间的主、从数据通信通信和语音通信；

4、地面与列车之间的数据通信(CTCS报文、调度命令、无线车次号、监控信息等)；

5、相邻列车之间的列车之间的数据通信(列车位置、安全监控信息等)；

6、机车与列尾之间的数据通信(列尾风压检测、遥控排风等)；

7、同一列车各车厢、机车等部位之间的语音和数据通信；

8、相关节点间的视频通信。

图1是本发明实施例中基于轨道交通电力接触网的移动通信系统的结构示意图。如图1所示，该基于轨道交通电力接触网的移动通信系统包括车载通信机2、第一耦合器4、地面通信机3、第二耦合器5和接触网导线1。第一耦合器是电感耦合器或者电容耦合器，第二耦合器是电感耦合器或者电容耦合器

车载通信机通过第一耦合器与接触网导线通信，地面通信机通过电容耦合器或第二耦合器与接触网导线通信，接触网导线用于信号传输。

该系统采用高速DSP(例如TMS320C67XX)、FPGA、DPLD、A/D、D/A、ROM、SDRAM等集成电路器件构成通信机(也可以由专用集成电路为主来实现)，完成发送、接收的语音编码压缩，数字复接/分接、纠错编码解码、QAM多电平正交幅度调制解调、自适均衡、AGC自动控制、各种高选择性滤波器、网管监控等关键技术和主要功能，可以提高设备运行的可靠性和稳定性。

由隔离变压器、缓冲放大器、A/D、D/A组成的音频终端完成语音信号的隔离缓放大及A/D、D/A变换以及呼叫，E/M信号的处理。

由调制解调电路及隔离变压器组成单元，完成对信号(FSK及数字两种方式自动切换)的调制解调和数据处理。调制解调器的性能及速率直接关系到联网以后传输信息的速度，调制解调器的速率有14.4K、19.2K、28.8K、33.6K和56K等。可以采用CCITT建议调制解调器的V.34标准，其最大的特点是″自适应速率传输″，即在传输过程中，可以根据实际线路的质量，自动调节传输速率，这样能使所在线路不佳的联网用户可以获得相对高速传输的连接效果。而V.37标准具有9600-128000bps信号速率、四线全双工通信方式、同步、单边带调制方式和60-108kHz基群电路等功能；v.42标准具有56000bps信号速率、全双工通信方式、同步和拥有数据压缩及差错控制技术等功能。

功率放大器完成信号电平的放大，功率放大器应具有足够的动态范围，并避免产生交越失真。

供电电源采用铁路机车专用器件，稳压效果好，适用电源范围宽效率高，可提供多路输出的开关稳压电源。

图2是本发明实施例中车载通信机的结构示意图。如图2所示，车载通信机进一步包括业务接口单元、数字交叉单元、发送单元、接收单元、差接网络、晶振单元、电源单元、处理单元和监控单元。

其中业务接口单元与数字交叉单元连接，数字交叉单元分别与发送单元和接收单元连接，发送单元和接收单元分别与差接网络连接，差接网络与第一耦合器连接，业务接口单元、数字交叉单元、发送单元和接收单元分别与晶振单元、电源单元、处理单元和监控单元连接。

晶振单元用于提供时钟信号，电源单元用于提供电源，处理单元用于管理和控制系统中其他单元，并设置工作参数，监控单元用于检测并显示系统中其他单元的运用状态，记录和统计运行数据，并在超过预定阈值时告警。

发送单元进一步包括信号压缩模块、时分复用模块、QAM调制模块、带通滤波器和功率放大模块，信号压缩模块与数字交叉单元连接，信号压缩模块、时分复用模块、QAM调制模块、带通滤波器和功率放大模块依次连接，功率放大模块与差接网络连接。

接收单元进一步包括均衡器、带通滤波器、QAM解调模块、时分分配模块和信号解压模块，均衡器与差接网络连接，均衡器、带通滤波器、QAM解调模块、时分分配模块和信号解压模块依次连接，信号解压模块与数字交叉单元连接。

图3是本发明实施例中地面通信机的结构示意图。如图3所示，地面通信机进一步包括业务接口单元、数字交叉单元、发送单元、接收单元、差接网络、晶振单元、电源单元、处理单元和监控单元。

