本专利针对轨道交通车地通信在隧道、地面及高架区段因电磁干扰和频率资源浪费导致的通信可靠性问题，提出分段采用自由无线、泄漏电缆及裂缝波导三种通信方式的解决方案。通过在不同区段部署对应基站系统，结合车载双模接收装置，实现通信方式的无缝切换，有效利用频谱资源并降低异网干扰，提升系统整体稳定性与传输效率。
目前，lte系统具有高带宽、高移动性、长区间覆盖、高扩展性等特点，可解决既有无线系统存在的不稳定、移动性差等问题，目前被广泛应用于轨道交通车地无线通信系统。轨道交通行业可供划分使用的lte频段为1.785ghz～1.805ghz。目前轨道交通应用环境主要分为隧道、地面和高架，隧道可看做一个封闭的空间，基本没有外界异网系统干扰，并且上下行线路是分开两个隧道，因此上下行线路基本无干扰。地面和高架区段均为开放空间，电磁环境更为恶劣，与同样获准采用1.8ghz频段的电力、石油及其他专用网络容易产生干扰，形成异网的同频干扰。由于地铁１.8ghz专用频段紧邻中国移动dcs1800系统的下行频段及中国电信ltefdd系统的上行频段，频段之间并无保护频带间隔，地铁lte车地无线系统与运营商的相关网络可能会产生邻频干扰。
轨道交通车地无线通信传输的主要介质为自由无线、泄漏电缆和裂缝波导。由于自由无线的天线和泄漏电缆在成本和施工上具有一定优势，比如，自由无线通信技术通信信号在空气中进行传播，无线通信技术属于布置方便，简单易行，通过发射天线进行信号传输，传输距离大，范围广。泄漏电缆无线通信技术是通过对同轴电缆进行开缝传播无线信号；泄漏电缆是向侧边辐射信号，因此也极易受到外界干扰，同时对外界形成干扰；裂缝波导具有低损耗、抗干扰性、信号分布均匀的特点，对其他系统的影响也十分微弱。
因此一般自由无线和泄漏电缆被较多应用，或者两个组合被应用。对应自由无线的车载接收天线一般安装于列车顶部，泄漏电缆一般安装于列车侧面，裂缝波导安装于轨道道床上。在地面线路和高架线路区段，由于自由无线和泄漏电缆的车载接收天线安装在车顶位置，更易接收的外界干扰信号，同时也会对外界系统造PA视讯平台成干扰，为了减少这种外界系统的同频干扰，大多数轨道交通业主只能选择1.785ghz～1.805ghz内的某频段的频段进行使用，而不能全部使用其中的20mhz，造成频率资源的浪费。更严重的情况，其系统的上下行线路也会相互干扰，严重影响通信质量。
因此，设计一种车地无线通信系统，有效利用频率带宽资源，提高系统可靠性，是目前亟待解决的问题。
本发明的目的是提供一种车地无线通信系统及其基站系统，针对不同外部环境，在系统中设置二种通信方式，根据通信方式的优点，分别对应不同外部环境时的通信，达到有效利用频率带宽资源，提高系统可靠性的目的。
一种车地无线通信系统的通信方法，根据列车所处位置不同，采用不同的通信方法，包括在隧道区段采用地面天线进行自由通信方式；在隧道出口处，采用地面天线与泄漏电缆并存的方法进行自由通信与泄漏无线通信结合方式；在地面和高架区段，采用泄漏电缆进行泄漏无线通信方式。
本发明进一步设置为：用裂缝波导代替泄漏电缆，在隧道出口处，采用地面天线与裂缝波导并存的方法进行自由通信与裂缝波导无线通信结合方式；在地面和高架区段，采用裂缝波导进行裂缝波导无线通信方式。
一种车地无线通信系统，用于列车与地面的通信，包括第一基站系统、第二基站系统、第三基站系统、第一车载发射接收系统、第二车载发射接收系统、控制中心，控制中心用于根据列车所在位置，控制第一车载发射接收系统与第二基站系统电通信；或第二车载发射接收系统与第三基站系统电通信；或第一基站系统或与第一车载发射接收系统电通信，或与第二车载发射接收系统电通信。
本发明进一步设置为：第二基站系统包括地面自由无线天线系统，第一车载发射接收系统包括地面自由无线接收系统。
本发明进一步设置为：第二基站系统包括裂缝波导无线系统，第二车载发射接收系统包括裂缝波导无线接收系统。
本发明进一步设置为：第二基站系统包括泄漏电缆无线系统，第二车载发射接收系统包括泄漏电缆无线接收系统。
本发明进一步设置为：第二基站系统布置在隧道区段，第一基站系统布置在隧道出口附近，第三基站系统布置在地面/高架区段。
