一種傳遞報文信息的方法、裝置和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明實施方式公開了一種向列車傳遞信息的方法、裝置和系統(tǒng)。方法包括：獲取N個報文的報文比特，根據(jù)與列車預先設定的映射方式將所述N個報文的報文比特映射為符號序列，將所述符號序列變換成頻移鍵控基帶波形；根據(jù)M進制連續(xù)相位頻移鍵控調制方式，將所述頻移鍵控基帶波形調制為M種射頻波形，其中M=2n;N為至少為2的自然數(shù)；向列車發(fā)送所述M種射頻波形。本發(fā)明實施方式能夠將多個報文映射到一個符號序列，并通過多進制連續(xù)相位頻移鍵控調制方式進行調制，可以提高信息傳遞容量，而且良好兼容現(xiàn)有技術的二進制連續(xù)相位頻移鍵控調制方式。
【專利說明】一種傳遞報文信息的方法、裝置和系統(tǒng)

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及軌道交通通信【技術領域】，特別是涉及一種傳遞報文信息的方法、裝置 和系統(tǒng)。

【背景技術】
[0002] 應答器（transponder)對于保證列車安全具有重大意義。它是一種能向車載子系 統(tǒng)發(fā)送報文信息的傳輸設備。當列車經過地面應答器，應答器接收到列控車載設備點式信 息接收天線發(fā)送的電磁能量后，應答器將電磁能量轉換為工作電源，啟動電子電路工作，把 報文信息循環(huán)發(fā)送出去，直至電能消失。列車上的車載讀寫器（on board interrogator)讀 取報文信息，并且利用報文信息指導列車運行。
[0003] 圖1為現(xiàn)有技術中歐洲應答器（EuroBalise)系統(tǒng)結構圖。
[0004] 如圖1所示，該系統(tǒng)包括應答器和車載讀寫器。應答器與車載讀寫器之間通過天 線線圈予以磁耦合。通過天線線圈，可以在應答器和車載讀寫器之間傳遞具體的報文信息 以及執(zhí)行功率傳輸。天線線圈具有兩個共振頻率，分別為4. 23MHz和27. 095MHz。當天線線 圈工作在共振頻率4. 23MHz時，應答器向車載讀寫器上傳具體的報文信息；當天線線圈工 作在共振頻率27. 095MHz時，車載讀寫器向應答器提供電磁能量。
[0005] 在歐洲應答器系統(tǒng)中，采用二進制連續(xù)相位頻移鍵控（CPFSK)技術作為應答器 與車載讀寫器之間報文信息的信息調制方案。在二進制CPFSK中，采用兩個頻率來表 示每個比特的0或1。由于二進制CPFSK的性能有限，應答器只能存儲并傳送一個報文 (telegram)。因此，為了覆蓋全部鐵路，需要沿途部署大量的應答器，這就顯著增加了部署 成本。


【發(fā)明內容】

[0006] 本發(fā)明實施方式提出一種發(fā)送報文信息的方法，以提高信息傳遞容量。
[0007] 本發(fā)明實施方式提出一種接收報文信息的方法，以提高信息傳遞容量。
[0008] 本發(fā)明實施方式提出一種應答器，以提高信息傳遞容量。
[0009] 本發(fā)明實施方式提出一種車載讀寫器，以提高信息傳遞容量。
[0010] 本發(fā)明實施方式提出一種傳遞報文信息的系統(tǒng)，以提高信息傳遞容量。
[0011] 本發(fā)明實施方式的技術方案如下：
[0012] -種發(fā)送報文信息的方法，方法包括：
[0013] 獲取N個報文的報文比特，根據(jù)預先設定的映射方式將所述N個報文的報文比特 映射為一個Μ進制符號序列，將所述Μ進制符號序列變換成Μ進制連續(xù)相位頻移鍵控基帶 波形；其中Μ=2 Ν ;Ν為至少為2的自然數(shù)；