其中业务接口单元与数字交叉单元连接，数字交叉单元分别与发送单元和接收单元连接，发送单元和接收单元分别与差接网络连接，差接网络与第二耦合器连接，业务接口单元、数字交叉单元、发送单元和接收单元分别与晶振单元、电源单元、处理单元和监控单元连接。

晶振单元用于提供时钟信号，电源单元用于提供电源，处理单元用于管理和控制系统中其他单元，并设置工作参数，监控单元用于检测并显示系统中其他单元的运用状态，记录和统计运行数据，并在超过预定阈值时告警。

发送单元进一步包括信号压缩模块、时分复用模块、QAM调制模块、带通滤波器和功率放大模块，信号压缩模块与数字交叉单元连接，信号压缩模块、时分复用模块、QAM调制模块、带通滤波器和功率放大模块依次连接，功率放大模块与差接网络连接。

接收单元进一步包括均衡器、带通滤波器、QAM解调模块、时分分配模块和信号解压模块，均衡器与差接网络连接，均衡器、带通滤波器、QAM解调模块、时分分配模块和信号解压模块依次连接，信号解压模块与数字交叉单元连接。

耦合器的作用主要有三点：一是实现车载通信机、地面通信机与电力接 触网之间的信号耦合及传递；二是由于电力接触网一般为数万伏特的电压，通信机需要与其进行高压电隔离；三是实现一个带通滤波器的作用。

根据安装地点和系统需要，本系统所需的耦合器分为电容耦合(OHQC)和电感耦合(OHQL)，电感耦合器以套接或者卡接的方式连接接触网导线。

电容式耦合器主要技术指标：

电缆侧标称阻抗为75Ω；

线路侧标称阻抗为75Ω；

耦合电容容量为500pF；

耦合衰耗小于7.5dB(40～500kHz)；

耦合电容器容量为3500pF；

峰值功率为100W；

电缆连接方式为高压端直接连接到电力接触网输电线上；

环境温度为-40℃～50℃；

输电线高压电工频为0～60Hz；

安装条件为高压线需停电安装；

卡接式电感耦合器主要技术指标：

卡接式圆环内直径可以依据安装导体需要，选择不同的内径，如卡接式圆环内直径为40mm、100mm等，性能技术参数：

载波工作频率为20～500kHz；

电缆侧标称阻抗为75Ω；

线路侧标称阻抗为75Ω；

耦合衰耗小于4.5dB(20～100kHz或80～500kHz)；

最大承受功率为100W；

安装方式是卡接式；

特点是体积小、重量轻、安装不需要停电、使用方便、安全。

本发明基于上述系统和装置，提出了基于铁路电力接触网的移动通信方法，分为发送支路和接收支路。

发送支路中，来自通信网络(光端机或其它通信设备)的信号(可以是语音信号或数据信号)，首先进入业务接口单元，经隔离放大、低通滤波进入A/D变换电路、数字交叉处理。然后对语音或数据信号进行压缩编码(可采用 QAM或QAM+CIM方式)，根据传输信息量的大小及高频通道的信噪比情况，可设定压缩速率为2.4Kbps或4.8Kbps或6.4Kbps等，压缩编码处理后的语音信号进入数字多路复接器。

数据通道，可分别提供标准数字及模拟接口，支持RS232数字接口，及FSK模拟式信号。传输速率可设定为300Bd、600Bd、1200Bd，也可采用自适应工作模式，自动锁定系统中使用的各种传输速率的FSK等方式信号。

复合数字信号经前向纠错编码(FEC)，QAM多电平正交平衡调制相结合TCM格栅调制技术一次将信号调制到所需要载波频段，经数字高频带通滤波、高速D/A变换、低通平滑滤波后输出高速载波数字信号(30-500kHz)，进入功率放大器。

功率放大器完成对信号的放大滤波隔离，根据线路传输需要，可提供5W、10W等输出信号。最后，高频信号经线路滤波、差接网络分离后由专用耦合器馈入铁路电力接触网，并依此为信号传输媒介，连接到其它车载通信机或地面通信机。

