软件无线电在铁路无线通信中的应用研究

王永佳



软件无线电在铁路无线通信中的应用研究

王永佳

天津七一二通信广播股份有限公司，天津 300462

现如今铁路交通信息飞速发展。人们越来越重视铁路无线通信的安全性、可靠性。目前，在铁路无线通信中软件无线电的使用还不是很广泛，我国铁路无线系统大多还是采用模拟调制的设备，在信息传输能力方面较弱。因此，我国迫切需要一种新型的软件无线电来提高铁路无线通信系统的能力。对先进的软件无线电和数字信号处理技术在铁路通信中的应用进行了研究。

软件无线电；铁路无线通信；应用研究

引言

软件无线电建立了一个硬件平台，可以通过开放兼容编程，由软件控制硬件电路，实现传统无线电的功能。当功能需求发生变更时，仅编辑更改相应的软件模块即可，而不用更改整个硬件电路，不仅简化了操作，而且节省了开发的时间和费用。除此之外，国外利用此项技术在铁路上已有一段历史，因此，我国在改进铁路无线通信上一定不能落后于其他国家。

1 软件无线电的发展历程

软件无线电我国近几年才兴起，是电台改革的一大革命性跃进。软件无线电是对无线传输系统的改革，使通信终端不再过度依赖于硬件设备，实现了各种通信系统的真正交流。可以预测到，软件无线电将会被大范围应用到电信、交通、经济贸易和军事等领域中，收获经济效益。

无线通信最主要的设备就是无线电台。早期，无线电台大多数是模拟硬件设备，在客观上存在着许多缺点。首先，其体积、重量及能耗较大，不便于移动。其次，硬件设备的局限性较大，在改造和修改上不易进行，往往需要我们设计更改，耗时又耗力，不利于电台的发展。

随着科学技术的进步，数字处理技术不断发展和成熟，无线电台已从仿真阶段过渡到数字处理阶段。为了改善车站的电路模型，数字收发器采用了数字电路，因此我们可以利用信号数字处理技术，完成信号的接收和发送。这是传输系统发展的巨大进步。

随着数字集成电路和数字专用芯片的引入，通信系统的发展变得越来越强大，使得无线电台在体积重量和能量消耗方面都有了很大的提高。但还是没能解决对硬件的依赖。因此，1992年美国提出了“软件无线电”的概念，促进了整个铁路无线通信的发展。

2 软件无线电在我国铁路无线通信中的应用现状

无线通信技术在铁路运行中给车上和地面的双向通信上提供了选择性。使用无线电指挥和控制整个列车的运行，从20世纪80年代开始研究，结果得到了强调：美国的ATCS、日本的CARAT和欧洲的ETCS。但是随着科技的进步以及该项技术的使用，也暴露出了一些缺点，因此我们在无线通信上提出了更高的要求，于是全面数字化进入通信系统。1997年后大约有29个国家签署谅解备忘录，开始采用GSM-R网络。我国的青藏线也于2003年开始采用GSM-R网络，并逐步在其他铁路主干线建设GSM-R网络。GSM-R网络近年来一直占据着国内铁路无线通信领域的主导地位。

GSM-R在GSM技术上发展而来，属于第二代通信技术，但是其基础设施设备和通信终端的设计并不符合软件无线电的设计理念，并没有“摆脱硬件设备的束缚”，电台的升级换代改造仍采取的是大规模更换硬件设备的方式。目前我国一些地方的铁路已着手4G网络的建设。软件无线电技术的应用仍然有限。因此，软件无线电技术在我国铁路无线通信领域的应用还处于起步阶段。

3 我国铁路无线通信现状和存在的问题

3.1 我国铁路无线通信的现状

现如今，最普及的大概就是无线列调了。在20世纪70年代，它主要应用于铁路的运输生产中，到了80年代，我国已加强铁路的安全防御措施，它在铁路运输指挥中发挥着不可或缺的重要作用。无线列调大约经历过三次产品革新，每次革新都使得铁路无线通信不断进步。此外，我国铁路运输的发展也对无线通信提出了更高的要求。

