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铁路CBTC系统信道编码技术方案的初步研究

作　者: 严盛峰
导　师: 景晓军
学　校: 北京邮电大学
专　业: 移动通信
关键词: 基于通信的列车控制系统信道编码卷积码现场可编程门阵列
分类号: U260.36
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 80次
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内容摘要

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。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-7
第一章绪论  7-18
  1.1 铁路的发展历程  7-8
  1.2 铁路列车控制系统的发展与现状  8-10
  1.3 CBTC的提出  10-11
  1.4 CBTC国内外研究现状  11-15
    1.4.1 美国CBTC发展情况  12
    1.4.2 欧洲CBTC发展情况  12-14
    1.4.3 日本CBTC发展情况  14-15
    1.4.4 国内CBTC的发展情况  15
  1.5 论文的目的和意义  15-18
第二章 CBTC系统电波传播特性  18-24
  2.1 无线移动信道建模  18-19
  2.2 无线电波传播机制  19-22
    2.2.1 自由空间传播损耗  19
    2.2.2 反射  19-20
    2.2.3 绕射  20
    2.2.4 散射  20
    2.2.5 无线电波衰落特性  20-22
  2.3 CBTC无线移动信道的特殊性  22-23
  2.4 提高传输可靠性的技术手段  23-24
第三章 CBTC系统中的信道编码技术研究  24-42
  3.1 信道编码的原理与发展  24-26
  3.2 CBTC系统中的信道编码方案  26-37
    3.2.1 卷积码  26-32
    3.2.2 循环码  32-35
    3.2.3 循环冗余校验码  35-37
  3.3 GSM—R系统中的信道编码  37-42
    3.3.1 TCH/FS信道编码方案  39-41
    3.3.2 同步信道(SCH)编码方案  41
    3.3.3 随机接入信道(RACH)编码方案  41-42
第四章 CBTC系统中卷积编译码器的设计与实现  42-57
  4.1 FPGA简介  42-45
    4.1.1 FPGA设计流程  43-45
  4.2 编译码器开发平台的选择  45-46
    4.2.1 编译码器资源占用估算  45
    4.2.2 ALTERA EP3C25开发平台简介  45-46
  4.3 卷积码编码器的设计与实现  46-48
  4.4 卷积码译码器的设计与实现  48-55
    4.4.1 Viferbi译码器设计中的几个关键问题  49-51
    4.4.2 Viferbi译码器实现  51-55
  4.5 硬件综合结果  55
  4.6 系统测试  55-57
第五章结论与展望  57-58
缩略语  58-60
参考文献  60-61
致谢  61

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