CN107528610A - 无线信号收发装置及无线信号收发链 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及一种无线信号收发装置，包括：天线、低噪声放大器、混频器、频率发生器、限幅放大器、调制器和光电转换器；天线用于接收脉冲信号；低噪声放大器用于将天线接收的脉冲信号进行低噪放大处理，生成处理脉冲信号，发送给混频器；频率发生器用于产生频率信号，发送给混频器；混频器根据处理脉冲信号将频率信号处理为通信电信号；限幅放大器用于将通信电信号进行限幅放大处理，生成放大电信号；调制器用于将放大电信号进行协议转换生成电信号；光电转换器用于将电信号转换为光信号，发送给光接收机。本发明结合毫米波通信技术和光通信技术，并使用专用的通信协议来实现列车在高速移动条件下的车地大容量、高可靠数据通信。

Description

无线信号收发装置及无线信号收发链

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种无线信号收发装置及无线信号收发链。

背景技术

至今为止，所有移动通信系统建立的目的都是为了解决个人通信，所以，第一代移动通信系统到现今的5G移动通信系统，所有移动通信技术发展都是为了改善个人通信的质量。因此，企图建立在移动通信现有的技术或现有的基础设施之上而解决在广域条件下高速列车的车地通信是不现实的。事实上，目前以GSM技术演变而来的GSM-R已经越来越不能适应高速铁路交通越来越迫切的信息化和智能化的车地通信需求，而且也看不到这项技术的有效进步以及高铁车地通信系统的技术进展。

由于高速移动条件下，无线通信首先受到多普勒效应的影响，由于无线频率随着移动速度的提高频率偏移现象也会同步加剧，这不仅会造成频率失步而且对于在高密度信号调制下的宽带无线通信还会带来非常明显的信号失步，无线电收信机无法解析发信机所发送的通信信号。

高速移动条件下，无线通信尤其是无线宽带通信的多径衰落被急剧放大，直接通信路径由于高速移动而被破坏取而代之的是许多无法预知的通信路径，这些现象是直接导致高速移动下多径衰落明显增大的主要原因。这种现象在大功率远距离的无线通信方式下尤为突出。

为了达到高速条件下无线通信尤其是无线宽带通信的目的，沿高铁线路远距离建设基站并加大通信及功率是通常的做法，而这种做法恰恰降低了无线通信的可靠性。远距离无线通信由于气候变化的原因如雨、雪、雾等恶劣气候现象不仅会降低无线通信的质量，甚至会因此中断通信，这样无线通信就会因此失去高铁信息化和智能化的重要支撑手段的地位，会直接导致高铁信息化和智能化的失败。

同样，无线光通信虽然不受多普勒效应的影响，但是对气象条件的要求过高且系统的高复杂性是的目前还看不到这种技术应用于高铁通信的可能性，而卫星通信除了通信带宽的限制外，高纬度地区卫星信号太弱和太多的铁路隧道也是限制卫星通信应用于高铁车地通信主要原因。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种无线信号收发装置及无线信号收发链，提供了一种全新的无线通信模式，将毫米波通信技术应用于与车地通信以解决通信带宽，用短距离微功率无线通信技术替代远距离大功率通信解决无线通信的可靠性问题，用无线光通信的直接调制方式替代目前无线宽带通信常用的高密度的信号调制技术，达到高速移动条件下的信号同步和频率同步；由此，结合毫米波通信技术和光通信技术，并使用专用的通信协议来实现列车在高速移动条件下的车地大容量、高可靠数据通信。

