CN107483117A - 一种基于激光的轨道交通车地高速宽带无线通信系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种基于激光的轨道交通车地高速宽带无线通信系统，包括车载无线通信终端和多个地面无线通信终端；车载无线通信终端安装在轨道交通车上；多个地面无线通信终端分布安装在轨道交通车运行轨道沿线地面上；车载无线通信终端和地面无线通信终端的结构相同，均由光端机和光学天线组成，光端机与光学天线相连。本发明使用激光作为信息载体，不易受到外界干扰，容量大，足以承载车内与车外高速局域网互联等大容量的宽带通信，且无须进行昂贵的管道工程铺设和维护，建网速度快，只须在通信点上进行设备安装，工程建设以小时或天为计量单位，适合快速部署和复杂地形中的应急组网，对于重新撤换部署也很方便容易。

Description

一种基于激光的轨道交通车地高速宽带无线通信系统
技术领域
本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种基于激光的轨道交通车地高速宽带无线通信系统。
背景技术
目前，在我国轨道交通行业，传统无线电通信技术在被广泛使用作为车地通信系统，如主流的GSM-R、Wi-Fi、3G/4G/5G、Tetra等。可是面对现代轨道交通(地铁、高铁)宽带车内局域网的无线应用，如大量增长的网络数据、视频传递和语音通话的需求趋势，原有的传统无线窄带通信技术都显现出其局限性，无法适合现代轨道交通(地铁、高铁)车地宽带无线通讯发展的需求。
发明内容
本发明所要解决的是现有轨道交通窄带车地无线通信技术易受干扰、吞吐量低和通信带宽窄的问题，提供一种基于激光的轨道交通车地高速宽带无线通信系统。
为解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种基于激光的轨道交通车地高速宽带无线通信系统，包括车载无线通信终端和多个地面无线通信终端；车载无线通信终端安装在轨道交通车上；多个地面无线通信终端分布安装在轨道交通车运行轨道沿线地面上；车载无线通信终端和地面无线通信终端的结构相同，均由光端机和光学天线组成；光端机包括编码模块、光波分复用模块、激光驱动模块、激光器、光探测器、信号处理模块、光波分解复用模块、解码模块和业务接口模块；编码模块的输入端连接业务接口模块，编码模块的输出端经由光波分复用模块连接激光驱动模块的输入端，激光驱动模块的输出端连接激光器的输入端；光探测器的输出端经由信号处理模块连接光波分解复用模块的输入端，光波分解复用模块的输出端连接解码模块的输入端，解码模块的输出端连接业务接口模块；车载无线通信终端的业务接口与车载局域网互联；地面无线通信终端的业务接口与广域网互联；光学天线包括接收透镜和发射透镜；发射透镜通过光纤与激光器的输出端连接；接收透镜通过光纤与光探测器的输入端连接。
上述方案中，相邻2个地面无线通信终端之间的间隔距离为20m～1Km。
上述方案中，光学天线还进一步包括俯仰调节旋钮、俯仰调节电路、俯仰调节电机、方位调节旋钮、方位调节电路、方位调节电机和万向调节底座；接收透镜和发射透镜安装在万向调节底座上；俯仰调节旋钮与俯仰调节电路的输入端相连，俯仰调节电路的输出端经由俯仰调节电机与万向调节底座连接；方位调节旋钮与方位调节电路的输入端相连，方位调节电路的输出端经由方位调节电机与万向调节底座连接。
与现有技术相比，本发明具有如下特点：
1、使用激光作为信息载体，不易受到外界干扰，容量大，足以承载车内与车外高速局域网互联等大容量的宽带通信；
2、无线激光通信工作频段在365～326THz，设备间无射频信号干扰，所以无需申请频率使用许可证；
3、激光的直线定向传播方式使它的发射光束可控，方向性好,因此具有数据传递的保密性，数据不易外泄；
4、无线激光通信无须进行昂贵的管道工程铺设和维护，建网速度快，只须在通信点上进行设备安装，工程建设以小时或天为计量单位，适合快速部署和复杂地形中的应急组网，对于重新撤换部署也很方便容易。
附图说明
图1为一种基于激光的轨道交通车地高速宽带无线通信系统的原理示意图。
图2为一种基于激光的轨道交通车地高速宽带无线通信系统的光端机的原理示意图。
图3为一种基于激光的轨道交通车地高速宽带无线通信系统的光学天线的原理示意图；
图中标号：1、车载无线通信终端；2、地面无线通信终端。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
一种基于激光的轨道交通车地高速宽带无线通信系统，如图1所示，包括车载无线通信终端1和多个地面无线通信终端2。车载无线通信终端1安装在轨道交通车上。多个地面无线通信终端2分布安装在轨道交通车运行轨道沿线地面上。根据轨道交通车运行轨道的弯曲半径，每隔一段距离设置一个地面无线通信终端2，其可以进行等距离或非等距离排布。为保证通信可靠性，在本发明中，相邻2个地面无线通信终端2之间的间隔距离为20m～1Km。
车载无线通信终端1和地面无线通信终端2之间通过激光进行无线通信，车载无线通信终端1和地面无线通信终端2的均具有激光收发功能。在本发明中，车载无线通信终端1和地面无线通信终端2的结构相同，均由光端机和光学天线组成。
光端机如图2所示，包括编码模块、光波分复用模块、激光驱动模块、激光器、光探测器、信号处理模块、光波分解复用模块、解码模块和业务接口模块。编码模块的输入端连接业务接口模块，编码模块的输出端经由光波分复用模块连接激光驱动模块的输入端，激光驱动模块的输出端连接激光器的输入端。光探测器的输出端经由信号处理模块连接光波分解复用模块的输入端，光波分解复用模块的输出端连接解码模块的输入端，解码模块的输出端连接业务接口模块。车载无线通信终端1的业务接口与车载局域网互联。地面无线通信终端2的业务接口与广域网互联。业务接口高速以太网、视频、音频及数据输出接口，其可以包含光接口或电接口。
光学天线如图3所示，包括接收透镜、发射透镜、俯仰调节旋钮、俯仰调节电路、俯仰调节电机、方位调节旋钮、方位调节电路、方位调节电机和万向调节底座。接收透镜和发射透镜安装在万向调节底座上。俯仰调节旋钮与俯仰调节电路的输入端相连，俯仰调节电路的输出端经由俯仰调节电机与万向调节底座连接。方位调节旋钮与方位调节电路的输入端相连，方位调节电路的输出端经由方位调节电机与万向调节底座连接。发射透镜通过光纤与激光器的输出端连接。接收透镜通过光纤与光探测器的输入端连接。通过调节车载无线通信终端1的万向调节底座的俯仰角度和方位角度，使得车载无线通信终端1的光学天线向外朝向车外的地面无线通信终端2所处方向；通过调节地面无线通信终端2的万向调节底座的俯仰角度和方位角度，使得地面无线通信终端2的光学天线向内朝向车内的车载无线通信终端1所处方向；进而使得通信双方的接收透镜接收到的激光信号和发射透镜发射的激光信号均达到最优值。
本发明利用无线激光通信实现轨道交通车地无线信息传输和数据传送的目的，可有效解决无线通信系统中，传统无线电通信易被干扰及带宽窄的缺陷。
需要说明的是，尽管以上本发明所述的实施例是说明性的，但这并非是对本发明的限制，因此本发明并不局限于上述具体实施方式中。在不脱离本发明原理的情况下，凡是本领域技术人员在本发明的启示下获得的其它实施方式，均视为在本发明的保护之内。