[0014] 根據(jù)Μ進制連續(xù)相位頻移鍵控調制方式，將所述基帶波形調制為Μ種射頻波形；
[0015] 發(fā)送所述Μ種射頻波形。
[0016] 將所述Μ進制符號序列變換成Μ進制連續(xù)相位頻移鍵控基帶波形包括：
[0017] 第i個報文比特為0的符號的基帶波形相對應的峰值頻偏為負值；
[0018] 第i個報文比特為1的符號的基帶波形相對應的峰值頻偏為正值；
[0019] 其中i為取值范圍為[1，N]的預先設定自然數(shù)值。
[0020] 將所述Μ進制符號序列變換成Μ進制連續(xù)相位頻移鍵控基帶波形包括：
[0021] 所述Μ進制連續(xù)相位頻移鍵控基帶波形中對應有與二進制連續(xù)相位頻移鍵控基 帶波形對應的峰值頻偏相同的峰值頻偏。
[0022] 所述Ν等于2, Μ等于4。
[0023] 其中，將所述4進制符號序列變換成4進制連續(xù)相位頻移鍵控基帶波形包括：
[0024] 第一個報文比特為0的符號的基帶波形相對應的峰值頻偏小于零；第一個報文比 特為1的符號所調制的射頻波形相對應的峰值頻偏大于零；
[0025] 第二個報文比特為0的符號的基帶波形相對應的峰值頻偏的絕對值相等，第二個 報文比特為1的符號的基帶波形相對應的峰值頻偏的絕對值相等。
[0026] 所述預先設定的映射方式包括：
[0027] 當?shù)谝粓笪谋忍貫?,第二報文比特為0時，映射符號為01 ;
[0028] 當?shù)谝粓笪谋忍貫?,第二報文比特為1時，映射符號為00 ;
[0029] 當?shù)谝粓笪谋忍貫?，第二報文比特為0時，映射符號為10 ;
[0030] 當?shù)谝粓笪谋忍貫?，第二報文比特為1時，映射符號為11。
[0031] 所述預先設定的映射方式包括：
[0032] 當?shù)谝粓笪谋忍貫?,第二報文比特為0時，映射符號為01 ;
[0033] 當?shù)谝粓笪谋忍貫?,第二報文比特為1時，映射符號為10 ;
[0034] 當?shù)谝粓笪谋忍貫?，第二報文比特為0時，映射符號為00 ;
[0035] 當?shù)谝粓笪谋忍貫?，第二報文比特為1時，映射符號為11。
[0036] -種接收報文信息的方法，該方法包括：
[0037] 接收Μ種射頻波形；
[0038] 根據(jù)Μ進制連續(xù)相位頻移鍵控調制方式，將所述Μ種射頻波形解調為Μ進制連續(xù) 相位頻移鍵控基帶波形；
[0039] 將所述基帶波形變換成一個Μ進制符號序列，并根據(jù)預先設定的映射方式將所述 符號序列映射為Ν個報文的報文比特，其中Μ=2 Ν ;Ν為至少為2的自然數(shù)。
[0040] 其中，所述Ν等于2, Μ等于4。
[0041] 所述與預先設定的映射方式包括：
[0042] 當映射符號為01時，第一報文比特為0,第二報文比特為0 ;
[0043] 當映射符號為00時，第一報文比特為0,第二報文比特為1 ;
[0044] 當映射符號為10時，第一報文比特為1，第二報文比特為0 ;
[0045] 當映射符號為11時，第一報文比特為1，第二報文比特為1。
[0046] 該方法進一步包括：
[0047] 當?shù)诙笪臑槿?報文時，舍棄第二報文而保留第一報文。
[0048] 所述預先設定的映射方式包括：
[0049] 當映射符號為01時，第一報文比特為0,第二報文比特為0 ;
[0050] 當映射符號為10時，第一報文比特為0,第二報文比特為1 ;
[0051] 當映射符號為00時，第一報文比特為1，第二報文比特為ο;
[0052] 當映射符號為11時，第一報文比特為1，第二報文比特為1。
