CN101540656A - 用于ctcs点式应答器的解码装置和解码方法 - Google Patents
用于ctcs点式应答器的解码装置和解码方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101540656A CN101540656A CN200910106848A CN200910106848A CN101540656A CN 101540656 A CN101540656 A CN 101540656A CN 200910106848 A CN200910106848 A CN 200910106848A CN 200910106848 A CN200910106848 A CN 200910106848A CN 101540656 A CN101540656 A CN 101540656A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- data
- processing unit
- unit
- decoding
- message
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)
Abstract
本发明公开了一种用于CTCS点式应答器的解码装置和解码方法，要解决的技术问题是简化解码装置结构，提高解码操作容错能力。本发明的解码装置具有顺序连接的位同步单元、数据分段单元、数据缓冲单元和解码处理单元。解码方法包括以下步骤：位同步单元提取数据同步时钟信号，向数据分段单元串行输出，数据分段单元进行串进并出逻辑转换，存储放入数据缓冲单元，解码处理单元对数据进行校验解码，向通讯装置输出。本发明与现有技术相比，结合硬件逻辑设计和软件算法优化设计，结构简单、稳定可靠和实时性的应用于CTCS点式应答器信息传输模块的解码装置和解码方法，本发明应用于CTCS点式应答器的解码装置的解码耗时平均小于1ms。
Description
技术领域
本发明涉及一种铁路高速列车自动控制的装置和方法，特别是一种用于中国列车运行控制系统点式应答器信息传输模块的解码装置和解码方法。
背景技术
随着国内列车运行速度的不断提高，运行密度的逐步加大，中国列车运行控制系统CTCS在我国铁路运营中的作用越显重要。点式应答器和对应的识别装置是CTCS中的关键部件，识别装置读取点式应答器的控制指令，两者之间采用无线通讯传递数据报文。识别装置的读取性能，如可靠性和实时性，决定着整个系统的性能。为了保证通讯的高可靠性，现有技术的CTCS采用了一套复杂的规则对数据报文进行编码，识别装置收到报文后需进行相应的解码操作后才能得到可靠的数据报文，解码装置结构复杂，解码操作容错能力低。解码装置作为CTCS点式应答器的核心部件之一，解码操作的准确性和实时性对整个CTCS的性能有很大的影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于CTCS点式应答器的解码装置和解码方法，要解决的技术问题是简化解码装置结构，提高解码操作容错能力。
本发明采用以下技术方案：用于CTCS点式应答器的解码装置，所述解码装置具有顺序连接的位同步单元、数据分段单元、数据缓冲单元和解码处理单元；所述位同步单元从解调装置提取数据同步时钟信号，恢复出报文的各个数据位，向数据分段单元输出；所述数据分段单元进行串进并出逻辑转换，存入数据缓冲单元内；所述解码处理单元从数据缓冲单元内取出数据，进行校验筛选、解码，向通讯装置输出。
本发明的位同步单元和数据分段单元采用数字逻辑处理单元。
本发明的数据缓冲单元和解码处理单元采用数字信号处理单元。
本发明的数字逻辑处理单元采用现场可编程阵列器LFXP3C-3TN144C，所述数字信号处理单元采用带双运算单元的数字信号处理器TMS320C5509。
一种用于CTCS点式应答器的解码方法，包括以下步骤：一、位同步单元根据解调装置解调输出的电平信号，提取出数据同步时钟信号，根据同步时钟信号恢复出报文的数据位，依次向数据分段单元串行输出；二、数据分段单元收到串行报文数据流后，进行串进并出逻辑转换，将其存储放入数据缓冲单元内；三、解码处理单元从数据缓冲单元内取出数据，对数据缓冲单元内的数据进行校验筛选，解码，恢复出用户数据，向通讯装置输出。
本发明的方法数据分段单元收到串行报文数据流后，以11位比特为大小进行串进并出逻辑转换。
本发明的方法解码处理单元对数据缓冲单元内的数据进行校验筛选，排除非报文数据或含有突发错误位的报文数据。
本发明的方法解码采用以下步骤：一、解码处理单元设置n+r位比特的判别窗口，长报文r＝77，短报文r＝121，从数据缓冲单元内取出数据并按顺序移位填充入判别窗内；二、解码处理单元判断窗口的头尾r位比特数据相等；三、解码处理单元通过多项式
g(x)＝x75+x73+x72+x71+x67+x62+x61+x60+x57+x56+x55+x52+x51+x49+x46+x45+x44+x43+x41+x37+x35+x34+x33+x31+x30+x26+x24+x21+x17+x16+x15+x13+x12+x11+x9+x4+x+1
