[发明专利]一种真空管道高速飞行列车光无线融合方法和系统在审

专利信息
申请号: 202110608321.X 申请日: 2021-06-01
公开(公告)号: CN113346951A 公开(公告)日: 2021-09-03
发明(设计)人: 邓雄;邹喜华;叶佳;闫连山;潘炜 申请(专利权)人: 西南交通大学
主分类号: H04B10/2575 分类号: H04B10/2575
代理公司: 成都信博专利代理有限责任公司 51200 代理人: 卓仲阳
地址: 610031 四川省*** 国省代码: 四川;51
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摘要:
搜索关键词: 一种 真空 管道 高速 飞行 列车 无线 融合 方法 系统
【说明书】:

发明公开了一种真空管道高速飞行列车光无线融合方法和系统,方法包括:获取数据业务信息;根据业务信息进行光/射频无线融合优化;根据优化结果通过自适应算法合理进行业务调度与资源分配。系统包括:数据业务获取模块,用于获取安全类业务和非安全类业务信息;光无线融合模块,用于根据业务信息进行光/射频无线融合优化,获取业务、调度与资源分配信息;光无线模块:通过LiFi系统进行信息传输;射频无线模块:通过射频系统进行信息传输。本发明能够解决真空管道高速飞行列车车地通信中存在的绝对频繁的越区切换和严重的多普勒效应等问题,实现真空管道高速飞行列车安全、高可靠、高速、低时延、无中断、免切换的车地光无线融合通信系统。

技术领域

本发明属于高速列车车地通信、无线光通信领域,尤其涉及一种真空管道高速飞行列车光无线融合方法和系统。

背景技术

真空管道高速飞行列车作为下一代高速轨道交通技术,在地上或地下铺设密闭管道,并通过抽取空气令管道内部达到接近真空的低压环境,使磁悬浮列车在真空管道内以低机械摩擦、低气动阻力、低噪声模式全天候超高速(超过1000km/h)运行。真空管道高速飞行列车安全、高效地运行及业务调度离不开车地无线通信技术的支持,然而传统的宽带无线通信技术(LTE、毫米波、EUHT、5G)只能支撑现有轨道交通(速度500km/h以下)的车地通信需求,而不支持时速超过1000km/h的超高速移动场景,因此无法满足真空管道高速飞行列车车地通信需求。

无线光通信(Optical Wireless Communication,OWC)是一种新型无线传输技术,利用光作为信息载体,在空气中进行光信号传输以实现无线通信,可达到传统射频无线通信数百上千倍的速率,且具有低成本、大频带、高安全性等优势。无线光通信多采用强度调制与包络检波,对相位偏移不敏感,因此对多普勒效应不敏感。此外无线光可实现全覆盖、免切换。

发明内容

为了解决真空管道高速飞行列车车地通信中存在的绝对频繁的越区切换和严重的多普勒效应等问题,实现真空管道高速飞行列车车地通信高速、低时延、无中断数据传输。本发明提供一种真空管道高速飞行列车光无线融合方法和系统。

本发明的一种真空管道高速飞行列车光无线融合方法,包括以下步骤:

S1:通过地面接入网获取数据业务信息。

S2:根据业务信息进行光/射频无线融合优化,根据系统信道条件及业务需求建立优化目标,并以需要满足的基本条件作为约束,通过松弛算法、拉格朗日乘子算法或博弈论算法对问题进行求解。

S3:根据优化结果通过自适应算法合理进行业务调度与资源分配。

进一步的,数据业务信息包括安全类业务和非安全类业务,其中安全类业务包括列车控制反馈、列车运行状态、运行语音通信和列车安全监控业务;非安全类业务包括语音数据、高清视频、在线办公、互联网和云数据业务。

本发明的一种真空管道高速飞行列车光无线融合系统,包括:

数据业务获取模块:通过地面接入网获取安全类业务和非安全类业务信息。

光无线融合模块:用于根据业务信息进行光/射频无线融合优化,获取业务、调度与资源分配信息。

光无线收发模块:包括真空管内设置的光收发机和车体顶部设置的光收发机;通过无线光系统(如红外、可见光通信系统等)进行信息传输。

射频无线收发模块:包括真空管内设置的射频天线和车体顶部设置的射频天线;通过射频系统进行信息传输。

进一步的,数据业务获取模块采用光纤进行数据传输,光纤中采用波分复用技术实现系统上下行分离、多频段无线系统分离、多列车无线频段分离。

进一步的,所述无线光系统的下行链路可采用LED或LD作为光源,PD作为接收器,上行链路可采用红外信号发射器和红外信号接收器。

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