[0053] 該方法進一步包括：
[0054] 當?shù)谝粓笪臑槿?報文時，舍棄第一報文而保留第二報文。
[0055] -種應答器，包括存儲單元、映射單元、振蕩電路和線圈，其中：
[0056] 存儲單元，用于存儲Ν個報文的報文比特；
[0057] 映射單元，用于根據(jù)預先設定的映射方式將所述Ν個報文的報文比特映射為一個 Μ進制符號序列，并將所述Μ進制符號序列變換成Μ進制連續(xù)相位頻移鍵控基帶波形；其中 Μ=2Ν ;Ν為至少為2的自然數(shù)；
[0058] 振蕩電路，用于根據(jù)Μ進制連續(xù)相位頻移鍵控調制方式，將所述基帶波形調制為Μ 種射頻波形；
[0059] 線圈，用于發(fā)送所述Μ種射頻波形。
[0060] 所述應答器進一步包括與線圈連接的能量收集電路；
[0061] 能量收集電路，用于通過線圈接收電磁能量。
[0062] 一種車載讀寫器，包括線圈、相干解調器和解碼單元，其中：
[0063] 線圈，用于接收Μ種射頻波形；
[0064] 相干解調器，用于根據(jù)Μ進制連續(xù)相位頻移鍵控調制方式，將所述Μ種射頻波形解 調為Μ進制連續(xù)相位頻移鍵控基帶波形；
[0065] 解碼單元，用于將所述基帶波形變換成一個Μ進制符號序列，并根據(jù)預先設定的 映射方式將所述符號序列映射為Ν個報文的報文比特，其中Μ=2Ν ;Ν為至少為2的自然數(shù)。
[0066] 所述解碼單元為現(xiàn)場可編程門陣列FPGA或數(shù)字信號處理器DSP。
[0067] -種傳遞報文信息的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括應答器和車載讀寫器，其中：
[0068] 應答器，用于獲取Ν個報文的報文比特，根據(jù)與車載讀寫器預先設定的映射方式 將所述Ν個報文的報文比特映射為一個Μ進制符號序列，將所述符號序列變換成Μ進制連 續(xù)相位頻移鍵控基帶波形，根據(jù)Μ進制連續(xù)相位頻移鍵控調制方式，將所述基帶波形調制 為Μ種射頻波形，其中Μ=2 Ν ;Ν為至少為2的自然數(shù)；并向車載讀寫器發(fā)送所述Μ種射頻波 形；
[0069] 車載讀寫器，用于接收由應答器發(fā)送的Μ種射頻波形；根據(jù)Μ進制連續(xù)相位頻移鍵 控調制方式，將所述Μ種射頻波形解調為Μ進制連續(xù)相位頻移鍵控基帶波形；將所述基帶波 形變換成一個Μ進制符號序列，并根據(jù)所述映射方式將所述符號序列映射為Ν個報文的報 文比特。
[0070] 從上述技術方案可以看出，本發(fā)明實施方式能夠將多個報文映射到一個Μ進制符 號序列，并通過多進制連續(xù)相位頻移鍵控調制方式進行調制，從而可以提高信息傳遞容量。
[0071] 而且，本發(fā)明實施方式通過獨特的映射表設計，還可以良好兼容現(xiàn)有技術的二進 制連續(xù)相位頻移鍵控調制方式，而無需對系統(tǒng)硬件給出大的改動。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0072] 圖1為現(xiàn)有技術中歐洲應答器（EuroBalise)系統(tǒng)結構圖。
[0073] 圖2為根據(jù)本發(fā)明實施方式向列車傳遞信息的方法流程圖。
[0074] 圖3為根據(jù)本發(fā)明實施方式列車獲取地面信息的方法流程圖。
[0075] 圖4為根據(jù)本發(fā)明實施方式應答器的結構圖。
[0076] 圖5為圖4中映射單元與振蕩器的結構圖。