求余的结果，检查前n比特数据，看作多项式Vn(x)，能被g(x)整除；四、解码处理单元对数据进行帧同步计算，找出报文起始数据的位置；五、解码处理单元检查报文后110位数据是有效数据值；六、解码处理单元把报文按照11位比特进行分隔，再把这些11位的数据进行11位到10位的变换；七、解码处理单元把10位数据流按照字节的格式重新组合，得到用户数据，通讯装置通过DSP的HPI端口读取该用户数据。
本发明的方法步骤二中解码处理单元判断窗口的头尾r位比特数据相等，不相等则返回步骤一；步骤三解码处理单元检查前n比特数据，多项式Vn(x)不能被g(x)整除，返回步骤一；步骤四解码处理单元对数据进行帧同步计算，找不出报文起始数据的位置，则返回步骤一；步骤五解码处理单元检查报文后110位数据不是有效数据值，返回步骤一；。
本发明的方法步骤七解码处理单元把10位数据流按照字节的格式重新组合。
本发明与现有技术相比，结合硬件逻辑设计和软件算法优化设计，结构简单、稳定可靠和实时性的应用于CTCS点式应答器信息传输模块的解码装置和解码方法，本发明应用于CTCS点式应答器的解码装置的解码耗时平均小于1ms。
附图说明
图1为本发明的解码装置电路框图。
图2为本发明的解码方法流程图。
具体实施方法
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
如图1所示，本发明的用于CTCS点式应答器的解码装置，具有相连接的数字逻辑处理单元1和数字信号处理单元2。所述数字逻辑处理单元1利用现场可编程阵列器FPGA LFXP3C-3TN144C来实现，数字信号处理单元2利用带双运算单元的数字信号处理器TMS320C5509来实现。其中数字逻辑处理单元1包括有位同步单元3和数据分段单元4；数字信号处理单元2包括有数据缓冲单元5和解码处理单元6。位同步单元3首先根据解调装置7解调输出的电平信号来提取出数据同步时钟信号，再根据该同步时钟信号来恢复出报文的各个数据位，并依次向数据分段单元4输出。数据分段单元4在依次收到串行报文数据流后，以11位比特为大小进行串进并出逻辑转换，每个小段报文数据准备好时，通知数字信号处理单元2的数据缓冲单元5，即直接存储器存取DMA(Direct MemoryAccess)的控制器来读取。
数字信号处理单元2的DMA通过自身的16位数据总线从数字逻辑处理单元1中读取按照11位比特进行分段、且已分好段的报文数据，各小段11位比特报文数据在数字信号处理单元2内部以16位字空间方式，低位对齐，高5位固定为0，将其存储放入数据缓冲单元5内，缓存未能及时处理的报文数据，保证解码过程不会有报文数据遗漏。解码处理单元6从数据缓冲单元5内取出数据，对数据缓冲单元内5的数据进行校验筛选，排除非报文数据或含有突发错误位的报文数据，对于通过校验的报文数据，解码处理单元再对其进行解码，恢复出用户数据，即点式应答器的控制指令信息，向通讯装置8输出。
CTCS相关标准规定的报文有两种格式：长报文(报文长度NL＝1023位)和短报文(报文长度NS＝341)。报文按位标识，其顺序为bn-1，bn-2，...，b1，b0，对应长报文n＝NL，对应短报文n＝NS。标号从高到低的顺序对应报文从头到尾的顺序。两种报文从结构上均由五部分构成：形式化数据(Shaped Data)、控制位(CB)、扰码位(SB)、附加形式化后数据(ESB)和校验位(Check Bit)。如表1所示。
本发明用于CTCS点式应答器的解码方法，包括以下步骤：
一、位同步单元根据解调装置解调输出的电平信号，提取出数据同步时钟信号，根据同步时钟信号恢复出报文的各个数据位，依次向数据分段单元串行输出；
二、数据分段单元收到串行报文数据流后，以11位比特为大小进行串进并出逻辑转换，将其存储放入数据缓冲单元内；
三、解码处理单元从数据缓冲单元内取出数据，对数据缓冲单元内的数据进行校验筛选，排除含有因突发干扰而产生错误位的报文数据和其它非法报文数据，对于通过校验的报文数据，解码处理单元再对其进行解码，恢复出用户数据，即点式应答器的控制指令信息，向通讯装置输出。
如图2所示，解码处理单元数据缓冲单元内的数据进行解码，包括以下步骤：
一、解码处理单元设置n+r位比特的判别窗口，其中n是报文长度，r是判别窗口附加的长度，长报文r＝77，短报文r＝121，从数据缓冲单元内取出数据并按顺序移位填充入判别窗内；
二、解码处理单元判断窗口的头尾r位比特数据是否相等，不相等则返回步骤一；
三、解码处理单元通过多项式
g(x)＝x75+x73+x72+x71+x67+x62+x61+x60+x57+x56+x55+x52+x51+x49+x46+x45+x44+x43+x41+x37+x35+x34+x33+x31+x30+x26+x24+x21+x17+x16+x15+x13+x12+x11+x9+x4+x+1
