铁路CBTC系统信道编码技术方案的初步研究

摘要

铁路运输足国民经济的命脉，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Cyclone III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。

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论文说明：缩略语

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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 Viterbi译码器设计中的几个关键问题

4.4.2 Viterbi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

参考文献

致谢