为实现上述目的，在第一方面，本发明提供了一种所述无线信号收发装置包括天线、低噪声放大器、混频器、频率发生器、限幅放大器、调制器和光电转换器；

所述天线用于接收外部无线通信装置发送的脉冲信号；

所述低噪声放大器用于将所述天线接收的脉冲信号进行低噪放大处理，生成处理脉冲信号，并发送给所述混频器；

所述频率发生器用于产生频率信号，发送给所述混频器；

所述混频器用于根据所述处理脉冲信号将所述频率信号处理为通信电信号；

所述限幅放大器用于将所述通信电信号进行限幅放大处理，生成放大电信号；

所述调制器用于将所述放大电信号进行协议转换生成电信号；

所述光电转换器用于将所述电信号转换为光信号，发送给光接收机。

优选的，所述装置还包括功率放大器；

所述光电转换器还用于接收无源光分支器发送的分支光信号，将所述分支光信号转化成第一电信号，发送给所述调制器；

所述调制器将所述第一电信号调制至所述频率发生器产生的所述频率信号中，产生第一驱动信号；

所述功率放大器对所述第一驱动信号进行放大处理，得到放大第一驱动信号；

所述天线根据所述第一驱动信号发送第一脉冲信号，用于所述无线通信装置进行接收。

进一步优选的，所述天线为射频天线，所述射频天线具体用于将所述第一驱动信号生成微功率第一脉冲信号发送。

进一步优选的，所述微功率第一脉冲信号为射频信号。

进一步优选的，所述的调制器的调制方式为开关键控或数字脉冲间隔调制。

在第二方面，本发明实施例提供了一种无线信号收发链，其特征在于，所述无线信号收发链包括第一信号光纤、多个第一无源光分支器、同步控制器和多个无线信号收发节点；

所述第一信号光纤用于传输信号光信号；

所述多个第一无源光分支器，分别用于将所述第一信号光纤传输的信号光信号进行处理，得到分支光信号；

所述无线信号收发节点包括光电转换器、频率发生器、调制器、功率放大器和天线；

所述光电转换器，用于接收对应第一无源光分支器传输的分支光信号，将所述分支光信号转化成第一电信号，发送给所述调制器；

所述频率发生器产生频率信号，发送给所述调制器；

所述调制器接收所述同步控制器发送的同步发送指令，根据所述同步发送指令将所述第一电信号调制至所述频率信号中，产生第一同步驱动信号，并发送给所述功率放大器；

所述功率放大器对所述第一同步驱动信号进行放大，产生放大第一同步驱动信号；

所述天线根据所述放大第一同步驱动信号发送脉冲信号，由此所述无线信号收发链的每一个无线信号收发节点在所述同步控制器的控制下同时同步发送相同的所述脉冲信号，供外部无线通信组列的多个无线通信节点接收。

优选的，所述无线信号收发节点还包括低噪声放大器、混频器、限幅放大器；

所述同步控制器还用于生成接收控制指令，发送给所述多个无线信号收发节点中需要接收脉冲信号的当前无线信号收发节点；

所述当前无线信号收发节点的天线还用于接收所述无线通信组列的多个无线通信节点同时发送的脉冲信号；

所述低噪声放大器用于将所述天线接收的脉冲信号进行低噪放大处理，生成处理脉冲信号，并发送给所述混频器；

所述混频器用于根据所述频率发生器生成的处理脉冲信号将所述频率信号处理为通信电信号；

所述限幅放大器用于将所述通信电信号进行限幅放大处理，生成放大电信号；

所述调制器用于将所述放大电信号进行协议转换生成电信号；

所述光电转换器用于将所述电信号转换为通信光信号。

进一步优选的，所述当前无线信号收发节点接收完毕所述脉冲信号后，所述同步控制器还用于生成接收停止指令，并发送给所述当前无线信号收发节点，所述无线信号收发节点停止接收所述脉冲信号。

进一步优选的，所述同步控制器还用于生成接续接收指令，发送给所述当前无线信号收发节点的接续无线信号收发节点，所述接续无线信号收发节点开始接收多个无线通信节点同时发送的脉冲信号，生成通信光信号。