接收支路中，来自耦合设备的高频信号进入到车载通信机(或地面通信机)，经差接网络，线路接收均衡器(兼滤波器和接收放大器)，输入到DSP控制单元。

信号经高速A/D转换成高速数字信号，经由FPGA构成的多级高选择性带通滤波器滤波，消除有用边带以外的干扰信号后，进行QAM正交平衡解调，解调出基带数字信号流，高精度数字AGC电平增益自动控制电路保证信号在60dB输入信号变化范围内音频输出电平变化小于±0.1dB。

自适应均衡器可有效地补偿传输信道对信号幅度和相位造成的不良影响和畸变，保证最佳接收状态，获得较好的信噪比和较低的误码率。

每个4kHz基本频带可传送5路话音、3路数据(可扩充到6路)或一路低速率视频。

图4是本发明实施例中基于轨道交通电力接触网的移动通信系统的发送支路的工作流程图。如图4所示，发送支路包括以下步骤：

步骤401、一通信终端的通信信号首先进入通信机(包括车载通信机和/或地面通信机)的业务接口单元，经过隔离放大、低通滤波、模数变换后，进行数字交叉处理。

步骤402、将处理后的信号进行压缩编码，压缩编码后的信号进入数字多路复接器。

步骤403、复合数字信号经前向纠错编码，QAM多电平正交平衡调制和TCM格栅调制，调制到所需要载波频段。

步骤404、经数字高频带通滤波、高速数模变换、低通平滑滤波后输出高速载波数字信号，进入功率放大器。

步骤405、对信号进行放大滤波隔离，提供输出信号。

步骤406、高频信号经线路滤波、差接网络分离后，通过第一耦合器馈入铁路电力接触网，进行信号传输。第一耦合器可以是电感耦合器或者电容耦合器。

图5是本发明实施例中基于轨道交通铁路电力接触网的移动通信系统的接收支路的工作流程图。如图5所示，接收支路包括以下步骤：

步骤501、铁路电力接触网承载的通信载波通过第二耦合器输出高频信号，并接入到通信机(包括车载通信机和/或地面通信机)。第二耦合器是电感耦合器或者电容耦合器。

步骤502、信号经过差接网络，再经过线路接收均衡器接收放大和带通滤波，并调节线路衰耗。

步骤503、信号连接到数字信号处理器，经过高速模数转换成高速数字信号。

步骤504、经过带通滤波器滤波，消除有用边带以外的干扰信号后，进行QAM正交平衡解调，解调出基带数字信号。

步骤505、基带数字信号流在控制单元的控制下，按照与发送支路一致的时分原则进入数字交叉单元，并最终与业务接口单元的对应端口连通，实现与连接在所述端口的通信终端的业务信道的建立。

本发明实施例的技术方案既不同于现有的电力接触网感应通信技术，也不同于铁路专用的其他无线通信技术。

1、与传统感应通信方式相比较，本发明抗干扰能力强，性能好、能力大；

2、信号耦合方式便捷有效，对于建设环境要求低，不需要独立的天线，更有利于建设及维护；

3、不需要建设同轴漏泄电缆，因此可以节省大量的建设成本和运营成本。

应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明而非限制，本发明也并不仅限于上述举例，一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (20)

1.一种基于轨道交通电力接触网的移动通信系统，其特征在于，包括车载通信机、第一耦合器、地面通信机、第二耦合器和接触网导线，所述车载通信机通过第一耦合器与接触网导线连接，所述地面通信机通过第二耦合器与接触网导线连接，接触网导线用于信号传输，

所述车载通信机进一步包括业务接口单元、数字交叉单元、发送单元、接收单元、差接网络、晶振单元、电源单元、处理单元和监控单元，其中业务接口单元与数字交叉单元连接，数字交叉单元分别与发送单元和接收单元连接，发送单元和接收单元分别与差接网络连接，差接网络与第一耦合器连接，业务接口单元、数字交叉单元、发送单元和接收单元分别与晶振单元、电源单元、处理单元和监控单元连接，晶振单元用于提供时钟信号，电源单元用于提供电源，处理单元用于管理和控制系统中其他单元，并设置工作参数，监控单元用于检测并显示系统中其他单元的运用状态，记录和统计运行数据，并在超过预定阈值时告警，

