【摘 要】
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随着轨道交通系统的迅速发展,地铁交通主要通过无线通信系统来实现列车与地面的通信活动,无线通信是实现地铁分布管控系统管理的关键技术。Communication Based Train Control System是上海市申通地铁公司选用的分布式管控系统中的一种,是主要以无线通信为基础的自动化管控系统。由于乘客数量不断增加等因素,使地铁通信系统环境变得更加恶劣,导致地铁出现因通信拥挤、干扰而造成通信失
【基金项目】
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上海申通地铁集团公司,《DCS 无线系统测试维护与评价研究》（JS-KY14R012）
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随着轨道交通系统的迅速发展,地铁交通主要通过无线通信系统来实现列车与地面的通信活动,无线通信是实现地铁分布管控系统管理的关键技术。Communication Based Train Control System是上海市申通地铁公司选用的分布式管控系统中的一种,是主要以无线通信为基础的自动化管控系统。由于乘客数量不断增加等因素,使地铁通信系统环境变得更加恶劣,导致地铁出现因通信拥挤、干扰而造成通信失败的情况。经过观察,关键通信设备-无线AP的不稳定是造成信号故障的主要原因,上海市大多数地铁控制系统都是基于wifi协议改进的协议栈的AP设备作为无线接入点,实现地面固定站AP与车载设备MR之间的通信。为促进地铁的常规运作,使地铁系统保持更强的稳定性,本文调研分析地铁通信系统,在基于802.11g协议的基础上,模拟地铁通信的调制,设计了一整套的无线通信收发系统。并在此基础上加入跳频技术的改进。主要设计了支持自适应传输速率的FH-OFDM系统,最高能达到6.75Mbps的传输速率,比传统FHSS系统2Mbps传输速率提高很多。提出新的联合接收端和发送端的检测算法使跳频位置检测错误率降低8.8d B～11.68d B。并通过统计各子载波发送接收误码率筛选得到跳频码本,选择误码率低的子载波作为跳频点,可进一步将检测错误率降低4.27d B～6.17d B,误码率降低8.0778d B～17.4121d B（54/8Mbps情况下）,0.0533d B～21.6286d B（6/8Mbps情况下）。在不同的移动速度,不同的SNR下,选择最合适的传输速率,通过自适应速率,得到系统高性能和高效的均衡。接着针对本文设计的系统测试了802.11g报文的性能,仿真结果表明本文设计的收发信模型具备良好的传输性能,可以满足实际应用需要。最后,针对本文主要涉及的OFDM技术提出加入极化码（Polar Codes）的改进方式,设计一套自适应码率的系统,并且基于Polar-OFDM系统模型提出一种降低均峰比（PAPR）的设计方法。仿真结果表明在不影响原系统性能的情况下,采用本文提出的PAPR降低手段系统的PAPR明显要小,且选择最好位置比特的数目越多,PAPR降低的越多。为地铁无线通信系统的改良与升级提供参考。
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