摘要: |
高速磁悬浮列车控制指挥系统需要实时与列车交换重要的伺服及定位信息,可靠而高效的车地通信系统是保证列车指挥调度、运行安全的关键。因此,车地无线通信系统必须在干扰及衰落信道环境中实现可靠的实时数据传输。为了满足列车控制指挥系统的苛刻要求,车地通信系统必须采用特殊的抗衰落措施以提高数据传输的可靠性。在诸多抗衰落措施中,分集接收技术是车地通信系统改善可靠性的最为有效的措施。
本文围绕车地无线通信系统中的分集合并模块的研制,在方案设计、论证、关键模块的研究实现以及系统联调等方面完成了以下工作:
1.分析了磁悬浮列车车地无线通信系统的结构与特点,根据车地通信系统设计需要,明确了分集合并模块的任务及设计要求。
2.介绍了毫米波多径衰落信道环境及抗衰落技术,在此基础上对分集合并技术进行了比较和分析,得出工程实践中必须遵循的基本原则。
3.通过对分集合并模块的任务环境进行分析,并结合车地无线通信系统的结构特点研究了三种分集合并方案:基于选择性合并与最大比合并混合的两级合并方案、基于选择性合并与最大比合并混合的三级合并方案和基于模拟接收机的两级选择性合并方案。针对磁浮列车车地通信系统实际应用环境,对以上方案进行了详细的比较和分析,给出了工程可行的分集合并方案。
4.对分集合并中的时延校正、信噪比估计等关键技术进行了研究,提出了易于硬件实现的基于位相关检测的数据质量估计方法,计算机仿真和实际系统的开发应用证明了该方法的有效性和可行性。
5.完成了分集合并模块硬件平台的开发,将提出的分集合并方案应用于实际系统中,并给出了基于两级选择性分集合并方案的FPGA实现细节及设计要点。讨论了分集合并模块在测试现场实际应用过程中所遇到的具体问题和相应的解决方案。最后通过对现场调试数据与实际运行状况的分析,证明了本分集合并模块方案可行,能有效提高车地无线传输系统的通信可靠性,达到了预定的设计要求。
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