进一步优选的，所述无线信号收发链还包括：

多个第二无源光分支器，每个第二无源光分支器与对应无线信号收发节点相连接，用于接收对应无线信号收发节点发送的通信光信号；

第二信号光纤，分别与所述多个第二无源光分支器相连接，用于传输所述第二无源光分支器依次发送的通信光信号；

光通信机，与所述第二信号光纤相连接，用于处理所述第二信号光纤发送的通信光信号。

本发明实施例提供的一种无线信号收发装置及无线信号收发链，提供了一种全新的无线通信模式，将毫米波通信技术应用于与车地通信以解决通信带宽，用短距离微功率无线通信技术替代远距离大功率通信解决无线通信的可靠性问题，用无线光通信的直接调制方式替代目前无线宽带通信常用的高密度的信号调制技术，达到高速移动条件下的信号同步和频率同步；由此，结合毫米波通信技术和光通信技术，并使用专用的通信协议来实现列车在高速移动条件下的车地大容量、高可靠数据通信。

附图说明

图1为本发明实施例提供的无线信号收发装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的无线信号收发装置接收信号的示意图；

图3为本发明实施例提供的无线信号收发链的结构示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

图1为本发明实施例提供的无线信号收发装置的结构示意图，如图1所示，所述无线信号收发装置包括天线15、低噪声放大器16、混频器17、频率发生器12、限幅放大器18、调制器13和光电转换器11。

天线15接收外部无线通信装置发送的脉冲信号，并发送给低噪声放大器16。低噪声放大器16将天线15接收的脉冲信号进行低噪放大处理，生成处理脉冲信号，并发送给混频器17。频率发生器12产生频率信号，发送给混频器17。混频器17根据处理脉冲信号将频率信号处理为通信电信号，并发送给限幅放大器18。限幅放大器18将通信电信号进行限幅放大处理，生成放大电信号。调制器13将放大电信号进行协议转换生成电信号。光电转换器11将调制器13发送的电信号转换为光信号，发送给光接收机。

此外，在无线信号收发装置发送通信信号时，装置还包括功率放大器14，光电转换器11还可以用于接收无源光分支器发送的分支光信号，将分支光信号转化成第一电信号，从而将光信号转化成电信号发送给调制器13。调制器13还可以用于将第一电信号调制至频率发生器12产生的频率信号中，产生第一驱动信号；其中，调制器13的调制方式优选为脉冲调制方式，例如开关键控(on-off keying modulation，OOK)或数字脉冲间隔调制(digitalpulse interval modulation，DPIM)等。功率放大器14对第一驱动信号进行放大处理，得到放大第一驱动信号。天线15还可以根据放大第一驱动信号发送第一脉冲信号，用于无线通信装置进行接收。为了实现无线信号收发装置和无线通信装置之间信号的稳定、快速、可靠传输，天线15具体可以为射频天线15，射频天线15根据第一驱动信号生成微功率第一脉冲信号并发送，其中，微功率第一脉冲信号为射频信号。

本发明提供的无线信号收发装置，能够实现与无线通信装置之间信号的可靠传输，在具体的应用中，无线信号收发装置沿轨道平行轴线进行设置在地面上，无线通信装置设置在列车端，下面具体介绍车地通信过程。

在列车向地面通信时，地面上的无线信号收发装置接收车载无线通信装置发送的脉冲信号，并将所述脉冲信号处理为光信号。

具体的，图2为本发明实施例提供的无线信号收发装置接收信号的示意图，结合图2所示，无线信号收发装置的天线15接收地面任一无线通信装置发送的脉冲信号，并发送给低噪声放大器16，其中，天线15接收到的脉冲信号的波形可以为如图2中天线15左侧的波形图；需要说明的是，地面端无线信号收发装置与车载无线通信装置之间的是通过各自的天线15进行信号传输的。

