專利名稱：車地?zé)o線通信同步評(píng)測(cè)系統(tǒng)及測(cè)評(píng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及軌道交通領(lǐng)域車地?zé)o線通信，尤其涉及一種軌道交通/磁浮交通車地
無線通信同步評(píng)測(cè)系統(tǒng)及測(cè)評(píng)方法。
背景技術(shù)：
高速無線通信網(wǎng)絡(luò)常用同步通信模式，要求收、發(fā)雙方保持精確同步，多節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)對(duì)同步的要求更高。如高速磁浮列車的速度、位置等信息和控制指令都要由車_地?zé)o線通信設(shè)備經(jīng)無線信道傳遞，要求系統(tǒng)具備足夠的傳輸帶寬、非常高的可靠性和良好的實(shí)時(shí)性。實(shí)際應(yīng)用中一個(gè)地面基站往往同時(shí)鏈接其覆蓋范圍內(nèi)的數(shù)列磁浮列車，構(gòu)成一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的星型無線網(wǎng)絡(luò)。由于同一基站覆蓋范圍內(nèi)的列車無線單元都使用相同的通信頻點(diǎn)，為保證通信網(wǎng)絡(luò)的有序運(yùn)行，基站和車載無線單元必須嚴(yán)格保持同步，包括載波同步、碼元同步、幀同步和網(wǎng)同步等，即在通信協(xié)議的不同層次上均保持同步。同步性能直接影響無線通信的質(zhì)量，輕微偏移將造成通信誤碼率升高，嚴(yán)重偏移甚至導(dǎo)致全網(wǎng)通信癱瘓，對(duì)磁浮列車的安全正點(diǎn)運(yùn)行影響巨大。因此研究軌道交通車地?zé)o線通信同步機(jī)制需要建立有效的評(píng)測(cè)系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供的一種車地?zé)o線通信同步評(píng)測(cè)系統(tǒng)及測(cè)評(píng)方法，能夠直觀演示列車_地面基站之間高速無線通信的同步過程，分析評(píng)測(cè)各種同步機(jī)制的相關(guān)參數(shù)指標(biāo)。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種車地?zé)o線通信同步評(píng)測(cè)系統(tǒng)，包含基站評(píng)測(cè)裝置和若干車載節(jié)點(diǎn)評(píng)測(cè)裝置，基站評(píng)測(cè)裝置和車載節(jié)點(diǎn)評(píng)測(cè)裝置之間采用無線通信，構(gòu)成一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的星形無線網(wǎng)絡(luò)； 所述的基站評(píng)測(cè)裝置包含通過接口轉(zhuǎn)換單元連接的基站無線通信單元和評(píng)測(cè)單元； 所述的車載節(jié)點(diǎn)評(píng)測(cè)裝置包含通過接口轉(zhuǎn)換單元連接的車載無線通信單元和評(píng)測(cè)單元； 所述的基站無線通信單元和車載無線通信單元具有與被測(cè)系統(tǒng)無線部分相同的關(guān)鍵參數(shù)； 所述的接口轉(zhuǎn)換單元完成評(píng)測(cè)單元和無線通信單元之間的連接，該接口轉(zhuǎn)換單元包含基帶數(shù)據(jù)端口和運(yùn)行控制端口； 評(píng)測(cè)單元作為系統(tǒng)核心，根據(jù)測(cè)試功能設(shè)置，自動(dòng)生成各種同步試驗(yàn)案例數(shù)據(jù)，經(jīng)接口轉(zhuǎn)換單元由無線通信單元完成雙向通信，分析通信質(zhì)量參數(shù)，評(píng)價(jià)同步機(jī)制的性能。
—種車地?zé)o線通信同步評(píng)測(cè)方法，包含以下步驟
步驟1、啟動(dòng)，初始化接口轉(zhuǎn)換單元和無線通信單元；
