铁路无线通信中软件无线电的应用分析

孙路军

【摘要】 本文对软件无线电在铁路电台通信中的应用和实现进行了阐述，并对铁路通信特点进行掌握，在信号传输过程中采用感应方式，在手法处理中采用全双工的方式，对原来存在的各种模拟铁路电台、例如调顺、调幅电台进行了兼容，这样能对各种电台模式间进行切换，希望具有借鉴意义。

【关键词】 铁路无线通信 软件无线电 应用分析 数字信号处理

无线通信中存在着诸如多种通信体系、各种标准并存、缺乏频率资源的问题，无线个人通信系统在发展过程中新系统逐渐出现，其生存周期缩短，过去的无线通信因为主要对硬件充分应用，导致其难以跟上时代，所以软件无线电就此产生，其基本概念是在无线通信平台中对硬件作为主要方式，多使用具有个人通信功能的软件，保证软件也具有无线通信新系统，软件无线电在技术上将A/D和D/A变换器向射频端进行靠拢，充分应用宽带天线和多频段天线，A/D变换将在中频频段中进行，应用可编程数字软件来进行处理，这个体系在结构上非常通用，能对以上问题进行充分解决，保证无线通信系统能够在频段、用户和体制上能够具有多样性。这种系统的实现需要非常高性能的宽带天线、A/D变换器、数字信号处理器和通用CPU，目前的个人通信系统其硬件平台的处理能力很高，能够博爱恒对不同软件进行应用保证功能和服务更加丰富。

一、软件无线电介绍

关于其体系结构特点如图1所示，其和过去无线电系统结果区别是A/D和D/A趋近RF端，从过去的基带移动到中频位置，完成采样工作。另外在对A/D前和D/A后进行处理中采用的DSP/CPU更加高速。在微电子技术的发展过程中，数字器件性能得到了提升，数字无线电得到发展，然而软件无线电和数字无线电概率具有不同，因为A/D和D/A趋近RF端只能保证软件无线电形成，其真正目的是用是器件编程能力强取代数字电路能够带来很多优势。软件无线电工作模块有处理信道、管理环境和在线/离线工具三个部分，信道频段频程形状更加均匀、耗损更低，其接口也能为不同业务提供方便，比特流的数据信号能够利用基带处理进行调制和解调，能够对抗衰落和抗干扰进行计算，因为基带宽带和调制波形的变化，所以其复杂程度不统一，比特流处理主要做前后纠错处理，之后通过软件解码来对数字话音和数据进行信源编解码处理，在环境管理模块中对频率、时间、空间特征等进行用来对无线电环境进行表征。软件无线电目的是保证通信系统能不受硬件限制，如果系统结构稳定可以采用软件实现，在系统改进和升级过程中，其成本更小，更加便捷，能保证系统之间的兼容性。

二、感应通信技术

利用27.5接触网作为波导线，采用无线-有线-无线方式保证前后机车协调操纵同步运行对讲，保证了机车、车站和调度三者间的无线调度，对隧道和山道间的无线通信问题进行了有效解决。感应通信在传播上不仅灵活而且场强分布具有自己特点，其沿着感应线链状分布，在隧道中应用较为稳定，难以受到环境的影响，虽然很多铁路感应通信电台采用模拟系统，其性能较好，但是对于通信性能进行提高是最主要工作。铁路通信感应电台系统如何达到数字化、智能化和软件化，并对软件设计和智能模块技术进行应用，保证在不同技术通信环境下铁路移动机车感应电台系统的通信能够达到相应标准，保证控制调整更加智能，软件无线感应电台传输频段更加灵活，可以按照传播环境等自动完成网络调整和动态优化工作。

三、感应电台系统构成

软件无线电铁路感应电台主要是对对感应通信特点进行结合，软件无线电技术传输频段更加灵活，信道接入模式较多，速率多样化，能够按照网络传播环境做出自动调节，这个系统不仅有可靠的硬件平台，还与实用的软件体系。这种感应电台，其性能和技术指标更高、在射频发射前和接收后用户接口采用数字化处理、其对语音接口进行模拟，语音编码方式速率为5.3kbps，其数据传输有备用接口，采用RS232，在数字调制中采用4PSK方式，通信更加可靠，对码流采用纠错技术，系统能够抵抗噪声和干扰，其可靠性更强，其通信方式有两种，一种是点对多点广播式，另一种是点对点双向式，并对原来的模拟AM、FM感应电台兼容互通性进行了保留，其硬件结构如图2所示，其有效带宽为25KHZ，中心频率是412.5KHz，其收发频道对DSP编程进行自动选择，可以选择信道进行数据的发送和接收，能达到双向通信的效果。系统主要功能是信源信道编解码、调制、协议和信令处理，可以通过DPS编程完成，软件系统方面主要采用五个模块，分别是实时处理模块、控制分析模块、线路输入输出模块、终端模块以及功能选择模块等，

四、通信方式

感应通信电信系统主要采用FDD方式，两个频段分别作为正反链路，防止发射和接收同时工作过程中信号泄露问题的出现，其频带宽度为25kHz，其通道两个子信道和隔离带，如图3所示，分贝用来发、收信息，每个信道有三个逻辑信道，分别是语言、数据和信令，其中信令处于打开状态，机车和车站利用信令进行通信控制。

五、采用软件无线电的数据结构

感应电台数据结构应对三个层，分别是物理、链路和应用，链路层在数据打包和解包过程中国最为主要，可以分为逻辑链路控制子层和介质访问控制子层，采用简化高级数据链路控制规程对数据进行打包处理，根据电台通信的需要，把其中存着的不用的部分进行删减。射频采用桥式电路、带通滤波器保证信号的收发两个程序能够分开进行，防止干扰的存在，如果发送功率太大，贵对接收电路造成影响，虽然感应通信系统和其他无线通信系统比起来，其更加稳定，但是其存在着一定的波动，主要是因为在火车运行过程中接收电平降低，因为在射频电路中添加自动增益控制，能够保证电平的稳定性。

六、信号处理

屹接收端的信号处理中，当电台在接收模式下，其信号会在前端接收放大，通过带通滤波器送到高速D/A转换器，滤波器的频率相位和幅度等能够通过DPS设定和调整，保证符合信道变化的要求，并在带通滤波后的模拟信号经过带宽A/D变换器转换成数字信号进入DSP。除此之外，还有亿发送端信号处理和役DPS信号处理能力的估计。总之应用软件无线电概念和系统模型，感应无线电台能多模式转换，对职能切换，在通信领域中广泛应用，其实现离不开DPS技术的应用，今后还会更好发展。

参 考 文 献

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