本发明进一步设置为：第一基站系统中的裂缝波导天线、向后天线位于第三基站系统一侧，向前天线位于第二基站系统一侧。
本发明进一步设置为：控制中心包括控制开关电路，用于控制第一车载发射接收系统或第二车载发射接收系统进入工作。
本发明进一步设置为：第一基站系统包括基站、天线、功分器，所述天线包括两种不同类型天线，两种不同类型包括地面天线、裂缝波导天线，或地面天线、泄漏电缆天线，两种不同类型天线分别采用馈线与功分器连接，所述功分器与基站电连接。
1.本申请的车地无线通信方法，针对不同外部环境的行车区段，依据各种通信方式的优点，在车载系统设置二种通信装置，分别采用不同的通信方式进行通信，有效地利用了频率带宽资源，节约了成本；
2.进一步地，本申请通过在不同区段设置不同的通信装置，控制列车在每个区段时与其对应的通信装置进行通信，实现了车地无线通信系统在不同通信方式之间的无缝链接，提高了系统可靠性；
3.进一步地，本申请通过设置一种同时具有二种通信方式的基站系统，实现了列车在二种不同区段的不同通信方式之间的无缝连接，保证了车地无线通信系统的可靠运行。
本发明的一种车地无线通信系统中的基站系统，如图2所示，包括基站、功分器2、地面向后天线、裂缝波导天线通过馈线分别与基站、地面向后天线、裂缝波导天线连接，用于通过地面天线、裂缝波导天线二种不同类型的通信方式进行通信，其中地面向后天线中的向前、向后是相对而言，其真实的前后与列车前行的方向相对应。设置两个相反方向的天线，能够延长传输距离，减小基站数量，节约成本。
本发明的一种车地无线所示，包括第一基站系统、第二基站系统、第三基站系统、第一车载发射接收系统、第二车载发射接收系统、控制中心，控制中心用于根据列车所在位置，控制第一车载发射接收系统与第二基站系统电通信；或第二车载发射接收系统与第三基站系统电通信；或第一基站系统或与第一车载发射接收系统电通信，或与第二车载发射接收系统电通信。
第二基站系统包括基站1、功分器2、地面向后天线、地面向前天线与地面向后天线连接，通过馈线分别与地面向前天线连接，第二基站系统用于接收地面天线信号并进行放大后再通过地面天线用于天线之间的功率分配。
第二基站系统包括基站、功分器、裂缝波导天线，其中裂缝波导天线也包括向前的裂缝波导天线、向后的裂缝波导天线，这样设置的目的，是为了延长信号的传输距离。
第二基站系统布置在隧道区段，第一基站系统布置在隧道出口附近，第三基站系统布置在地面/高架区段。
第一基站系统中的裂缝波导天线、向后天线位于第三基站系统一侧，向前天线位于第二基站系统一侧。这样，在第二基站系统与第一基站系统之间，形成了地面天线的通信方式。在第三基站系统与第一基站系统之间，形成了裂缝波导的通信方式，信号在各区段之间形成的完整的链接，保证列车运行过程中信号的可靠性。
具体地，第一车载发射接收系统包括车载接收天线分别与车载接收天线电连接，用于实现与地面天线之间的通信。
第二车载发射接收系统包括裂缝波导接收天线分别与裂缝波导接收天线电连接，用于实现与裂缝波导天线之间的通信。
第二基站系统与第一车载发射接收系统之间形成地面自由无线通信。相应地，第三基站系统与第二车载发射接收系统之间形成裂缝波导无线通信。在第一基站系统区段，控制中心根据外部环境，控制第一车载发射接收系统或第二车载发射接收系统进入工作。
控制中心包括控制开关电路。在第一基站系统区段与第二基站系统之间，控制中心控制第一车载发射接收系统进入工作；在第一基站系统区段与第三基站系统之间，控制中心控制第二车载发射接收系统进入工作。
在本发明的一个具体实施例中，第二基站系统包括泄漏电缆无线系统，第二车载发射接收系统包括泄漏电缆无线接收系统。
本实施例的实施原理为：因隧道区段为相对封闭的区域，采用自由无线通信方式，充分利用频率带宽，在隧道口区段，因为外部环境为半封闭半开放的，在此区段存在两种通信方式，进行通信方式的转换，在地面/高架区段采用裂缝波导或泄漏无线通信方式进行通信。
本申请在不同区段采用不同的通信方式，充分利用了各种通信方式的优点，保证了在列车的整个运行过程中，通信的完整性与可靠性。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。