[0077] 圖6為根據(jù)本發(fā)明實施方式列車車載讀寫器的結構圖。
[0078] 圖7為根據(jù)本發(fā)明實施方式符號與峰值頻偏的映射圖；
[0079] 圖8為根據(jù)本發(fā)明實施方式向列車傳遞信息的系統(tǒng)結構圖。

【具體實施方式】
[0080] 為了使本發(fā)明的技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施方式，對本 發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的【具體實施方式】僅僅用以闡述性說明本 發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明的保護范圍。
[0081] 在本發(fā)明實施方式之中，采用多進制CPFSK技術作為應答器與車載讀寫器之間報 文信息的信息調制方案，可以提高信息傳遞性能，而且無需對當前硬件做出大的改動，還可 以兼容現(xiàn)有的應答器系統(tǒng)，同時還不會帶來顯著的電磁兼容性問題。
[0082] 圖2為根據(jù)本發(fā)明實施方式發(fā)送報文信息的方法流程圖。
[0083] 如圖1所示，該方法包括：
[0084] 步驟201 :獲取N個報文的報文比特，根據(jù)預先設定的映射方式將所述N個報文的 報文比特映射為一個符號序列，將所述符號序列變換成頻移鍵控基帶波形。
[0085] 在這里，可以獲取到N個報文的報文比特，而不僅是一個報文的報文比特，因此可 以擴大信息傳輸容量。具體可以由應答器向列車傳遞報文信息。應答器可以分為固定(無 源）應答器和可變(有源）應答器。
[0086] 應答器可以通過報文形式向列控車載設備提供可靠的地面固定信息和/或可變 信息。
[0087] 報文的具體內容可以包括：（1)線路基本參數(shù)：如線路坡度、軌道區(qū)段等參數(shù)；（2) 線路速度信息：如線路最大允許速度、列車最大允許速度等；（3)臨時限速信息：當由于施 工等原因引起的對列車運行速度進行限制時，向列車提供臨時限速信息；（4)車站進路信 息：根據(jù)車站接發(fā)車進路，向列車提供"線路坡度"、"線路速度"、"軌道區(qū)段"、等參數(shù)；（5)道 岔信息：給出前方道岔側向允許列車運行的速度；（6)特殊定位信息：如升降弓、進出隧道、 鳴笛、列車定位等；（7)其他信息：固定障礙物信息、列車運行目標數(shù)據(jù)、鏈接數(shù)據(jù)等等。
[0088] 確定報文的具體內容之后，可以根據(jù)與列車預先設定的映射方式將N個報文的報 文比特映射為一個Μ進制符號序列，將所述符號序列變換成Μ進制連續(xù)相位頻移鍵控基帶 波形，其中Ν為至少為2的自然數(shù)，Μ=2 ν
[0089] 在一個實施方式中，Ν等于2, Μ等于4。即應答器每次可以傳送兩個報文，而且具 體采用4進制連續(xù)相位頻移鍵控調制方式。實際上，應答器與列車預先設定的映射方式可 以實施為多種形式。當列車收到符號序列之后，需要通過相對應的反映射方式將符號序列 轉化為報文比特。
[0090] 在一個實施方式中，當Ν等于2, Μ等于4時，與列車預先設定的映射方式包括：
[0091] 當?shù)谝粓笪谋忍貫?,第二報文比特為0時，映射符號為01 ;
[0092] 當?shù)谝粓笪谋忍貫?,第二報文比特為1時，映射符號為00 ;
[0093] 當?shù)谝粓笪谋忍貫?，第二報文比特為0時，映射符號為10 ;
[0094] 當?shù)谝粓笪谋忍貫?，第二報文比特為1時，映射符號為11。
[0095] 可以將上述映射方式稱為第一種映射方式。