低噪声放大器16将天线15接收的脉冲信号进行低噪放大处理，生成处理脉冲信号，并发送给混频器17，处理脉冲信号的波形可以为如图2中低噪声放大器16右上方的波形图；频率发生器12产生频率信号，发送给混频器17，频率信号的波形可以为如图2中频率发生器12左上方的波形图；混频器17根据处理脉冲信号将频率信号处理为通信电信号，并发送给限幅放大器18，得到的通信电信号的波形图可以为如图2中混频器17右上方的波形图；限幅放大器18将通信电信号进行限幅放大处理，生成放大电信号，发送给调制器13，放大电信号的波形图可以为如图2中限幅放大器18右上方的波形图；调制器13将放大电信号进行协议转换生成电信号，电信号的波形图可以为如图2中调制器13右上方的波形图；光电转换器11将调制器13发送的电信号转换为光信号，发送给地面光接收机，地面光接收机对光信号进行处理。由此实现了列车端向地面的通信。

在地面向列车通信时，地面上的无线信号收发装置向车载无线通信装置发送的微功率脉冲信号。

具体的，地面核心网络的光通信机发出的信号光信号，通过多个无源光分支器得到多路相同的分支光信号；具体来说，光纤传输的是信号光信号，光信号是由地面所产生的用来发送给车载接收端(例如无线通信装置)。多个无源光分支器与光纤连接，将光纤传输的光信号分成多路相同的分支光信号，每一路分支光信号传输至一个相对应的无线信号收发装置。无线信号收发装置可以将分支光信号进行处理。

无线信号收发装置的光电转换器11接收相对应的无源光分支器发送的分支光信号，将分支光信号转化成第一电信号，发送给调制器13。

频率发生器12产生频率信号，发送给调制器13；具体的，频率发生器12能够产生稳定波形的频率信号，以供调制器13进行载波。

调制器13将第一电信号调制至频率发生器12产生的频率信号中，也就是将电信号加载在具有稳定波形的频率信号中，从而产生第一驱动信号，发送给天线15；其中，调制器13的调制方式优选为脉冲调制方式，例如OOK或DPIM等。

功率放大器14对第一驱动信号进行放大处理，得到放大第一驱动信号。

天线15根据放大第一驱动信号发送第一脉冲信号，发送给车载无线通信装置进行接收，具体的，天线15优选为射频天线15，射频天线15根据第一驱动信号生成微功率第一脉冲信号并发送，其中，微功率第一脉冲信号为射频信号，从而实现无线信号收发装置和无线通信装置之间信号的稳定、快速、可靠传输。由此实现了地面向列车端的通信。

本发明实施例提供的无线信号收发装置，在通信过程中信号的调制采用光通信调制方式，OOK、DPIM调制方式以便获得车、地之间信号良好的时间同步，避免在高速移动中对无线信号的信号同步和相位解析，解决了传统的复杂调制方法会导致信号调制时出现过多信号丢失的问题。

相对应的，基于上述无线信号收发装置，本发明还提供了无线信号收发链，图3为本发明实施例提供的无线信号收发链的结构示意图，如图3所示，无线信号收发链包括第一信号光纤1、多个第一无源光分支器2、同步控制器3和多个无线信号收发节点4，其中，无线信号收发节点4即为上述无线信号收发装置。

第一信号光纤1用于传输信号光信号。

多个第一无源光分支器2，分别与第一信号光纤1相连，将第一信号光纤1传输的信号光信号进行处理，得到多路相同的分支光信号，并发送给相对应的无线信号收发节点4。

同步控制器3，用于向所有的无线信号收发节点4发送同步控制信号，控制控制所有的无线信号收发节点4按照系统规定的通信协议同步发出相同频率，而且在时间上同步的脉冲信号。

多个无线信号收发节点4呈链状等距排列，再次如图1所示，无线信号收发节点4具体包括光电转换器11、频率发生器12、调制器13、功率放大器14和天线15。

光电转换器11接收对应第一无源光分支器2传输的分支光信号，将分支光信号转化成第一电信号，发送给调制器13。频率发生器12产生频率信号，发送给调制器13；具体的，频率发生器12能够产生稳定波形的频率信号，以供调制器13进行载波。调制器13接收同步控制器3发送的同步发送指令，根据同步发送指令将第一电信号调制至频率信号中，产生第一同步驱动信号，并发送给功率放大器14；优选的，调制器13的调制方式具体可以是脉冲调制方式，例如OOK或DPIM等调制方式。由于调制器13产生的第一同步驱动信号的波形较小，需要功率放大器14对第一同步驱动信号进行放大，从而产生放大第一同步驱动信号，进而得到波形明显的放大第一同步驱动信号，功率放大器14将放大第一同步驱动信号发送给天线15。