Claims (3)

1.一种基于激光的轨道交通车地高速宽带无线通信系统，其特征是，包括车载无线通信终端(1)和多个地面无线通信终端(2)；车载无线通信终端(1)安装在轨道交通车上；多个地面无线通信终端(2)分布安装在轨道交通车运行轨道沿线地面上；
车载无线通信终端(1)和地面无线通信终端(2)的结构相同，均由光端机和光学天线组成；
光端机包括编码模块、光波分复用模块、激光驱动模块、激光器、光探测器、信号处理模块、光波分解复用模块、解码模块和业务接口模块；编码模块的输入端连接业务接口模块，编码模块的输出端经由光波分复用模块连接激光驱动模块的输入端，激光驱动模块的输出端连接激光器的输入端；光探测器的输出端经由信号处理模块连接光波分解复用模块的输入端，光波分解复用模块的输出端连接解码模块的输入端，解码模块的输出端连接业务接口模块；车载无线通信终端(1)的业务接口与车载局域网互联；地面无线通信终端(2)的业务接口与广域网互联；
光学天线包括接收透镜和发射透镜；发射透镜通过光纤与激光器的输出端连接；接收透镜通过光纤与光探测器的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于激光的轨道交通车地高速宽带无线通信系统，其特征是，相邻2个地面无线通信终端(2)之间的间隔距离为20m～1Km。
3.根据权利要求1所述的一种基于激光的轨道交通车地高速宽带无线通信系统，其特征是，光学天线还进一步包括俯仰调节旋钮、俯仰调节电路、俯仰调节电机、方位调节旋钮、方位调节电路、方位调节电机和万向调节底座；
接收透镜和发射透镜安装在万向调节底座上；
俯仰调节旋钮与俯仰调节电路的输入端相连，俯仰调节电路的输出端经由俯仰调节电机与万向调节底座连接；
方位调节旋钮与方位调节电路的输入端相连，方位调节电路的输出端经由方位调节电机与万向调节底座连接。
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