[0096] 表1為第一種映射方式的對照表。
[0097] 表 1
[0098]
[0099] 第一種映射方式支持2種兼容性：

【權利要求】
1. 一種發(fā)送報文信息的方法，其特征在于，該方法包括： 獲取N個報文的報文比特，根據(jù)預先設定的映射方式將所述N個報文的報文比特映射 為一個Μ進制符號序列，將所述Μ進制符號序列變換成Μ進制連續(xù)相位頻移鍵控基帶波形； 其中Μ=2ν;Ν為至少為2的自然數(shù)； 根據(jù)Μ進制連續(xù)相位頻移鍵控調制方式，將所述基帶波形調制為Μ種射頻波形； 發(fā)送所述Μ種射頻波形。
2. 根據(jù)權利要求1所述的發(fā)送報文信息的方法，其特征在于，將所述Μ進制符號序列變 換成Μ進制連續(xù)相位頻移鍵控基帶波形包括： 第i個報文比特為0的符號的基帶波形相對應的峰值頻偏為負值； 第i個報文比特為1的符號的基帶波形相對應的峰值頻偏為正值； 其中i為取值范圍為[1，N]的預先設定自然數(shù)值。
3. 根據(jù)權利要求1所述的發(fā)送報文信息的方法，其特征在于，將所述Μ進制符號序列變 換成Μ進制連續(xù)相位頻移鍵控基帶波形包括： 所述Μ進制連續(xù)相位頻移鍵控基帶波形中對應有與二進制連續(xù)相位頻移鍵控基帶波 形對應的峰值頻偏相同的峰值頻偏。
4. 根據(jù)權利要求1所述的發(fā)送報文信息的方法，其特征在于，所述Ν等于2, Μ等于4。
5. 根據(jù)權利要求4所述的發(fā)送報文信息的方法，其特征在于，將所述4進制符號序列變 換成4進制連續(xù)相位頻移鍵控基帶波形包括： 第一個報文比特為〇的符號的基帶波形相對應的峰值頻偏為負值；第一個報文比特為 1的符號的基帶波形相對應的峰值頻偏為正值； 第二個報文比特為〇的符號的基帶波形相對應的峰值頻偏的絕對值相等，第二個報文 比特為1的符號的基帶波形相對應的的峰值頻偏的絕對值相等。
6. 根據(jù)權利要求4所述的發(fā)送報文信息的方法，其特征在于，所述預先設定的映射方 式包括： 當?shù)谝粓笪谋忍貫?,第二報文比特為0時，映射符號為01 ; 當?shù)谝粓笪谋忍貫?,第二報文比特為1時，映射符號為00 ; 當?shù)谝粓笪谋忍貫?，第二報文比特為0時，映射符號為10 ; 當?shù)谝粓笪谋忍貫?，第二報文比特為1時，映射符號為11。
7. 根據(jù)權利要求4所述的發(fā)送報文信息的方法，其特征在于，所述預先設定的映射方 式包括： 當?shù)谝粓笪谋忍貫?,第二報文比特為0時，映射符號為01 ; 當?shù)谝粓笪谋忍貫?,第二報文比特為1時，映射符號為10 ; 當?shù)谝粓笪谋忍貫?，第二報文比特為0時，映射符號為00 ; 當?shù)谝粓笪谋忍貫?，第二報文比特為1時，映射符號為11。
8. -種接收報文信息的方法，其特征在于，該方法包括： 接收Μ種射頻波形； 根據(jù)Μ進制連續(xù)相位頻移鍵控調制方式，將所述Μ種射頻波形解調為Μ進制連續(xù)相位 頻移鍵控基帶波形； 將所述基帶波形變換成一個Μ進制符號序列，并根據(jù)預先設定的映射方式將所述符號 序列映射為N個報文的報文比特，其中M=2N ;N為至少為2的自然數(shù)。
9. 根據(jù)權利要求8所述的接收報文信息的方法，其特征在于，所述N等于2, Μ等于4。
10. 根據(jù)權利要求9所述的接收報文信息信息的方法，其特征在于，所述預先設定的映 射方式包括： 當映射符號為01時，第一報文比特為〇,第二報文比特為〇 ; 當映射符號為00時，第一報文比特為0,第二報文比特為1 ; 當映射符號為10時，第一報文比特為1，第二報文比特為0 ; 當映射符號為11時，第一報文比特為1，第二報文比特為1。