步驟2、預(yù)先設(shè)定同步偏移AT ; 步驟3、基站評(píng)測(cè)裝置和若干車載節(jié)點(diǎn)評(píng)測(cè)裝置之間進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)傳輸，傳輸試驗(yàn)數(shù)據(jù)； 步驟3. 1、基站發(fā)送同步碼給節(jié)點(diǎn)； 步驟3. 2、節(jié)點(diǎn)捕獲到同步碼，進(jìn)行步驟3. 3 ; 步驟3. 3、節(jié)點(diǎn)建立與基站的同步； 步驟3.4、基站發(fā)送數(shù)據(jù)，節(jié)點(diǎn)接收； 步驟3. 5、判斷基站發(fā)送是否結(jié)束，若是，進(jìn)行步驟3. 6，若否，進(jìn)行步驟3. 4 ; 步驟3.6、節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)，基站接收； 步驟3. 7、判斷節(jié)點(diǎn)發(fā)送是否結(jié)束，若是，進(jìn)行步驟3. 8，若否，進(jìn)行步驟3. 6 ; 步驟3. 8、計(jì)算同步偏移AT = Ts2-T2 ; Ts2為從基站發(fā)送結(jié)束到車載節(jié)點(diǎn)發(fā)送結(jié)束所占用的時(shí)間； T2為車載節(jié)點(diǎn)向基站發(fā)送數(shù)據(jù)所占用的時(shí)間； 步驟4、判斷數(shù)據(jù)是否傳輸完畢，若是，進(jìn)行步驟5，若否，進(jìn)行步驟3 ; 步驟5、計(jì)算誤碼率和實(shí)際傳輸速率； 誤碼率Pe = Ne/N，其中，Ne為出錯(cuò)的位數(shù)，N為傳輸?shù)目偽粩?shù)； 信號(hào)傳輸速率B = 1/T，其中，T為信號(hào)碼元的時(shí)域?qū)挾?，單位為秒。信?hào)傳輸速率
也稱碼元速率、波特率，單位為波特； 步驟6、同步偏移累加，自動(dòng)增加被測(cè)節(jié)點(diǎn)的同步偏移量，增加的幅度或量值預(yù)先設(shè)定； 步驟7、判斷同步偏移是否超出設(shè)定范圍，若是，進(jìn)行步驟8，若否，進(jìn)行步驟2; 步驟8、生成評(píng)測(cè)報(bào)表； 步驟9、結(jié)束。 本發(fā)明提出的車地?zé)o線通信同步評(píng)測(cè)系統(tǒng)及測(cè)評(píng)方法，能夠模擬同步偏移，評(píng)價(jià)通信誤碼率和信息傳輸速率等指標(biāo)，為深入研究分析車地?zé)o線通信的各種同步機(jī)制提供了有效的工具。


圖1是本發(fā)明提供的一種車地?zé)o線通信同步評(píng)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框 圖2是本發(fā)明提供的一種車地?zé)o線通信同步評(píng)測(cè)方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
以下根據(jù)圖1和圖2，具體說明本發(fā)明的較佳實(shí)施例 如圖1所示，為車地?zé)o線通信同步評(píng)測(cè)系統(tǒng)，包含基站評(píng)測(cè)裝置10和若干車載節(jié)點(diǎn)評(píng)測(cè)裝置，基站評(píng)測(cè)裝置IO和車載節(jié)點(diǎn)評(píng)測(cè)裝置ll和12之間采用無線通信，構(gòu)成一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的星形無線網(wǎng)絡(luò)； 所述的基站評(píng)測(cè)裝置10包含通過接口轉(zhuǎn)換單元2連接的基站無線通信單元1和評(píng)測(cè)單元3 ; 所述的車載節(jié)點(diǎn)評(píng)測(cè)裝置11包含通過接口轉(zhuǎn)換單元5連接的車載無線通信單元4和評(píng)測(cè)單元6 ; 所述的車載節(jié)點(diǎn)評(píng)測(cè)裝置12包含通過接口轉(zhuǎn)換單元8連接的車載無線通信單元7和評(píng)測(cè)單元9 ; 所述的基站無線通信單元1和車載無線通信單元4、7具有與被測(cè)系統(tǒng)無線部分相同的關(guān)鍵參數(shù)，包括通信頻率、射頻傳輸速率、基帶傳輸速率、無線傳輸協(xié)議、單/雙工制式、調(diào)制方式、調(diào)制深度、調(diào)制指數(shù)等。 