铁路CBTC系统信道编码技术方案的初步研究

论文摘要

铁路运输是国民经济的命脉,交通运输体系的骨干。面对我国经济社会发展的迫切要求和世界铁路技术的飞速发展,铁道部提出了铁路“跨越式发展”的战略思想,立足高起点、高标准,坚持自主创新,不断提高铁路技术的现代化水平。基于通信的列车控制(CBTC)系统作为新一代先进列车控制系统,是列控系统的发展方向,是实现铁路现代化的重要标志。然而无线通信容易受到各种因素的干扰,对保证铁路的安全运行提出了严峻的挑战。因此研究提高CBTC无线传输可靠性的技术有着十分重要的意义。论文首先对CBTC系统电波传播环境进行了分析和研究,讨论了影响无线传输可靠性的主要因素和CBTC系统的特殊性,介绍了当前提高传输可靠性的主要技术手段;重点研究了CBTC系统中的信道编码技术,探讨了卷积码、循环码、Fire码和CRC码等信道编码方案的基本原理、主要特点与编译码算法;研究了基于FPGA芯片的卷积码编译码器设计方案,深入研究了编译码器实现中的若干关键问题,最后在Altera公司的CycloneⅢ开发平台上实现了高速卷积码编译码器,并通过了硬件测试。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 铁路的发展历程
• 1.2 铁路列车控制系统的发展与现状
• 1.3 CBTC的提出
• 1.4 CBTC国内外研究现状
• 1.4.1 美国CBTC发展情况
• 1.4.2 欧洲CBTC发展情况
• 1.4.3 日本CBTC发展情况
• 1.4.4 国内CBTC的发展情况
• 1.5 论文的目的和意义
• 第二章 CBTC系统电波传播特性
• 2.1 无线移动信道建模
• 2.2 无线电波传播机制
• 2.2.1 自由空间传播损耗
• 2.2.2 反射
• 2.2.3 绕射
• 2.2.4 散射
• 2.2.5 无线电波衰落特性
• 2.3 CBTC无线移动信道的特殊性
• 2.4 提高传输可靠性的技术手段
• 第三章 CBTC系统中的信道编码技术研究
• 3.1 信道编码的原理与发展
• 3.2 CBTC系统中的信道编码方案
• 3.2.1 卷积码
• 3.2.2 循环码
• 3.2.3 循环冗余校验码
• 3.3 GSM—R系统中的信道编码
• 3.3.1 TCH/FS信道编码方案
• 3.3.2 同步信道（SCH）编码方案
• 3.3.3 随机接入信道（RACH）编码方案
• 第四章 CBTC系统中卷积编译码器的设计与实现
• 4.1 FPGA简介
• 4.1.1 FPGA设计流程
• 4.2 编译码器开发平台的选择
• 4.2.1 编译码器资源占用估算
• 4.2.2 ALTERA EP3C25开发平台简介
• 4.3 卷积码编码器的设计与实现
• 4.4 卷积码译码器的设计与实现
• 4.4.1 Viferbi译码器设计中的几个关键问题
• 4.4.2 Viferbi译码器实现
• 4.5 硬件综合结果
• 4.6 系统测试
• 第五章 结论与展望
• 缩略语
• 参考文献
• 致谢