列車間多頻段直接通信技術(shù)研究.pdf

1、保證列車運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，高鐵的大力發(fā)展，車速不斷提高，使得鐵路對應(yīng)急通信和通信冗余的需求更大。本課題組之前設(shè)計了一種在平原環(huán)境下只通過車載設(shè)備就能夠?qū)崿F(xiàn)列車間直接通信的超短波通信系統(tǒng)。本文將其擴展為列車間多頻段直接通信系統(tǒng)，通過使系統(tǒng)工作在不同的頻段來適應(yīng)平原環(huán)境和隧道環(huán)境，并對其在隧道內(nèi)的通信性能進行了分析研究。論文主要內(nèi)容如下:
　　首先，針對直接通信技術(shù)在隧道內(nèi)的應(yīng)用問題，確定了適合

2、隧道內(nèi)通信的工作頻段。進而提出了一種應(yīng)用于列車間直接通信的多頻段接收機和發(fā)射機方案，它們在平原環(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，并計算了毫米波工作頻段下接收機的靈敏度，實現(xiàn)了隧道內(nèi)列車間的直接通信。
　　其次，通過分析電磁波在隧道內(nèi)的傳播方式以及不同類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間直接通信信道的確定性模型，并進行了仿真分析。結(jié)果顯示

3、，確定性模型能夠簡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)過反射等現(xiàn)象產(chǎn)生的多徑效應(yīng)，從而可以估算出各個路徑的傳輸時延，以及在傳輸過程中由于各路徑的相位及幅度的不同所導(dǎo)致的信號衰落。
　　再次，針對隧道內(nèi)接收信號的包絡(luò)變化的隨機性問題，建立了列車間直接通信信道的統(tǒng)計模型，得到了其信道特征為:當(dāng)前后行通信列車間存在直射路徑時，通信信道是伴有一定視距分量的移動端到移動端的萊斯衰落

4、信道;當(dāng)前后行通信列車間不存在直射路徑，通信信道是移動端到移動端的瑞利衰落信道。
　　最后，在所建立的確定性模型和統(tǒng)計模型的基礎(chǔ)上對無線信道采用基于輔助導(dǎo)頻的方法進行了估計;進而為本文所設(shè)計的通信系統(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;同時為了降低通信系統(tǒng)的誤碼率，選用LDPC編碼方式對信道進