天线15根据放大第一同步驱动信号发送脉冲信号，然后将生成的脉冲信号发送给外部无线通信组列的多个无线通信节点进行接收。具体的，天线15可以为射频天线15，射频天线15根据放大第一同步驱动信号生成微功率第一脉冲信号并发送，其中，微功率第一脉冲信号为射频信号，从而实现无线信号收发装置和无线通信装置之间信号的稳定、快速、可靠传输。

无线信号收发节点4还包括低噪声放大器16、混频器17、限幅放大器18。

在无线信号收发装置接收无线通信装置发送的信号时，同步控制器3还可以用于生成接收控制指令，发送给多个无线信号收发节点4中需要接收脉冲信号的当前无线信号收发节点4。

当前无线信号收发节点4的天线15接收无线通信组列的多个无线通信节点同时发送的脉冲信号。当前无线信号收发节点4的低噪声放大器16将天线15接收的脉冲信号进行低噪放大处理，生成处理脉冲信号，并发送给混频器17。混频器17根据频率发生器12生成的处理脉冲信号将频率信号处理为通信电信号。限幅放大器18将通信电信号进行限幅放大处理，生成放大电信号。调制器13可以用于将放大电信号进行协议转换生成电信号。光电转换器11将调制器13生成的电信号转换为通信光信号。

当前无线信号收发节点4接收完毕脉冲信号后，同步控制器3还用于生成接收停止指令，并发送给当前无线信号收发节点4，无线信号收发节点4停止接收脉冲信号。同步控制器3还用于生成接续接收指令，发送给当前无线信号收发节点4的接续无线信号收发节点4，接续无线信号收发节点4开始接收多个无线通信节点同时发送的脉冲信号，生成通信光信号。

无线信号收发链还包括多个第二无源光分支器5和第二信号光纤6。

每个第二无源光分支器5与对应无线信号收发节点4相连接，用于接收对应无线信号收发节点4发送的通信光信号。第二信号光纤6，分别与多个第二无源光分支器5相连接，用于传输第二无源光分支器5依次发送的通信光信号。

无线信号收发链还包括光通信机7，与第二信号光纤6相连接，处理第二信号光纤6发送的通信光信号。

本发明提供的无线信号收发链，能够实现与无线通信组列之间信号的可靠传输，需要说明的是，无线通信组列包括多个无线通信节点，多个无线通信节点通过天线15或天线15的组合形成一个线型的无线电覆盖区。无线通信组列和无线信号收发链的分布是平行的，具体可以应用在列车通信中，无线通信组列沿列车的纵轴方向安装在车厢上，无线信号收发链沿列车轨道的方向设置，每一个无线信号收发节点4的天线15与铁轨相垂直，并与无线通信节点的天线15方向相对，其距离保证相互发射的无线信号可以被对方完整接受，从而形成无线通信关系；其中，线型无线通信组列的长度为L，无线信号收发链的每个无线信号收发节点4之间的距离相等，并且等于线型无线通信组列的长度L。下面具体介绍车载无线通信组列与地面无线信号收发链之间的通信过程。

