采用喷泉码的车地无线通信系统与传输优化技术研究

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1、岁臻交硕士学位论文采用喷泉码的车地无线通信系统与传输优化技术研究ResearchonTrain．．to．．InfrastructureWirelessCommunicationSystemAdoptingFountainCodesandTransmissionOptimizationTechnology作者：侯晓彬导师：蒋大明北京交通大学2014年3月学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国

2、家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：锭谳≥导师签名：签字日期：瑚，牛年弓月弓f日签字日期：加／牟年弓月3)日中图分类号：U283．4：TN911．22UDC．-656．2；654爿匕学校代码：10004密级：公开硕士学位论文采用喷泉码的车地无线通信系统与传输优化技术研究ResearchonTrain··to-·InfrastructureWirelessCommunicationSystemAdoptingFountainCodesandTransmissionOptimizationTechnology作者姓名：

3、侯晓彬导师姓名：蒋大明学位类别：工学硕士学科专业：智能交通工程研究方向：交通信息传输理论和技术学号：11120339职称：研究员北京交通大学2014年3月学位级别：硕士致谢本论文的工作是在我的导师蒋大明老师的悉心指导下完成的，蒋大明老师严谨的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。在此衷心感谢三年来蒋大明老师对我的关心和指导。在本论文的写作过程中，蒋大明老师从选题、定题开始，一直到最后论文的定稿，始终严格把关，循循善诱，在此我表示衷心感谢。冯锡生教授悉心指导我完成了研究课题相关的科研工作，在学习上和生活上都给予了我很大的关心和帮助，为了培养我，冯锡生老师倾注了大量的心

4、血，在此向冯锡生老师表示衷心的感谢与崇高的敬意。单冬、张思东老师对于我的科研工作和论文都提出了许多的宝贵意见，在此表示衷心的感谢。在开展研究工作及撰写论文期间，张春明、孙洪超、解霏、崔倍磊等同学对我的研究工作给予了热情帮助，在此向他们表达我的感激之情。最后，我要感谢我的家人和朋友，他们的理解和支持使我能够在学校专心完成我的学业。jE塞銮通太堂亟±堂焦途塞史塞虹里中文摘要中文捅芰摘要：车地通信是列车连通世界的桥梁。在信息化的轨道交通运营与管理中，采用无线传输的点式应答器以及基于通信的列车控制系统担负着列车与地面之问的数据传输工作。应答器报文的安全可靠传输对保障列控系统安全十分重

5、要。随着列车运行速度的逐步提升，现有应答器报文传输难以保障列车在更高运行速度下的传输质量。此外，现有的CBTC数据传输系统采用冗余结构设计，提高了CBTC系统可靠性的同时导致了高昂的采购与运营成本。喷泉码及其衍生技术作是近年来提出的先进信道编码技术，可以为解决以上问题提供解决思路。此外，喷泉码及其衍生技术本身尚有需要改进与研究的问题。因此，采用喷泉码的车地无线通信系统设计与传输优化技术研究具有重要的理论意义和现实意义。本文以数字喷泉码这一传输优化关键技术为研究基础，以不等保护喷泉码以及分布式喷泉码这两项喷泉码衍生技术为研究着力点，以车地无线通信系统中点式传输设备以及连续式传输

6、系统为应用对象。本文完成了以下研究工作：首先，本文针对现有不等保护喷泉码算法的缺点进行算法改进与创新，提出了一种拓展窗口喷泉码的改进算法。新算法性能更为优异，可以在不影响重要信息保护性能的情况下，将次要信息的BER降低两个数量级。其次，本文设计了一种采用不等保护喷泉码技术的应答器报文编码方法，并通过仿真验证了方法的可行性。新方法能够保证列车以更高速度通过应答器作用区时，依然能够保证报文数据的可靠传输。此外，本文通过采用与或树数学分析方法，结合算法的构造，推导出复制窗口不等保护算法中各类数据的译码失败概率迭代公式。弥补了该算法提出者未完成的研究工作。从数学角度为采用不等保护喷泉

7、码用作应答器报文编码方案提供理论支撑。最后，本文设计了一种采用分布式喷泉码的CBTC数据传输系统，给出系统的实施方案并进行可行性研究，新的方案不仅可以减少运营成本，还可以借助冗余结构提高系统的传输性能。本文对所设计的系统进行了验证性仿真，验证了方案的可行性。关键词：车地通信；喷泉码；LT码；不等保护；网络编码；应答器；CBTC：与或树分析法分类号：U283．4：TN911．22j匕塞銮逼太堂亟±堂焦途塞△垦墨至壁△￡!ABSTRACTABSTRACT：Train—to。In如s缸uctllrecommu