所述发送单元进一步包括信号压缩模块、时分复用模块、QAM调制模块、带通滤波器和功率放大模块，所述信号压缩模块与所述数字交叉单元连接，所述信号压缩模块、时分复用模块、QAM调制模块、带通滤波器和功率放大模块依次连接，所述功率放大模块与所述差接网络连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于轨道交通电力接触网的移动通信系统，其特征在于，轨道交通电力接触网是铁路电力接触网、城市电车电力接触网或者地铁电力接触网。

3.根据权利要求1所述的一种基于轨道交通电力接触网的移动通信系统，其特征在于，第一耦合器是电感耦合器或者电容耦合器，第二耦合器是电感耦合器或者电容耦合器。

4.根据权利要求1所述的一种基于轨道交通电力接触网的移动通信系统，其特征在于，所述接收单元进一步包括均衡器、带通滤波器、QAM解调模块、时分分配模块和信号解压模块，所述均衡器与差接网络连接，所述均衡器、带通滤波器、QAM解调模块、时分分配模块和信号解压模块依次连接，所述信号解压模块与所述数字交叉单元连接。

5.根据权利要求1-3中任一权利要求所述的一种基于轨道交通电力接触网的移动通信系统，其特征在于，地面通信机进一步包括业务接口单元、数字交叉单元、发送单元、接收单元、差接网络、晶振单元、电源单元、处理单元和监控单元，其中业务接口单元与数字交叉单元连接，数字交叉单元分别与发送单元和接收单元连接，发送单元和接收单元分别与差接网络连接，差接网络与第二耦合器连接，业务接口单元、数字交叉单元、发送单元和接收单元分别与晶振单元、电源单元、处理单元和监控单元连接，晶振单元用于提供时钟信号，电源单元用于提供电源，处理单元用于管理和控制系统中其他单元，并设置工作参数，监控单元用于检测并显示系统中其他单元的运用状态，记录和统计运行数据，并在超过预定阈值时告警。

6.根据权利要求5所述的一种基于轨道交通电力接触网的移动通信系统，其特征在于，所述发送单元进一步包括信号压缩模块、时分复用模块、QAM调制模块、带通滤波器和功率放大模块，所述信号压缩模块与所述数字交叉单元连接，所述信号压缩模块、时分复用模块、QAM调制模块、带通滤波器和功率放大模块依次连接，所述功率放大模块与所述差接网络连接。

7.根据权利要求5所述的一种基于轨道交通电力接触网的移动通信系统，其特征在于，所述接收单元进一步包括均衡器、带通滤波器、QAM解调模块、时分分配模块和信号解压模块，所述均衡器与差接网络连接，所述均衡器、带通滤波器、QAM解调模块、时分分配模块和信号解压模块依次连接，所述信号解压模块与所述数字交叉单元连接。

8.根据权利要求3所述的一种基于轨道交通电力接触网的移动通信系统，其特征在于，电感耦合器以套接或者卡接的方式连接接触网导线。

9.一种车载通信机，其特征在于，包括业务接口单元、数字交叉单元、发送单元、接收单元、差接网络、晶振单元、电源单元、处理单元和监控单元，其中业务接口单元与数字交叉单元连接，数字交叉单元分别与发送单元和接收单元连接，发送单元和接收单元分别与差接网络连接，差接网络与耦合器连接，业务接口单元、数字交叉单元、发送单元和接收单元分别与晶振单元、电源单元、处理单元和监控单元连接，晶振单元用于提供时钟信号，电源单元用于提供电源，处理单元用于管理和控制系统中其他单元，并设置工作参数，监控单元用于检测并显示系统中其他单元的运用状态，记录和统计运行数据，并在超过预定阈值时告警，

所述发送单元进一步包括信号压缩模块、时分复用模块、QAM调制模块、带通滤波器和功率放大模块，所述信号压缩模块与所述数字交叉单元连接，所述信号压缩模块、时分复用模块、QAM调制模块、带通滤波器和功率放大模块依次连接，所述功率放大模块与所述差接网络连接。