求余的结果，检查判别窗口内的前n比特数据(看作多项式Vn(x))，是否能被g(x)整除，即：Rg(x)[Vn(x)]＝0，如果不能则返回步骤一；
四、解码处理单元通过多项式f(x)＝x10+x9+x7+x6+x4+x3+x2+x+1求余的结果，对数据进行帧同步计算，找出报文起始数据的位置，即计算Rf(x)[Vn(x)]是否为合法值，即Rf(x)[Vn(x)]余数是否在1～1023的范围内，如果不是则返回步骤一，如果合法则根据计算结果找到报文开始位置，按顺序重组报文，即找到报文开头在bn-1，bn-2，...，b1，b0的位置，并根据该位置对bn-1，bn-2，...，b1，b0重新排列；
五、解码处理单元检查报文后110位数据(3位cb、12位sb、10位esb、85位校验位)是否都是有效数据值，“cb”区是3位控制位，第一个控制位为取反标识位，必须为0，其它两个控制位必须分别为0和1，检查“cb”区是否满足上述要求，如不满足返回步骤一；
六、解码处理单元把报文从b110到bn-1按照11位比特进行分隔，再把这些11位的数据通过查表将报文进行11位到10位的变换；所述表是根据扰码多项式为h(x)＝x31+x30+x29+x27+x25+1求余得到；
七、解码处理单元把步骤六得到的10位数据流按照字节的格式重新组合，即将10位数据流按照顺次组合成16位的字节流，得到用户数据，通讯装置通过DSP的HPI端口读取该用户数据。
所述步骤三中进行的位计算校验和步骤四中进行的帧同步计算都是以多项式求余运算为主。本发明根据多项式求余运算，以11位比特长度的数据为单位先行计算求余，得到2048种结果，即余式。将这些余式以计算前数据的大小为顺序排列成查询表。解码操作进行到步骤三和步骤四时，对报文数据以11位长分段进行依次查表求余计算。用于求余计算的查询表依据报文的类型(长报文或短报文)、应用的环节(位校验计算或帧同步计算)，全部存储在数字信号处理单元的内存中。
所述数据分段单元中将报文以11位长进行分段，每个分段后的数据输入到DSP内以16位字长大小存储，高5位为0，低11位为分段数据。所述解码流程中对报文数据小段的操作都是以16位字地址来访问11位数据。
为提高解码操作，本发明采用了多项式f(x)＝x10+x9+x7+x6+x4+x3+x2+x+1求余的方法。以1023位长报文为例，逐位计算求余需要1023次移位和异或等操作，而采用本发明的方法，则只需要11次移位、异或和查表等操作就可完成，效率提升了92％。本发明对报文数据进行分段处理，并段大小进行合理选择，特指按11位比特分段，该处理使得用于求余计算的查询表大小适中，易于在数字信号处理单元内存放。同时，数字信号处理单元以16位字地址来访问11位分段数据，也使得在解码操作中对报文的访问更方便快捷。本发明通过结合硬件逻辑设计和软件算法优化设计，应用于CTCS点式应答器的解码装置的解码耗时平均小于1ms。
表1报文结构
| Shaped Data83×11或21×11位 | cb3位 | sb12位 | esb10位 | Check Bits85位 |
Claims (10)
1.用于CTCS点式应答器的解码装置，其特征在于：所述解码装置具有顺序连接的位同步单元(3)、数据分段单元(4)、数据缓冲单元(5)和解码处理单元(6)；所述位同步单元(3)从解调装置(7)提取数据同步时钟信号，恢复出报文的各个数据位，向数据分段单元(4)输出；所述数据分段单元(4)进行串进并出逻辑转换，存入数据缓冲单元(5)内；所述解码处理单元(6)从数据缓冲单元(5)内取出数据，进行校验筛选、解码，向通讯装置(8)输出。
2.根据权利要求1所述的用于CTCS点式应答器的解码装置，其特征在于：所述位同步单元(3)和数据分段单元(4)采用数字逻辑处理单元(1)。
3.根据权利要求2所述的用于CTCS点式应答器的解码装置，其特征在于：所述数据缓冲单元(5)和解码处理单元(6)采用数字信号处理单元(2)。
4.根据权利要求3所述的用于CTCS点式应答器的解码装置，其特征在于：所述数字逻辑处理单元(1)采用现场可编程阵列器LFXP3C-3TN144C，所述数字信号处理单元(2)采用带双运算单元的数字信号处理器TMS320C5509。
5.一种用于CTCS点式应答器的解码方法，包括以下步骤：一、位同步单元根据解调装置解调输出的电平信号，提取出数据同步时钟信号，根据同步时钟信号恢复出报文的数据位，依次向数据分段单元串行输出；二、数据分段单元收到串行报文数据流后，进行串进并出逻辑转换，将其存储放入数据缓冲单元内；三、解码处理单元从数据缓冲单元内取出数据，对数据缓冲单元内的数据进行校验筛选，解码，恢复出用户数据，向通讯装置输出。
6.根据权利要求5所述的用于CTCS点式应答器的解码方法，其特征在于：所述数据分段单元收到串行报文数据流后，以11位比特为大小进行串进并出逻辑转换。
7.根据权利要求6所述的用于CTCS点式应答器的解码方法，其特征在于：所述解码处理单元对数据缓冲单元内的数据进行校验筛选，排除非报文数据或含有突发错误位的报文数据。
