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城市轨道交通CBTC系统无线抗干扰研究
| 论文题名： | 城市轨道交通CBTC系统无线抗干扰研究 |
| 关键词： | 列车控制;无线抗干扰;便携式无线路由器;分布式协调;城市轨道交通;车地通信系统 |
| 摘要： | 基于通信的列车控制(Communications Based Train Control，CBTC)系统具有高精度定位、双向连续车地通信等特点，能更好的实现列车移动闭塞控制，满足当今城市轨道交通中列车自动控制的需求。车地通信系统是其关键组成部分，主要采用IEEE802.11标准的无线局域网技术实现数据传输。然而该标准工作在频率为2.4GHz的工业、科学、医疗(Industrial Scientific Medical，ISM)频段，在城市无线网络飞速发展、覆盖面积日益增长的今天，容易受到外界无线信号的干扰。因此对CBTC无线通信系统的干扰成因进行分析，提出相应的抗干扰方案，提高CBTC系统的抗干扰能力，以保障列车的安全高效的运行，对进一步发展城市轨道交通具有重要的意义。 首先，对CBTC无线通信系统进行说明，给出适合实际的无线传播模型。对CBTC系统无线干扰进行详细分析，将干扰分为系统内部和外部干扰两种，指出AP(Access Point，AP)接入瓶颈问题和无线移动设备干扰问题是研究CBTC系统抗干扰的主要难点，并对现已有的抗干扰方案进行阐述，说明本文抗干扰方案的基础。 其次，通过二维马尔可夫链对传统分布式协调(Distributed Coordination Function，DCF)协议进行分析与改进，给出车载天线节点数、竞争窗口大小和干扰移动无线保真(Mobile Wireless Fidelity，MiFi)节点个数对CBTC系统吞吐量和传输时延的影响。针对AP接入瓶颈问题提出一种DCF的改进方案，分别对AP和车载天线(Vehicle-mounted Antenna，VA)制定不同的算法，以进一步减小CBTC系统内部干扰；提出一种自适应区间化的竞争窗口设置方案，根据MiFi节点个数设置合理的竞争窗口值，减小系统外部的干扰，提高CBTC系统的抗干扰能力；同时对传统指数退避算法进行分析，使用慢增慢减回退机制，从回退角度提高CBTC系统的抗干扰能力。 最后，运用OPNET工具对CBTC无线通信系统进行仿真，修订系统DCF协议模块并设置工作参数，分别对系统内部和系统外部无线干扰进行场景建模并仿真分析，对提出的抗干扰改进方案和传统DCF协议进行系统吞吐量和传输时延对比，仿真结果表明，本文所提出的改进抗干扰方案具有良好的效果，CBTC系统性能得到改善，一定程度上提高了系统的抗干扰能力。 |
| 作者： | 徐昱 |
| 专业： | 通信与信息系统 |
| 导师： | 刘晓娟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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