10.根据权利要求9所述的一种车载通信机，其特征在于，耦合器是电感耦合器或者电容耦合器。

11.根据权利要求9或10所述的一种车载通信机，其特征在于，所述接收单元进一步包括均衡器、带通滤波器、QAM解调模块、时分分配模块和信号解压模块，所述均衡器与差接网络连接，所述均衡器、带通滤波器、QAM解调模块、时分分配模块和信号解压模块依次连接，所述信号解压模块与所述数字交叉单元连接。

12.一种地面通信机，其特征在于，包括业务接口单元、数字交叉单元、发送单元、接收单元、差接网络、晶振单元、电源单元、处理单元和监控单元，其中业务接口单元与数字交叉单元连接，数字交叉单元分别与发送单元和接收单元连接，发送单元和接收单元分别与差接网络连接，差接网络与耦合器连接，业务接口单元、数字交叉单元、发送单元和接收单元分别与晶振单元、电源单元、处理单元和监控单元连接，

所述发送单元进一步包括信号压缩模块、时分复用模块、QAM调制模块、带通滤波器和功率放大模块，所述信号压缩模块与所述数字交叉单元连接，所述信号压缩模块、时分复用模块、QAM调制模块、带通滤波器和功率放大模块依次连接，所述功率放大模块与所述差接网络连接。

13.根据权利要求12所述的一种地面通信机，其特征在于，耦合器是电感耦合器或者电容耦合器。

14.根据权利要求12或13所述的一种地面通信机，其特征在于，所述接收单元进一步包括均衡器、带通滤波器、QAM解调模块、时分分配模块和信号解压模块，所述均衡器与差接网络连接，所述均衡器、带通滤波器、QAM解调模块、时分分配模块和信号解压模块依次连接，所述信号解压模块与所述数字交叉单元连接。

15.一种基于轨道交通电力接触网的移动通信方法，其特征在于，分为发送支路和接收支路，发送支路包括以下步骤：

一通信终端的通信信号首先进入通信机的业务接口单元，经过隔离放大、低通滤波、模数变换后，进行数字交叉处理；

将处理后的信号进行压缩编码，压缩编码后的信号进入数字多路复接器；

复合数字信号经前向纠错编码，QAM多电平正交平衡调制和TCM格栅调制，调制到所需要载波频段；

经数字高频带通滤波、高速数模变换、低通平滑滤波后输出高速载波数字信号，进入功率放大器；

对信号进行放大滤波隔离，提供输出信号；

高频信号经线路滤波、差接网络分离后，通过第一耦合器馈入铁路电力接触网，进行信号传输；

接收支路包括以下步骤：

铁路电力接触网承载的通信载波通过第二耦合器输出高频信号，并接入到通信机；

信号经过差接网络，再经过线路接收均衡器接收放大和带通滤波，并调节线路衰耗；

信号连接到数字信号处理器，经过高速模数转换成高速数字信号，经过带通滤波器滤波，消除有用边带以外的干扰信号后，进行QAM正交平衡解调，解调出基带数字信号；

基带数字信号流在控制单元的控制下，按照与发送支路一致的时分原则进入数字交叉单元，并最终与业务接口单元的对应端口连通，实现与连接在所述端口的通信终端的业务信道的建立。

16.根据权利要求15所述的一种基于轨道交通电力接触网的移动通信方法，其特征在于，轨道交通电力接触网是铁路电力接触网、城市电车电力接触网或者地铁电力接触网。

17.根据权利要求15所述的一种基于轨道交通电力接触网的移动通信方法，其特征在于，第一耦合器是电感耦合器或者电容耦合器，第二耦合器是电感耦合器或者电容耦合器。

18.根据权利要求15所述的一种基于轨道交通电力接触网的移动通信方法，其特征在于，所述通信机包括车载通信机和/或地面通信机。

19.根据权利要求15所述的一种基于轨道交通电力接触网的移动通信方法，其特征在于，所述将处理后的信号进行压缩编码采用QAM或者QAM加CIM方式，压缩速率为2.4Kbps、4.8Kbps或者6.4Kbps。

20.根据权利要求15所述的一种基于轨道交通电力接触网的移动通信方法，其特征在于，所述输出高速载波数字信号为30到500KHz。