8.根据权利要求7所述的用于CTCS点式应答器的解码方法，其特征在于：所述解码采用以下步骤：一、解码处理单元设置n+r位比特的判别窗口，长报文r＝77，短报文r＝121，从数据缓冲单元内取出数据并按顺序移位填充入判别窗内；二、解码处理单元判断窗口的头尾r位比特数据相等；三、解码处理单元通过多项式
g(x)＝x75+x73+x72+x71+x67+x62+x61+x60+x57+x56+x55+x52+x51+x49+x46+x45+x44+x43+x41+x37+x35+x34+x33+x31+x30+x26+x24+x21+x17+x16+x15+x13+x12+x11+x9+x4+x+1求余的结果，检查前n比特数据，看作多项式Vn(x)，能被g(x)整除；四、解码处理单元对数据进行帧同步计算，找出报文起始数据的位置；五、解码处理单元检查报文后110位数据是有效数据值；六、解码处理单元把报文按照11位比特进行分隔，再把这些11位的数据进行11位到10位的变换；七、解码处理单元把10位数据流按照字节的格式重新组合，得到用户数据，通讯装置通过DSP的HPI端口读取该用户数据。
9.根据权利要求8所述的用于CTCS点式应答器的解码方法，其特征在于：所述步骤二中解码处理单元判断窗口的头尾r位比特数据相等，不相等则返回步骤一；步骤三解码处理单元检查前n比特数据，多项式Vn(x)不能被g(x)整除，返回步骤一；步骤四解码处理单元对数据进行帧同步计算，找不出报文起始数据的位置，则返回步骤一；步骤五解码处理单元检查报文后110位数据不是有效数据值，返回步骤一；。
10.根据权利要求9所述的用于CTCS点式应答器的解码方法，其特征在于：所述步骤七解码处理单元把10位数据流按照字节的格式重新组合。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2009101068481A CN101540656B (zh) | 2009-04-22 | 2009-04-22 | 用于ctcs点式应答器的解码装置和解码方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2009101068481A CN101540656B (zh) | 2009-04-22 | 2009-04-22 | 用于ctcs点式应答器的解码装置和解码方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101540656A true CN101540656A (zh) | 2009-09-23 |
| CN101540656B CN101540656B (zh) | 2012-05-09 |
Family
ID=41123662
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2009101068481A Active CN101540656B (zh) | 2009-04-22 | 2009-04-22 | 用于ctcs点式应答器的解码装置和解码方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101540656B (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104158624A (zh) * | 2014-08-06 | 2014-11-19 | 固安信通信号技术股份有限公司 | 一种用于btm系统的冗余二取二解码控制装置及解码方法 |
| WO2017215516A1 (zh) * | 2016-06-14 | 2017-12-21 | 华为技术有限公司 | 确定解码任务的方法和装置 |
| CN113120035A (zh) * | 2021-06-17 | 2021-07-16 | 北京全路通信信号研究设计院集团有限公司 | 一种点式列车控制车载系统及列车控制方法 |
| CN115603862A (zh) * | 2022-10-14 | 2023-01-13 | 卡斯柯信号有限公司（Cn） | 一种应答器报文的安全解码方法及系统 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101242194B (zh) * | 2007-08-30 | 2011-05-25 | 株洲南车时代电气股份有限公司 | 应用于ctcs标准点式应答器的数字解调装置 |
| CN101123447A (zh) * | 2007-09-04 | 2008-02-13 | 株洲南车时代电气股份有限公司 | 应用于ctcs标准点式应答器的天线装置 |
-
2009
- 2009-04-22 CN CN2009101068481A patent/CN101540656B/zh active Active