在传统的无线通信系统的基础上，我们改进了兼容的无线通信系统的数量。相比传统的无线系统，无线列调有许多优点，通话信号更好，保障了通话的良好性。除此之外，它还能够及时确定列车的车次以及地理位置。数话兼容列车在原有的有线基础上结合无线，构成的通信区域信号强大，并且采用了独立的频点，450 MHz四组配置，与其他频率的无线电不会发生干扰。该系统的工作原理如下：在没有语音信号数据信号传输的情况下，当语音信号压缩语音和话语、数据传输时，属于双信道，而单工信道只能满足语音通信。但是，无线列调存在数据传输速率低的状况，在实际应用中并不能满足铁路的发展。

3.2 我国铁路无线通信存在的问题

3.2.1 通信频率利用效果不好

交流是社会的主要方式，通信需求在不断增加，但是铁路的频点却很少。铁路工务、电气维护和公共安全，他们设置了一个内部通信频率系统的子集，致使频率资源没有得到充分利用，造成不必要的浪费，也使得一些地区申请不到频点，尤其对枢纽地区的影响重大，如北京和徐州，同时也造成了枢纽之间频率的干扰，导致信号在传输过程中出现中断等现象。

3.2.2 无线列调系统存在局限

无线列调系统可以实现的功能与业务比较单一，且存在一定的安全问题。除此之外，采用模拟调频通信方式，也使无线列调系统在应用中存在一些局限。

第一，经常发生在使用模型的相互干扰现象，一般是大信号干扰小信号的通信。这发生在同一信道上，当信号受到阻塞时，可能是重要的信息传输延迟，影响了列车的正常使用。

第二，由于现如今无线的普遍性，手机在使用中特别常见，人们在调频上乱发言，因此造成管理上的无序性，加大了安全行车的隐患。

3.2.3 在数据传输方面很难满足

现代铁路的发展迅速，列车的运行速度也在不断提高。运输中的车次安排状况也要做到实时把握，这就要求系统及时采集到这些数据并进行处理，但是，目前我国的铁路无线数据传输速度还很低。

3.2.4 缺少管理安排

由于缺少统一的管理标准原则，铁路快速建立的系统经常会造成投资的浪费，在维护上也做不到位，限制了铁路无线通信事业的发展，因此有必要建立统一的规划标准，完成科学合理的管理。

4 软件无线电在铁路无线通信中应用的具体体现

4.1 应急指挥系统

在实际的操作过程中，软件无线电的应用十分重要，其中最重要的是在应急指挥系统上，在铁路运行过程之中，虽然有良好的调度，但是还会出现一些调度上的问题。如果发生了问题，就需要应急指挥系统来进行调拨，所以软件无线电能够快速、准确地传递信息，其应用十分重要。

4.2 重要通信信息的传播

在铁路运营过程中，如果某个地方需要调拨物资，则需要软件无线电进行图像、声音、信息等数字化传递。在这过程中，只有保证信息的准确性才能够全面地完成重要任务。

5 结语

综上所述，本文对无线电的发展做了细微分析，提出了存在的问题。这些问题需要尽快得到处理，这样才能推进我国铁路无线通信的发展。在我国目前的许多地区，无线电技术得到了广泛的应用，无线电技术在不断进步，相信铁路无线通信的发展可以不断提高，同时这一阶段的通信安全问题将得到改善。

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Application of Software Radio in Railway Wireless Communication

Wang Yongjia

Tianjin 712 Communication & Broadcasting Co., Ltd., Tianjin 300462

Nowadays, the rapid development of railway traffic information and the safety and reliability of railway wireless communications have been paying more and more attention. At present, the use of software radio in China’s railway wireless communication is not very popular. Most of China’s railway wireless systems use analog modulation equipment and have weak information transmission capabilities. Therefore, China urgently needs a new type of software radio to improve the capabilities of railway wireless communication systems. The application of advanced software radio and digital signal processing technology in railway communications is studied.

software radio; railway wireless communication; application research

[TN98]；U285.21

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