在地面向列车通信时，由地面核心网络的光通信机发出信号光信号，沿第一信号光纤1传输至多个第一无源光分支器2，多个第一无源光分支器2将第一信号光纤1传输的信号光信号分成多路相同的分支光信号，并通过光纤传输至相对应的无线信号收发节点4；每个无线信号收发节点4的光电转换器11接收相对应的第一无源光分支器2传输的分支光信号，并将分支光信号转化成第一电信号，发送给调制器13；频率发生器12产生频率信号，发送给调制器13；调制器13接收同步控制器3发送的同步发送指令，根据同步发送指令将第一电信号调制至频率信号中，产生第一同步驱动信号，并发送给功率放大器14，具体的，调制器13的调制方式为脉冲调制方式，例如OOK或DPIM等；功率放大器14对第一同步驱动信号进行放大，产生放大第一同步驱动信号；天线15根据放大第一同步驱动信号发送脉冲信号，具体的，天线15为选射频天线15，射频天线15根据放大第一同步驱动信号生成微功率的脉冲信号，并发送给无线通信组列的多个无线通信节点；其中，微功率的脉冲信号为射频信号。

需要说明的是，同步控制器3的意义是控制无线信号收发链中的所有无线信号收发节点4同时驱动其中的天线15同步向外发送信号，这样可以将单个无线信号收发节点4的点状信号发射转化为无线信号收发链的线状信号发射。无线通信组列在接收无线信号收发链发射的信号时，并不感知和区分是哪一个无线信号收发节点4发送的信号，而且在运动列车运行中，一个无线通信节点可以顺次接收无线信号收发链中从头到尾每一个无线信号收发节点4发送的信号。

进一步的，地面无线信号收发链的每个无线信号收发节点4在同步控制器3的控制下，按照系统规定的通信协议同步发出相同频率，而且在时间上同步的微功率的脉冲信号，些同步微功率脉冲信号形成一个指向车载无线通信组列的无线通信信号，并被车载无线通信组列的无线通信节点依次接收；在无线通信节点的调制器13的控制下进行协议转换，并由无线通信节点的光电转换模块转换成光信号，通过光纤传输到车载光通信机进行处理。

在列车高速移动时，无线通信组列随车移动，并依次接收由各个无线信号收发节点4发送的相同的通信信号，从而形成在链型网络覆盖范围内的连续接收。

在列车向地面通信时，车载线型无线通信组列的所有无线通信节点发出相同频率相同的同步脉冲信号，地面无线信号收发链的同步控制器3根据列车的运动轨迹生成接收控制指令，发送给多个无线信号收发节点4中需要接收脉冲信号的当前无线信号收发节点4；当前无线信号收发节点4的天线15接收无线通信组列的多个无线通信节点同时发送的脉冲信号；低噪声放大器16将天线15接收的脉冲信号进行低噪放大处理，生成处理脉冲信号，并发送给混频器17；混频器17根据频率发生器12生成的处理脉冲信号将频率信号处理为通信电信号；限幅放大器18将通信电信号进行限幅放大处理，生成放大电信号；调制器13用于将放大电信号进行协议转换生成电信号；光电转换器11将调制器13生成的电信号转换为通信光信号。当前无线信号收发节点4接收完毕脉冲信号后，同步控制器3生成接收停止指令，并发送给当前无线信号收发节点4，无线信号收发节点4停止接收脉冲信号。

在列车的行进过程中，随着列车的移动，线型无线通信组列会随列车移动直到脱离地面链型网络的无线信号收发节点BF(k)，但由于地面网络的无线信号收发节点4之间的距离和线型无线通信组列的长度相等，因此，当线型无线通信组列脱离无线信号收发节点BF(k)时，必然根据移动方向同时接入另一个相同的，且在同步工作的无线信号收发节点BF(k-1)或者无线信号收发节点BF(k+1)，并由新的接续无线信号收发节点4接收线型无线通信组列发送的无线通信信号，具体的，地面无线信号收链的同步控制器3生成接续接收指令，发送给当前无线信号收发节点4的接续无线信号收发节点4，接续无线信号收发节点4开始接收多个无线通信节点同时发送的脉冲信号，生成通信光信号。为描述方便，上述BF表示无线信号收发节点24，BF(k)表示第k个无线信号收发节点，BF(k-1)表示第k-1个无线信号收发节点，BF(k+1)表示第k+1个无线信号收发节点。

