列車(chē)間多頻段直接通信技術(shù)研究.pdf

1、保證列車(chē)運(yùn)行的可靠性和安全性一直是鐵路系統(tǒng)中最重要的工作。近年來(lái)，高鐵的大力發(fā)展，車(chē)速不斷提高，使得鐵路對(duì)應(yīng)急通信和通信冗余的需求更大。本課題組之前設(shè)計(jì)了一種在平原環(huán)境下只通過(guò)車(chē)載設(shè)備就能夠?qū)崿F(xiàn)列車(chē)間直接通信的超短波通信系統(tǒng)。本文將其擴(kuò)展為列車(chē)間多頻段直接通信系統(tǒng)，通過(guò)使系統(tǒng)工作在不同的頻段來(lái)適應(yīng)平原環(huán)境和隧道環(huán)境，并對(duì)其在隧道內(nèi)的通信性能進(jìn)行了分析研究。論文主要內(nèi)容如下:
　　首先，針對(duì)直接通信技術(shù)在隧道內(nèi)的應(yīng)用問(wèn)題，確定了適合

2、隧道內(nèi)通信的工作頻段。進(jìn)而提出了一種應(yīng)用于列車(chē)間直接通信的多頻段接收機(jī)和發(fā)射機(jī)方案，它們?cè)谄皆h(huán)境下工作在超短波頻段，在隧道環(huán)境下工作在毫米波頻段，并計(jì)算了毫米波工作頻段下接收機(jī)的靈敏度，實(shí)現(xiàn)了隧道內(nèi)列車(chē)間的直接通信。
　　其次，通過(guò)分析電磁波在隧道內(nèi)的傳播方式以及不同類(lèi)型隧道中電磁波的損耗模型，結(jié)合帳篷定律以及隧道環(huán)境下電磁波傳播的多徑效應(yīng)，分別建立了單線和雙線鐵路隧道中列車(chē)間直接通信信道的確定性模型，并進(jìn)行了仿真分析。結(jié)果顯示

3、，確定性模型能夠簡(jiǎn)單反映出鐵路隧道中電磁波反射所遵循的規(guī)律，按照這一規(guī)律可以很好的分析研究電磁波在鐵路隧道環(huán)境下經(jīng)過(guò)反射等現(xiàn)象產(chǎn)生的多徑效應(yīng)，從而可以估算出各個(gè)路徑的傳輸時(shí)延，以及在傳輸過(guò)程中由于各路徑的相位及幅度的不同所導(dǎo)致的信號(hào)衰落。
　　再次，針對(duì)隧道內(nèi)接收信號(hào)的包絡(luò)變化的隨機(jī)性問(wèn)題，建立了列車(chē)間直接通信信道的統(tǒng)計(jì)模型，得到了其信道特征為:當(dāng)前后行通信列車(chē)間存在直射路徑時(shí)，通信信道是伴有一定視距分量的移動(dòng)端到移動(dòng)端的萊斯衰落

4、信道;當(dāng)前后行通信列車(chē)間不存在直射路徑，通信信道是移動(dòng)端到移動(dòng)端的瑞利衰落信道。
　　最后，在所建立的確定性模型和統(tǒng)計(jì)模型的基礎(chǔ)上對(duì)無(wú)線信道采用基于輔助導(dǎo)頻的方法進(jìn)行了估計(jì);進(jìn)而為本文所設(shè)計(jì)的通信系統(tǒng)選擇GMSK調(diào)制方式，分別在萊斯衰落信道下和瑞利衰落信道下，利用MATLAB Simulink通信系統(tǒng)工具箱，建立了仿真模型，得到了在不同衰落信道中的誤碼率隨SNR的變化情況;同時(shí)為了降低通信系統(tǒng)的誤碼率，選用LDPC編碼方式對(duì)信道進(jìn)