ATC 系统中采用电力线载波通信技术的研究.docx

ATc 系统中采用电力线载波通信技术

的研究

摘要介绍了正交频分复用(ofdm) 的基本原理, 并结合城市轨道交通a tc 系统的特点,提出了利用基于ofdm 的电力线载波通信技术在接触网上实现信息传输的思路。

关键词列车自动控制,电力线载波通信系统,正交频分复用

在城市轨道交通列车自动控制(a tc) 系统中, 通常利用轨道电路传输信息。

由于钢轨不是理想的信息传输通道,信息容量、传输速率受到了限制。本文提出了利用正

交频分复用(ofdm) 的电力线载波通信技术在接触网上实现信息传输的思路。1 ofdm 的

基本原理 ofdm 是一种多载波调制技术(mcm) ,可以在强干扰环境下高速传输

数据。传统的数字通信系统将符号序列调制在一个载波上进行串行传输, 每个符号的频谱

占用信道的全部可用带宽。ofdm 则并行传输数据,采用频率上等间隔的n 个子载波构成,

它们分别调制一路独立的数据信息,调制之后n 个子载波的信号相加同时发送。因此每个

符号的频谱只占用信道全部带宽的一部分。在ofdm 中,通过选择载波间隔,使这些子载波

在整个符号周期上保持频谱的正交特性,各子载波上的信号在频谱上互相重叠;接收端利用

载波之间的正交特性,可以无失真地将接收到的信号还原成发送信息,从而提高系统的频谱

利用率。图1 表示了ofdm 的基本原理[2 ] 。假设一个周期内传送的符号序

列为(d0 , d1 , ?, dn-1),每一个符号di 是经过基带调制后的复信号, di = ai+j bi , 串行符号序列的间隔为δt= 1/ fs,其中fs 是系统的符号传输速率。串并转换之后,它们

分别调制n 个子载波(f0 , f1 , ?fn-1),这n 个子载波频分复用整个信道带宽,相邻子载

波之间的频率间隔为1/ t , 符号周期t从δt增加到nδt。合成的传输信～号可以用

其低通复包络d (t) 表示。

图1 正交频分复用ofdm 的基本原理因此,ofdm 系统的调制和解调过

程等效于离散付氏逆变换(idf t) 和离散付氏变换(df t) 处理,实际上系统通常采用dsp 技术和fft 快速算法来实现。由于ofdm 系统的符号周期延长了n 倍,增强了其消除码间串扰的能力。在数字基带调制部分,可以根据子信道特性采用不同的调制方式(如bpsk,qpsk ,qam , tcm 等) 。如果某个频段信号衰减严重,发送端还可以关闭该频段

的子载波, 实现信道自适应均衡。通过采用信道编码技术, ofdm 还可以进行前向纠错(fcc) 。由于dsp 和大规模集成电路技术的推动, ofdm 调制技术已经得到广泛应用,在数字音频广播(dab) 和数字视频广播(dvb -t) 领域中被欧洲地面广播标准采纳。采用ofdm 技术在电力线上高速传输数据也有产品问世,如homeplug 组织成员中的

intellon 公司产品powerpacket , 传输速率可以达到14 mbit/s , 频带4. 3～20. 9 mhz ,84 个子载波,支持dqpsk ,dbpsk ,robo 调制。2 在a tc 系统中采用ofdm 技

术城市轨道交通对列车速度控制提出很高的要求,要达到安全性、可靠性、适

用性和经济性的目标,还要考虑到迅速、准确和价格合理等因素。这需要列车、沿线、车