无线信号收发节点4将生成的通信光信号发送给相对应的第二无源光分支器5，并通过第二信号光纤6传输至地面接收端的光通信机7进行处理。

由此，车载线型无线通信组列随列车沿地面无线信号收发链所形成的链型无线网络移动，线型无线通信组列的每个无线通信节点机依次通过地面链型无线网络的无线信号收发节点4，由于每个无线通信节点完全同步工作，所以在列车通过时，地面网络的无线信号收发节点4接收到的信号是完全一样的，不会受到列车移动过程的影响。

同时，虽然在列车高速移动的过程中，车载线型无线通信组列也在高速移动，但由于线型无线通信组列发送的无线电波与地面网络的无线信号收发节点基本垂直，且采用了光通信的直接调制方式，由此多普勒效应对于通信过程的影响是很小的。进一步的，由于线型无线通信组列的无线电波的发射方向垂直于地面无线信号收发链，所以存在着高信噪比的以直接路径为主的通信路径，通过无线通信组列的功率调整和采用高品质的天线系统可以避免多路径的干扰，从而在列车快速的行进过程中保证通信质量。

进一步的，在本例中，以通信频率90G毫米波为例，若以5％的信号调制率计算，在90G载波频率下可以获得约4.5G的通信速率，同样，在较容易获得的频率45G、60G这些频率段所能得到的通信速率也是非常可观的，远远超过目前的通信系统所能够为高速列车提供的通信速率，因此在毫米波频率段布置多个频率点进行通信可以获得更多的通信带宽。

由此，在上述车载无线通信组列与地面无线信号收发链之间的通信过程中，信号的调制采用光通信调制方式，OOK、DPIM等调制方式以便获得车、地之间信号良好的时间同步，避免无线接收机在高速移动中对无线信号的信号同步和相位解析；进一步的，用毫米波替代光波可以避免光学系统在高速移动下对准和切换的困难。

此外，需要说明的是，在列车运行过程中，地面无线信号收发链中每个无线信号收节点利用频分复用技术在接收车载无线通信组列发送信号的同时，也可以向无线通信组列发送信号。

同样的，车载无线通信组列的每个车载无线通信节点在发送信号的同时，也可以接收地面无线信号收发链发送的信号，可以利用频分复用来实现。也就是说无线通信节点和无线信号收节点可以同时接收和发送信号，从而实现列车运动过程中的连续通信过程。

本发明实施例提供的无线信号收发装置及无线信号收发链，提供了一种全新的无线通信模式，将毫米波通信技术应用于与车地通信以解决通信带宽，用短距离微功率无线通信技术替代远距离大功率通信解决无线通信的可靠性问题，用无线光通信的直接调制方式替代目前无线宽带通信常用的高密度的信号调制技术，达到高速移动条件下的信号同步和频率同步；由此，结合毫米波通信技术和光通信技术，并使用专用的通信协议来实现列车在高速移动条件下的车地大容量、高可靠数据通信。

专业人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无线信号收发装置，其特征在于，所述无线信号收发装置包括天线、低噪声放大器、混频器、频率发生器、限幅放大器、调制器和光电转换器；

