技术摘要：
本发明公开一种基于精准信道参数的高速铁路光载无线通信系统及方法，系统包括光载无线通信车载子系统和光载无线地面子系统；它将铁路线路分割为一系列依次相连的离散区间，将列车运行过程中的长距离快变信道分解为一系列短距、非时变信道，然后定点精确均衡和补偿各离  全部
背景技术：
当前，高速铁路(简称高铁)在全球迅猛发展，已成为支撑国民经济、日常出行的关 键产业和全球战略性新兴产业。截至到2020年2月，全球高铁运营里程已达到5.2万公里，其 中中国高铁里程超过3.5万公里。高速铁路的迅猛发展给宽带车地通信带来重要需求：一方 面，高铁运行、铁路安全监控和设备维护等海量数据和信息需要实时感知、传送、管控等，这 是高铁智能化、信息化的基础需求；另一方面，高清视频、虚拟现实/增强现实(VR/AR)等宽 带业务已逐渐与人们日常出行和生活密不可分，为旅客提供可靠的宽带无线接入服务刻不 容缓，而且高铁也是新一代移动通信系统5G/B5G(第5代、后第5代移动通信)的主干行业场 景之一。 然而，高速铁路车地宽带无线通信同时也面临艰巨挑战，因为高速铁路场景对宽 带无线通信有着独特瓶颈和限制。首先，列车与地面通信模块之间存在着高速的相对移动 性(即高移动性)，比如当前的350~400km/h和未来的500km/h、甚至>500km/h的速度，会导致 严重的多普勒频移和多普勒展宽，以及周边环境(对应通信信道)的快速变化。其次，高速铁 路场景下大尺寸金属车体、轨道、牵引弓电网、高架桥、桥梁、路堑、隧道、风音屏障等周边环 境，会导致大量的无线通信信号反射和散射，无线信道呈快速变化特征，难以用统一的信道 模型来预测。 为实现车地宽带无线通信，高载波频率、大带宽信号、高阶调制格式是常用方式， 光载无线通信(尤其是光载毫米波、光载太赫兹波)基于光子学本征优势能够全面满足这些 需求。然而，无论是宽带光载无线通信系统，还是其它宽带无线通信系统，高载波频率、大带 宽信号、高阶调制格式受高移动性、铁路周边环境的影响更大。
技术实现要素：
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种能够克服高速铁路场景下高移动性、 铁路周边环境的影响，显著提升车地无线通信的容量、稳定性和可靠性的基于精准信道参 数的高速铁路光载无线通信系统及方法。技术方案如下： 一种基于精准信道参数的高速铁路光载无线通信系统，包括分别设置在列车上和地面 的光载无线通信子系统；所述光载无线通信车载子系统和光载无线通信地面子系统都包括 当前位置与速度模块、信道参数库、车载信道均衡与补偿模块、光载无线链路和无线双工通 信模块； 当前位置与速度模块按照设定的采样周期实时采集列车当前位置点信息、速度信息和 方向信息，并将它们输入到信道参数库； 信道参数库将列车当前位置点信息、速度信息和方向信息对应的信道参数集合输入到 4 CN 111586635 A 说　明　书 2/4 页 信道均衡与补偿模块； 信道均衡与补偿模块根据接收到的信道参数集合对经过光载无线链路的宽带信号进 行定点信道均衡与补偿，消除高移动性和铁路周边环境的影响；然后输入到无线双工通信 模块中，通过无线链路完成列车与地面的无线通信。 进一步的，所述信道参数集合包括：光纤色散、光纤损耗、莱斯K因子、多普勒频移、 均方根时延扩展、水平角时延扩展和俯仰角时延扩展。 更进一步的，所述铁路周边环境包括：金属车体、轨道、牵引弓电网、高架桥、桥梁、 路堑、隧道、风音屏障。 一种基于精准信道参数的高速铁路光载无线通信系统的通信方法，包括以下步 骤： 步骤1：将列车出发时的时刻记为T0； 步骤2：在间隔ΔT后的Ti时刻对列车当前位置点信息、运行速度和运行方向信息进行 更新；i=1,2,3…； 步骤3：从信道参数库中快速查询并找到当前Ti时刻列车的位置点信息、速度信息和方 向信息对应的信道参数集合； 步骤4：基于Ti时刻的信道参数集合对光载无线链路的宽带信号进行信道均衡和补偿； 步骤5：通过车载和地面的无线双工通信模块完成Ti时刻列车位置点的车地宽带无线 通信； 步骤6：判断列车是否达到目的地；若无则返回步骤2，进行Ti 1时刻的通信，直到列车到 达目的地。 进一步的，构建所述信道参数库时，将铁路线路分割为一系列依次相连的离散区 间，对应列车位置点；将列车运行过程中的长距离快变信道分解为一系列与所述离散区间 对应的短距、非时变信道。 更进一步的，所述通信方法包括上行模式和下行模式：上行模式为车载子系统向 地面子系统发送和传输宽带信号，宽带信号流向为：光载无线车载链路→车载信道均衡与 补偿模块→车载无线双工通信模块→无线链路→地面无线双工通信模块→地面信道均衡 与补偿模块→光载无线地面链路；下行模式为地面子系统向车载子系统发送和传输宽带信 号，宽带信号流向为：地面无线车载链路→地面信道均衡与补偿模块→地面无线双工通信 模块→无线链路→车载无线双工通信模块→车载信道均衡与补偿模块→光载无线车载链 路。 本发明的有益效果是：本发明以对铁路沿线的信道进行精准均衡和补偿的方法， 实施宽带、稳定可靠的面向高速铁路的光载无线通信，能有效克服高速铁路场景下高移动 性、铁路周边环境的影响，大幅度提升通信带宽和通信质量，对高速铁路的信息化和职能化 具有重要意义。 附图说明 图1为本发明基于精准信道参数的高速铁路光载无线通信系统的结构示意图。 图2为本发明基于精准信道参数的高速铁路光载无线通信方法的流程图。 5 CN 111586635 A 说　明　书 3/4 页