所述的基站無線通信單元1和車載無線通信單元4、7可以是成品無線數(shù)據(jù)傳輸電臺(tái)，也可以是半成品的無線數(shù)據(jù)傳輸模塊或?qū)Ｓ枚ㄖ茻o線電數(shù)據(jù)傳輸電路，具體選型和配置視被測(cè)系統(tǒng)而定。 所述的接口轉(zhuǎn)換單元2、5、8完成評(píng)測(cè)單元和無線通信單元之間的連接，該接口轉(zhuǎn)換單元2 、 5 、 8包含基帶數(shù)據(jù)端口和運(yùn)行控制端口 。 無線通信單元的基帶端口類型包括SPI、 TTL UART、 RS232/485、 Ethernet和其它非標(biāo)準(zhǔn)總線，而評(píng)測(cè)單元的標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展端口包括RS232/485、 EPP、 ISA、 PCI、 PCMCIA、 USB、Ethernet等。僅在具有RS232/485或Ethernet端口的特定情況下，無線通信單元才能直接和評(píng)測(cè)單元建立基帶數(shù)據(jù)通信，在其他大部分情況下必須進(jìn)行接口轉(zhuǎn)換。此外無線通信單元運(yùn)行控制端口一般由若干TTL電平的按位控制的I/O 口線構(gòu)成，無法和評(píng)測(cè)單元直接連接，也必須通過接口轉(zhuǎn)換單元。 評(píng)測(cè)單元3、6、9作為系統(tǒng)核心，根據(jù)測(cè)試功能設(shè)置，自動(dòng)生成各種同步試驗(yàn)案例數(shù)據(jù)，經(jīng)接口轉(zhuǎn)換單元由無線通信單元完成雙向通信，分析通信質(zhì)量參數(shù)，評(píng)價(jià)同步機(jī)制的性能。該評(píng)測(cè)單元可以是標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，也可以是嵌入式計(jì)算機(jī)，還可以是定制的專用處理器系統(tǒng)。 如圖2所示，是一種車地?zé)o線通信同步評(píng)測(cè)方法，包含以下步驟
步驟1、啟動(dòng)，初始化接口轉(zhuǎn)換單元和無線通信單元；
步驟2、預(yù)先設(shè)定同步偏移A T ; 步驟3、基站評(píng)測(cè)裝置和若干車載節(jié)點(diǎn)評(píng)測(cè)裝置之間進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)傳輸，傳輸試驗(yàn)數(shù)據(jù)； 步驟3. 1、基站發(fā)送同步碼給節(jié)點(diǎn)； 步驟3. 2、節(jié)點(diǎn)捕獲到同步碼，進(jìn)行步驟3. 3 ; 步驟3. 3、節(jié)點(diǎn)建立與基站的同步； 步驟3. 4、基站發(fā)送數(shù)據(jù)，節(jié)點(diǎn)接收； 步驟3. 5、判斷基站發(fā)送是否結(jié)束，若是，進(jìn)行步驟3. 6，若否，進(jìn)行步驟3. 4 ;
步驟3. 6、節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)，基站接收； 步驟3. 7、判斷節(jié)點(diǎn)發(fā)送是否結(jié)束，若是，進(jìn)行步驟3. 8，若否，進(jìn)行步驟3. 6 ; 步驟3. 8、計(jì)算同步偏移A T = Ts2-T2 ; Ts2為從基站發(fā)送結(jié)束到車載節(jié)點(diǎn)發(fā)送結(jié)束所占用的時(shí)間； T2為車載節(jié)點(diǎn)向基站發(fā)送數(shù)據(jù)所占用的時(shí)間； 步驟4、判斷數(shù)據(jù)是否傳輸完畢，若是，進(jìn)行步驟5，若否，進(jìn)行步驟3 ;