11. 根據(jù)權利要求10所述的接收報文信息信息的方法，其特征在于，該方法進一步包 括： 當?shù)诙笪臑槿?報文時，舍棄第二報文而保留第一報文。
12. 根據(jù)權利要求10所述的接收報文信息的方法，其特征在于，所述預先設定的映射 方式包括： 當映射符號為01時，第一報文比特為0,第二報文比特為0 ; 當映射符號為10時，第一報文比特為0,第二報文比特為1 ; 當映射符號為00時，第一報文比特為1，第二報文比特為0 ; 當映射符號為11時，第一報文比特為1，第二報文比特為1。
13. 根據(jù)權利要求12所述的接收報文信息的方法，其特征在于，該方法進一步包括： 當?shù)谝粓笪臑槿?報文時，舍棄第一報文而保留第二報文。
14. 一種應答器，其特征在于，包括存儲單元、映射單元、振蕩電路和線圈，其中： 存儲單元，用于存儲Ν個報文的報文比特； 映射單元，用于根據(jù)預先設定的映射方式將所述Ν個報文的報文比特映射為一個Μ 進制符號序列，并將所述Μ進制符號序列變換成Μ進制連續(xù)相位頻移鍵控基帶波形；其中 Μ=2Ν ;Ν為至少為2的自然數(shù)； 振蕩電路，用于根據(jù)Μ進制連續(xù)相位頻移鍵控調制方式，將所述基帶波形調制為Μ種射 頻波形； 線圈，用于發(fā)送所述Μ種射頻波形。
15. 根據(jù)權利要求14所述的應答器，其特征在于，進一步包括與線圈連接的能量收集 電路； 能量收集電路，用于通過線圈接收電磁能量。
16. -種車載讀寫器，其特征在于，包括線圈、相干解調器和解碼單元，其中： 線圈，用于接收Μ種射頻波形； 相干解調器，用于根據(jù)Μ進制連續(xù)相位頻移鍵控調制方式，將所述Μ種射頻波形解調為 Μ進制連續(xù)相位頻移鍵控基帶波形； 解碼單元，用于將所述基帶波形變換成一個Μ進制符號序列，并根據(jù)預先設定的映射 方式將所述符號序列映射為Ν個報文的報文比特，其中Μ=2Ν ;Ν為至少為2的自然數(shù)。
17. 根據(jù)權利要求16所述的車載讀寫器，其特征在于，所述解碼單元為現(xiàn)場可編程門 陣列FPGA或數(shù)字信號處理器DSP。
18. -種向傳遞報文信息的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括應答器和車載讀寫器，其 中： 應答器，用于獲取N個報文的報文比特，根據(jù)與車載讀寫器預先設定的映射方式將所 述N個報文的報文比特映射為一個Μ進制符號序列，將所述符號序列變換成Μ進制連續(xù)相 位頻移鍵控基帶波形，根據(jù)Μ進制連續(xù)相位頻移鍵控調制方式，將所述基帶波形調制為Μ種 射頻波形，其中Μ=2 Ν ;Ν為至少為2的自然數(shù)；并向車載讀寫器發(fā)送所述Μ種射頻波形； 車載讀寫器，用于接收由應答器發(fā)送的Μ種射頻波形；根據(jù)Μ進制連續(xù)相位頻移鍵控調 制方式，將所述Μ種射頻波形解調為Μ進制連續(xù)相位頻移鍵控基帶波形；將所述基帶波形變 換成一個Μ進制符號序列，并根據(jù)所述映射方式將所述符號序列映射為Ν個報文的報文比 特。
【文檔編號】H04L27/12GK104219184SQ201310222171
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2013年6月5日 優(yōu)先權日:2013年6月5日
【發(fā)明者】魏力, 朱衛(wèi)華, 韓銳, 陳立, 袁勇, 喻丹 申請人:西門子信號有限公司