[发明专利]一种高铁移动通信系统及其工作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种通信系统，尤其涉及一种高铁移动通信系统及其工作方法。

背景技术

对目前高铁通信的问题铁路部门，各大运营商及各相关管理、科研机构都有相应的解决方案出台，部分较早开通的高铁路段也有试验网络用来寻求彻底解决高铁通信难题的方法。从技术工程层面上看，这些解决方案可归于以下三种方式，即沿线布设泄漏电缆的方式、采用卫星通信的方式以及沿线建设带状专网的方式。

沿线埋设泄漏电缆的方式：沿线埋设泄露电缆是解决高铁通信最简单的方式，工程简单易行。但是，泄漏电缆只适用于较低的通信频率，对于3G频率及更高的频率衰耗太大，必须特殊处理增加设备，否则无法正常使用，导致成本增加了。并且，目前宽带通信的频率已经规划到3.5G频率，第四代移动通信的频率已经规划到6G频段，但现在尚无可以支持如此高频率工作的泄漏电缆。

卫星通信方式：卫星通信的优势是完全可以消除多普勒效应，但是卫星通信的缺点也是非常明显的，主要有：通信时延过大，尤其对于语音通信来说，卫星通信的时延是无法忍受的；以及通信的不连续，会因为信号遮挡而造成通信中断，高铁线路有许多隧道，也会路过许多地形复杂的高山地区，在隧道中卫星信号完全无法达到高铁列车，不仅如此，高铁在山区运行时，由于山峰的遮挡信号也会中断；以及带宽成本高而且资源不足，毋庸置疑，卫星发射和维护的成本都是巨大的，卫星宽带设备的价格不菲，利用高价的卫星转发器来做宽带上网服务是不现实的。另外，卫星的寿命和不确定性也比较大。总之，卫星通信不适应高铁通信。

为高铁建设专用的带状网络，是许多研究机构和运营商提出的一个最可行的高铁通信方案，而且通过在一些路段的试验网络证明，这个方案可以改善移动电话的通信质量，降低掉话率。但是专用网络不能完全解决高铁列车的高速移动对乘客通信的不良影响，所有移动通信制式，尤其是3G不能承受过高的移动速度。如TD-SCDMA本身设计的要求的使用速度只有每小时120千米。专用带状网络只通过部分改善而能完全解决高铁的移动通信问题，而且也不能解决宽带上车的问题。此外，为了克服高铁车厢对无线电波的屏蔽作用，所有沿线带状网络所使用的无线收发信机都必须使用较之常规更大的功率。这样做后果就是在高铁沿线形成一条远远宽于高铁线路本身但和高铁线路一样长的特殊的电磁波干扰带，对于沿线的公共通信服务毫无疑问地会造成灾难性的污染和损害。

并且，常规的纠偏手段在接收端通过对接收到的无线电波进行载波估计和载波频偏补偿获得载波同步，纠正由于多普勒频偏所造成的子载波间的正交失真。但是，这种纠正的功效是有限的，通常不能超过子载频间隔的2％。在400公里时速下，以20G超高频通信时，最大多普勒频移可达±7407Hz，其绝对值几乎相当于第四代移动通信TD-LTE规范的子载波间隔15KHz，所以常规的纠偏手段是无效的。

此外，所有的无线通信系统都存在一个讯号衰落的关键问题。目前OFDM的方法是以软件运算的方法去降低多径波的影响，但这运算方法却因高速移动的影响而使运算结果失真，而更复杂的运算方法，如Doppler-Rake来处理这些失真则将会产生其它的困难度，同时使得系统硬件变得复杂、昂贵而且可靠性下降。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种针对高铁通讯的高铁移动通信系统。

为实现上述目的，本发明的特点在于包括车载通信系统，所述车载通信系统包括车载基站、光分布天线系统和车载超高频无线宽带通信机；所述车载超高频无线宽带通信机与车载基站通讯连接；所述车载基站通过光分布天线系统在所述车厢内形成车载接入网络；铁轨沿线通信系统，所述铁轨沿线通信系统包括沿铁轨铺设且用来传输通信信令和通信内容的沿线光缆、地面超高频无线宽带通信机和光传输网络；所述沿线光缆顺次接入地面超高频无线宽带通信机；所述车载超高频无线宽带通信机与地面相应的地面超高频无线宽带通信机通讯连接，并且各地面超高频无线宽带通信机分别经光传输网络与相应的地面通信系统通讯连接；以及，地面通信系统，所述地面通信系统包括与光传输网络通讯连接的地面基站控制器、与地面基站控制器通讯连接的核心网和与核心网通讯连接的公共电话交换网络。

本发明的另一个目的在于提供一种高铁移动通信系统的工作方法。