步驟5、計(jì)算誤碼率和實(shí)際傳輸速率； 誤碼率Pe = Ne/N，其中，Ne為出錯(cuò)的位數(shù)，N為傳輸?shù)目偽粩?shù)； 信號(hào)傳輸速率B = 1/T，其中，T為信號(hào)碼元的時(shí)域?qū)挾?，單位為秒。信?hào)傳輸速率
也稱碼元速率、波特率，單位為波特；
6
步驟6、同步偏移累加，自動(dòng)增加被測(cè)節(jié)點(diǎn)的同步偏移量，增加的幅度或量值預(yù)先設(shè)定； 步驟7、判斷同步偏移是否超出設(shè)定范圍，若是，進(jìn)行步驟8，若否，進(jìn)行步驟2;
步驟8、生成評(píng)測(cè)報(bào)表；
步驟9、結(jié)束。 盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實(shí)施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對(duì)于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。
權(quán)利要求
一種車地?zé)o線通信同步評(píng)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包含基站評(píng)測(cè)裝置(10)和若干車載節(jié)點(diǎn)評(píng)測(cè)裝置，基站評(píng)測(cè)裝置(10)和車載節(jié)點(diǎn)評(píng)測(cè)裝置之間采用無線通信，構(gòu)成一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的星形無線網(wǎng)絡(luò)；所述的基站評(píng)測(cè)裝置(10)包含通過接口轉(zhuǎn)換單元(2)連接的基站無線通信單元(1)和評(píng)測(cè)單元(3)；所述的車載節(jié)點(diǎn)評(píng)測(cè)裝置包含通過接口轉(zhuǎn)換單元連接的車載無線通信單元和評(píng)測(cè)單元；評(píng)測(cè)單元(3、6、9)作為系統(tǒng)核心，根據(jù)測(cè)試功能設(shè)置，自動(dòng)生成各種同步試驗(yàn)案例數(shù)據(jù)，經(jīng)接口轉(zhuǎn)換單元由無線通信單元完成雙向通信，分析通信質(zhì)量參數(shù)，評(píng)價(jià)同步機(jī)制的性能。
2. 如權(quán)利要求1所述的車地?zé)o線通信同步評(píng)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述的基站無線通 信單元(1)和車載無線通信單元(4、7)具有與被測(cè)系統(tǒng)無線部分相同的關(guān)鍵參數(shù)，包括通 信頻率、射頻傳輸速率、基帶傳輸速率、無線傳輸協(xié)議、單/雙工制式、調(diào)制方式、調(diào)制深度、 調(diào)制指數(shù)。
3. 如權(quán)利要求1所述的車地?zé)o線通信同步評(píng)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述的接口轉(zhuǎn)換單 元(2、5、8)完成評(píng)測(cè)單元和無線通信單元之間的連接，該接口轉(zhuǎn)換單元(2、5、8)包含基帶 數(shù)據(jù)端口和運(yùn)行控制端口。
4. 一種車地?zé)o線通信同步評(píng)測(cè)方法，其特征在于，該方法包含以下步驟 步驟1、啟動(dòng)，初始化接口轉(zhuǎn)換單元和無線通信單元； 步驟2、預(yù)先設(shè)定同步偏移AT;步驟3、基站評(píng)測(cè)裝置和若干車載節(jié)點(diǎn)評(píng)測(cè)裝置之間進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)傳輸，傳輸試驗(yàn)數(shù)據(jù)；步驟4、判斷數(shù)據(jù)是否傳輸完畢，若是，進(jìn)行步驟5，若否，進(jìn)行步驟3 ; 步驟5、計(jì)算誤碼率和實(shí)際傳輸速率；誤碼率Pe = Ne/N，其中，Ne為出錯(cuò)的位數(shù)，N為傳輸?shù)目偽粩?shù)；信號(hào)傳輸速率B = 1/T，其中，T為信號(hào)碼元的時(shí)域?qū)挾龋瑔挝粸槊?；信?hào)傳輸速率也稱 碼元速率、波特率，單位為波特；步驟6、同步偏移累加，自動(dòng)增加被測(cè)節(jié)點(diǎn)的同步偏移量，增加的幅度或量值預(yù)先設(shè)定；步驟7、判斷同步偏移是否超出設(shè)定范圍，若是，進(jìn)行步驟8，若否，進(jìn)行步驟2 ;步驟8、生成評(píng)測(cè)報(bào)表；步驟9、結(jié)束。
5. 如權(quán)利要求4所述的車地?zé)o線通信同步評(píng)測(cè)方法，其特征在于，所述的步驟3包含以下步驟步驟3. 1、基站發(fā)送同步碼給節(jié)點(diǎn)；步驟3. 2、節(jié)點(diǎn)捕獲到同步碼，進(jìn)行步驟3. 3 ;步驟3. 3、節(jié)點(diǎn)建立與基站的同步； 步驟3. 4、基站發(fā)送數(shù)據(jù)，節(jié)點(diǎn)接收；步驟3. 5、判斷基站發(fā)送是否結(jié)束，若是，進(jìn)行步驟3. 6，若否，進(jìn)行步驟3. 4 ;步驟3. 6、節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)，基站接收；步驟3. 7、判斷節(jié)點(diǎn)發(fā)送是否結(jié)束，若是，進(jìn)行步驟3. 8，若否，進(jìn)行步驟3. 6 ;步驟3. 8、計(jì)算同步偏移AT = Ts2-T2 ;Ts2為從基站發(fā)送結(jié)束到車載節(jié)點(diǎn)發(fā)送結(jié)束所占用的時(shí)間；T2為車載節(jié)點(diǎn)向基站發(fā)送數(shù)據(jù)所占用的時(shí)間。
全文摘要
一種車地?zé)o線通信同步評(píng)測(cè)系統(tǒng)，包含基站評(píng)測(cè)裝置和若干車載節(jié)點(diǎn)評(píng)測(cè)裝置，基站評(píng)測(cè)裝置和車載節(jié)點(diǎn)評(píng)測(cè)裝置之間采用無線通信，構(gòu)成一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的星形無線網(wǎng)絡(luò)；基站評(píng)測(cè)裝置包含通過接口轉(zhuǎn)換單元連接的基站無線通信單元和評(píng)測(cè)單元；車載節(jié)點(diǎn)評(píng)測(cè)裝置包含通過接口轉(zhuǎn)換單元連接的車載無線通信單元和評(píng)測(cè)單元；評(píng)測(cè)單元根據(jù)測(cè)試功能設(shè)置，自動(dòng)生成各種同步試驗(yàn)案例數(shù)據(jù)，經(jīng)接口轉(zhuǎn)換單元由無線通信單元完成雙向通信，分析通信質(zhì)量參數(shù)，評(píng)價(jià)同步機(jī)制的性能。本發(fā)明能夠模擬同步偏移，評(píng)價(jià)通信誤碼率和信息傳輸速率等指標(biāo)，為深入研究分析車地?zé)o線通信的各種同步機(jī)制提供了有效的工具。
文檔編號(hào)H04B7/26GK101764641SQ20091020155
公開日2010年6月30日 申請(qǐng)日期2009年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月22日
發(fā)明者崔衛(wèi)麒, 張輪, 歐冬秀, 沈拓, 王紹銀 申請(qǐng)人:上海磁浮交通發(fā)展有限公司;上海磁浮交通工程技術(shù)研究中心