所述天线用于接收外部无线通信装置发送的脉冲信号；

所述低噪声放大器用于将所述天线接收的脉冲信号进行低噪放大处理，生成处理脉冲信号，并发送给所述混频器；

所述频率发生器用于产生频率信号，发送给所述混频器；

所述混频器用于根据所述处理脉冲信号将所述频率信号处理为通信电信号；

所述限幅放大器用于将所述通信电信号进行限幅放大处理，生成放大电信号；

所述调制器用于将所述放大电信号进行协议转换生成电信号；

所述光电转换器用于将所述电信号转换为光信号，发送给光接收机。

2.根据权利要求1所述的无线信号收发装置，其特征在于，所述装置还包括功率放大器；

所述光电转换器还用于接收无源光分支器发送的分支光信号，将所述分支光信号转化成第一电信号，发送给所述调制器；

所述调制器将所述第一电信号调制至所述频率发生器产生的所述频率信号中，产生第一驱动信号；

所述功率放大器对所述第一驱动信号进行放大处理，得到放大第一驱动信号；

所述天线根据所述第一驱动信号发送第一脉冲信号，用于所述无线通信装置进行接收。

3.根据权利要求2所述的无线信号收发装置，其特征在于，所述天线为射频天线，所述射频天线具体用于将所述第一驱动信号生成微功率第一脉冲信号发送。

4.根据权利要求3所述的无线信号收发装置，其特征在于，所述微功率第一脉冲信号为射频信号。

5.根据权利要求2所述的无线信号收发装置，其特征在于，所述的调制器的调制方式为开关键控或数字脉冲间隔调制。

6.一种无线信号收发链，其特征在于，所述无线信号收发链包括第一信号光纤、多个第一无源光分支器、同步控制器和多个无线信号收发节点；

所述第一信号光纤用于传输信号光信号；

所述多个第一无源光分支器，分别用于将所述第一信号光纤传输的信号光信号进行处理，得到分支光信号；

所述无线信号收发节点包括光电转换器、频率发生器、调制器、功率放大器和天线；

所述光电转换器，用于接收对应第一无源光分支器传输的分支光信号，将所述分支光信号转化成第一电信号，发送给所述调制器；

所述频率发生器产生频率信号，发送给所述调制器；

所述调制器接收所述同步控制器发送的同步发送指令，根据所述同步发送指令将所述第一电信号调制至所述频率信号中，产生第一同步驱动信号，并发送给所述功率放大器；

所述功率放大器对所述第一同步驱动信号进行放大，产生放大第一同步驱动信号；

所述天线根据所述放大第一同步驱动信号发送脉冲信号，由此所述无线信号收发链的每一个无线信号收发节点在所述同步控制器的控制下同时同步发送相同的所述脉冲信号，供外部无线通信组列的多个无线通信节点接收。

7.根据权利要求6所述的无线信号收发链，其特征在于，所述无线信号收发节点还包括低噪声放大器、混频器、限幅放大器；

所述同步控制器还用于生成接收控制指令，发送给所述多个无线信号收发节点中需要接收脉冲信号的当前无线信号收发节点；

所述当前无线信号收发节点的天线还用于接收所述无线通信组列的多个无线通信节点同时发送的脉冲信号；

所述低噪声放大器用于将所述天线接收的脉冲信号进行低噪放大处理，生成处理脉冲信号，并发送给所述混频器；

所述混频器用于根据所述频率发生器生成的处理脉冲信号将所述频率信号处理为通信电信号；

所述限幅放大器用于将所述通信电信号进行限幅放大处理，生成放大电信号；

所述调制器用于将所述放大电信号进行协议转换生成电信号；

所述光电转换器用于将所述电信号转换为通信光信号。

8.根据权利要求7所述的无线信号收发链，其特征在于，所述当前无线信号收发节点接收完毕所述脉冲信号后，所述同步控制器还用于生成接收停止指令，并发送给所述当前无线信号收发节点，所述无线信号收发节点停止接收所述脉冲信号。

9.根据权利要求8所述的无线信号收发链，其特征在于，所述同步控制器还用于生成接续接收指令，发送给所述当前无线信号收发节点的接续无线信号收发节点，所述接续无线信号收发节点开始接收多个无线通信节点同时发送的脉冲信号，生成通信光信号。

10.根据权利要求9所述的无线信号收发链，其特征在于，所述无线信号收发链还包括：

多个第二无源光分支器，每个第二无源光分支器与对应无线信号收发节点相连接，用于接收对应无线信号收发节点发送的通信光信号；

第二信号光纤，分别与所述多个第二无源光分支器相连接，用于传输所述第二无源光分支器依次发送的通信光信号；

光通信机，与所述第二信号光纤相连接，用于处理所述第二信号光纤发送的通信光信号。