[发明专利]一种采用分布式喷泉码的应答器组报文编码与解码方法

说明书

技术领域

本发明涉及数据通信技术领域，尤其涉及一种采用分布式喷泉码的应答器组报文编码与解码方法。

背景技术

应答器是一种基于电磁感应的高速点式数据传输设备，用于在特定地点实现地面与列车间的信息传输。随着列车运行速度不断提高，仅依靠轨道电路不能满足高速列车在信息量方面的要求，需要增加应答器设备向车载列控设备提供大量信息。应答器是铁路既有线提速以及客运专线中不可缺少的设备。

应答器从标准上可以分为欧标应答器和日本应答器两种。其中，欧标应答器应用领域更为广泛，目前国内铁路以采用欧标应答器为主。

欧标应答器系统由两大部分构成：车载设备与地面设备。车载设备主要包括车载天线单元（Antenna Unit,AU）以及车载传输模块(Balise Transmission Module,BTM)。车载天线装于列车底部，为应答器提供电源，并将数据传输给车载传输模块。车载传输模块是欧标应答器系统中的重要车载设备，通常可以将其划分为四个模块：

（1）电源模块：电源模块直接为车载设备提供能源，并间接为地面设备提供能源。

（2）接收模块：接收模块负责对接收到的数据进行解调工作。

（3）查询模块：通过发送18MHz功率信号为地面应答器提供能源。

（4）解码模块：解码模块将解调后的数据按照解码算法进行解码，还原出信源数据并传输给列车自动控制系统（Automatic Train Control，ATP）。

应答器地面设备由无源应答器、有源应答器、地面电子单元组成。无源应答器用于发送固定不变的数据，如区间线路坡度、最大允许运行速度、轨道电路参数、列控等级切换等信息。有源应答器与地面电子单元连接，用于发送来自于地面电子单元的报文，在既有线提速区段，有源应答器设置在车站进站端和出站端，主要发送进路信息和临时限速信息;在客运专线中，侧向出站信号机处设置有源应答器提供绝对停车信息。地面电子单元周期接收来自于车站列控中心的报文，并将其连续不断地向有源应答器发送。

安装于枕木中心上的地面应答器平时处于休眠状态，安装于机车前下方的应答器车载设备会通过载频发生器振荡产生载波，通过功率放大器放大后经安装于车辆底部的双频感应天线不间断地发送功率载波信号。当列车运行至地面应答器上方时，处于休眠状态的地面应答器会被车载天线发送的载波激活，随即应答器的主控模块开始工作，读取存储于EEPROM中已经编码好的报文数据，或者接收来自地面电子单元传输而来的实时信息。之后主控模块以564kbit/s的速率连续地输出二进制报文，报文经过调制、滤波、功率放大后经天线发送出去。车载天线接收到的信息通过滤波、解调、校验、解码处理形成准确报文。应答器车载设备将报文传输给车载控制系统以及车载显示系统，完成地面应答器向运行列车提供信息的过程。车载列控系统将得到坡度、线路速度、临时限速等信息，与列车的运行速度、制动性能进行实时的比较判别，实现对列车的准确控制。

欧标应答器有两种报文长度，n_L＝1023bit与n_S＝341bit，其可用码长仅有830bit和210bit。在实际应用中，单部应答器往往不能满足大量数据传输的需求。若希望在某一点传输更多的数据通常需要将多部应答器级联，组成应答器组。采用应答器组可以为列车提供更多线路参数、限速等信息。

然而，采用应答器组会产生这样的问题：当列车通过应答器组的某一个时刻，只能有一部应答器与列车的车载设备进行通信。理想情况下，车载天线和应答器天线的场分布只有主瓣，两个相邻的应答器间就不会产生串扰。但是实际中，由于天线的设计以及生产工艺的限制，天线的场分布中除了主瓣，还会产生相应的旁瓣。在列车高速行驶过程中，如果车载天线在与当前应答器天线进行通信时，功率信号的旁瓣又激活了相邻的下一部应答器，车载设备会同时接收到两个应答器传来的报文信息。此时就会发生码间串扰，车载设备就无法完成对应答器信息的正确接收。现今用来解决码间串扰问题的措施概括如下：

车载部分：

1）限制车载功率天线的输出功率。

2）减小功率信号的旁瓣宽度与高度。

3）TM识别、剔除天线磁场旁瓣激发产生的应答器信息。

地面部分：

1）限制应答器上传通道的电感强度。

2）运用保护电路，限定应答器最高发送功率。

3）增大应答器间的距离