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104158624A (zh) * | 2014-08-06 | 2014-11-19 | 固安信通信号技术股份有限公司 | 一种用于btm系统的冗余二取二解码控制装置及解码方法 |
| CN104158624B (zh) * | 2014-08-06 | 2017-11-14 | 固安信通信号技术股份有限公司 | 一种用于btm系统的冗余二取二解码控制装置及解码方法 |
| WO2017215516A1 (zh) * | 2016-06-14 | 2017-12-21 | 华为技术有限公司 | 确定解码任务的方法和装置 |
| US10886948B2 (en) | 2016-06-14 | 2021-01-05 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Method for determining a decoding task and apparatus |
| CN113120035A (zh) * | 2021-06-17 | 2021-07-16 | 北京全路通信信号研究设计院集团有限公司 | 一种点式列车控制车载系统及列车控制方法 |
| CN113120035B (zh) * | 2021-06-17 | 2021-09-07 | 北京全路通信信号研究设计院集团有限公司 | 一种点式列车控制车载系统及列车控制方法 |
| CN115603862A (zh) * | 2022-10-14 | 2023-01-13 | 卡斯柯信号有限公司（Cn） | 一种应答器报文的安全解码方法及系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101540656B (zh) | 2012-05-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104008078B (zh) | 一种基于fpga的数据传输板之间进行高速传输的方法 | |
| CN101702639B (zh) | 循环冗余校验的校验值计算方法及装置 | |
| CN101540656B (zh) | 用于ctcs点式应答器的解码装置和解码方法 | |
| CN104158624A (zh) | 一种用于btm系统的冗余二取二解码控制装置及解码方法 | |
| CN102054157B (zh) | 多功能的电子标签信息解码方法及其装置 | |
| CN103078727B (zh) | 提高数传接收机帧同步性能的方法 | |
| CN104268021A (zh) | 基于图形处理器的rs解码方法 | |
| CN104780019A (zh) | 光纤通信数据的存储方法 | |
| CN204392275U (zh) | 一种具有以太网接口的mvb总线数据侦听系统 | |
| CN101595645A (zh) | 串行通信系统中发送/接收串行数据的方法和系统及其串行通信系统 | |
| CN101409093B (zh) | 一种确定音频数据采样点位置的方法及装置 | |
| CN105515614B (zh) | 一种用于电力线载波通信的信道级联编解码方法及其装置 | |
| CN102629235A (zh) | 一种提高ddr存储器读写速率的方法 | |
| CN201130945Y (zh) | 可变速率调制解调的装置 | |
| US9337959B2 (en) | Defect propagation of multiple signals of various rates when mapped into a combined signal | |
| CN104467865A (zh) | 串行通信协议控制器、字节拆分电路及8b10b编码器 | |
| CN103312577B (zh) | 一种处理mac数据的方法及装置 | |
| CN113810071B (zh) | 一种自适应线序调整方法、装置、设备、系统及存储介质 | |
| CN103279442A (zh) | 一种高速互联总线的报文过滤系统及方法 | |
| CN110851390A (zh) | 一种基于fpga实现4m 1553b总线协议的方法及系统 | |
| CN106059592B (zh) | 一种应用于片上网络的低功耗联合的编解码电路及其编解码方法 | |
| CN201918981U (zh) | 双相哈佛码总线信号编解码电路 | |
| CN102751994B (zh) | 一种基于两个有限群符号的短码长分组码译码器装置 | |
| CN109889306B (zh) | 一种用于高速光纤数字传输系统的编码极性计算方法 | |
| CN104184544B (zh) | 一种解码方法及装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |