CN101764641A - 车地无线通信同步评测系统及测评方法 - Google Patents

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王绍银
沈拓
崔卫麒
欧冬秀
张轮
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Abstract

一种车地无线通信同步评测系统，包含基站评测装置和若干车载节点评测装置，基站评测装置和车载节点评测装置之间采用无线通信，构成一点对多点的星形无线网络；基站评测装置包含通过接口转换单元连接的基站无线通信单元和评测单元；车载节点评测装置包含通过接口转换单元连接的车载无线通信单元和评测单元；评测单元根据测试功能设置，自动生成各种同步试验案例数据，经接口转换单元由无线通信单元完成双向通信，分析通信质量参数，评价同步机制的性能。本发明能够模拟同步偏移，评价通信误码率和信息传输速率等指标，为深入研究分析车地无线通信的各种同步机制提供了有效的工具。

Description

车地无线通信同步评测系统及测评方法
技术领域
本发明涉及轨道交通领域车地无线通信，尤其涉及一种轨道交通/磁浮交通车地无线通信同步评测系统及测评方法。
背景技术
高速无线通信网络常用同步通信模式，要求收、发双方保持精确同步，多节点组网对同步的要求更高。如高速磁浮列车的速度、位置等信息和控制指令都要由车-地无线通信设备经无线信道传递，要求系统具备足够的传输带宽、非常高的可靠性和良好的实时性。实际应用中一个地面基站往往同时链接其覆盖范围内的数列磁浮列车，构成一点对多点的星型无线网络。由于同一基站覆盖范围内的列车无线单元都使用相同的通信频点，为保证通信网络的有序运行，基站和车载无线单元必须严格保持同步，包括载波同步、码元同步、帧同步和网同步等，即在通信协议的不同层次上均保持同步。同步性能直接影响无线通信的质量，轻微偏移将造成通信误码率升高，严重偏移甚至导致全网通信瘫痪，对磁浮列车的安全正点运行影响巨大。因此研究轨道交通车地无线通信同步机制需要建立有效的评测系统。
发明内容
本发明提供的一种车地无线通信同步评测系统及测评方法，能够直观演示列车-地面基站之间高速无线通信的同步过程，分析评测各种同步机制的相关参数指标。
为了达到上述目的，本发明提供了一种车地无线通信同步评测系统，包含基站评测装置和若干车载节点评测装置，基站评测装置和车载节点评测装置之间采用无线通信，构成一点对多点的星形无线网络；
所述的基站评测装置包含通过接口转换单元连接的基站无线通信单元和评测单元；
所述的车载节点评测装置包含通过接口转换单元连接的车载无线通信单元和评测单元；
所述的基站无线通信单元和车载无线通信单元具有与被测系统无线部分相同的关键参数；
所述的接口转换单元完成评测单元和无线通信单元之间的连接，该接口转换单元包含基带数据端口和运行控制端口；
评测单元作为系统核心，根据测试功能设置，自动生成各种同步试验案例数据，经接口转换单元由无线通信单元完成双向通信，分析通信质量参数，评价同步机制的性能。
一种车地无线通信同步评测方法，包含以下步骤：
步骤1、启动，初始化接口转换单元和无线通信单元；
步骤2、预先设定同步偏移ΔT；
步骤3、基站评测装置和若干车载节点评测装置之间进行双向数据传输，传输试验数据；
步骤3.1、基站发送同步码给节点；
步骤3.2、节点捕获到同步码，进行步骤3.3；
步骤3.3、节点建立与基站的同步；
步骤3.4、基站发送数据，节点接收；
步骤3.5、判断基站发送是否结束，若是，进行步骤3.6，若否，进行步骤3.4；
步骤3.6、节点发送数据，基站接收；
步骤3.7、判断节点发送是否结束，若是，进行步骤3.8，若否，进行步骤3.6；
步骤3.8、计算同步偏移ΔT＝Ts2-T2；
Ts2为从基站发送结束到车载节点发送结束所占用的时间；
T2为车载节点向基站发送数据所占用的时间；
步骤4、判断数据是否传输完毕，若是，进行步骤5，若否，进行步骤3；
步骤5、计算误码率和实际传输速率；
误码率Pe＝Ne/N，其中，Ne为出错的位数，N为传输的总位数；
信号传输速率B＝1/T，其中，T为信号码元的时域宽度，单位为秒。信号传输速率也称码元速率、波特率，单位为波特；
步骤6、同步偏移累加，自动增加被测节点的同步偏移量，增加的幅度或量值预先设定；
步骤7、判断同步偏移是否超出设定范围，若是，进行步骤8，若否，进行步骤2；
步骤8、生成评测报表；
步骤9、结束。
本发明提出的车地无线通信同步评测系统及测评方法，能够模拟同步偏移，评价通信误码率和信息传输速率等指标，为深入研究分析车地无线通信的各种同步机制提供了有效的工具。
附图说明
图1是本发明提供的一种车地无线通信同步评测系统的结构框图；
图2是本发明提供的一种车地无线通信同步评测方法的流程图。
具体实施方式
以下根据图1和图2，具体说明本发明的较佳实施例：
如图1所示，为车地无线通信同步评测系统，包含基站评测装置10和若干车载节点评测装置，基站评测装置10和车载节点评测装置11和12之间采用无线通信，构成一点对多点的星形无线网络；
所述的基站评测装置10包含通过接口转换单元2连接的基站无线通信单元1和评测单元3；
所述的车载节点评测装置11包含通过接口转换单元5连接的车载无线通信单元4和评测单元6；
所述的车载节点评测装置12包含通过接口转换单元8连接的车载无线通信单元7和评测单元9；
所述的基站无线通信单元1和车载无线通信单元4、7具有与被测系统无线部分相同的关键参数，包括通信频率、射频传输速率、基带传输速率、无线传输协议、单/双工制式、调制方式、调制深度、调制指数等。
所述的基站无线通信单元1和车载无线通信单元4、7可以是成品无线数据传输电台，也可以是半成品的无线数据传输模块或专用定制无线电数据传输电路，具体选型和配置视被测系统而定。
所述的接口转换单元2、5、8完成评测单元和无线通信单元之间的连接，该接口转换单元2、5、8包含基带数据端口和运行控制端口。
无线通信单元的基带端口类型包括SPI、TTL UART、RS232/485、Ethernet和其它非标准总线，而评测单元的标准扩展端口包括RS232/485、EPP、ISA、PCI、PCMCIA、USB、Ethernet等。仅在具有RS232/485或Ethernet端口的特定情况下，无线通信单元才能直接和评测单元建立基带数据通信，在其他大部分情况下必须进行接口转换。此外无线通信单元运行控制端口一般由若干TTL电平的按位控制的I/O口线构成，无法和评测单元直接连接，也必须通过接口转换单元。
评测单元3、6、9作为系统核心，根据测试功能设置，自动生成各种同步试验案例数据，经接口转换单元由无线通信单元完成双向通信，分析通信质量参数，评价同步机制的性能。该评测单元可以是标准工业控制计算机，也可以是嵌入式计算机，还可以是定制的专用处理器系统。
如图2所示，是一种车地无线通信同步评测方法，包含以下步骤：
步骤1、启动，初始化接口转换单元和无线通信单元；
步骤2、预先设定同步偏移ΔT；
步骤3、基站评测装置和若干车载节点评测装置之间进行双向数据传输，传输试验数据；
步骤3.1、基站发送同步码给节点；
步骤3.2、节点捕获到同步码，进行步骤3.3；
步骤3.3、节点建立与基站的同步；
步骤3.4、基站发送数据，节点接收；
步骤3.5、判断基站发送是否结束，若是，进行步骤3.6，若否，进行步骤3.4；
步骤3.6、节点发送数据，基站接收；
步骤3.7、判断节点发送是否结束，若是，进行步骤3.8，若否，进行步骤3.6；
步骤3.8、计算同步偏移ΔT＝Ts2-T2；
Ts2为从基站发送结束到车载节点发送结束所占用的时间；
T2为车载节点向基站发送数据所占用的时间；
步骤4、判断数据是否传输完毕，若是，进行步骤5，若否，进行步骤3；
步骤5、计算误码率和实际传输速率；
误码率Pe＝Ne/N，其中，Ne为出错的位数，N为传输的总位数；
信号传输速率B＝1/T，其中，T为信号码元的时域宽度，单位为秒。信号传输速率也称码元速率、波特率，单位为波特；
步骤6、同步偏移累加，自动增加被测节点的同步偏移量，增加的幅度或量值预先设定；
步骤7、判断同步偏移是否超出设定范围，若是，进行步骤8，若否，进行步骤2；
步骤8、生成评测报表；
步骤9、结束。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (5)

1.一种车地无线通信同步评测系统，其特征在于，包含基站评测装置(10)和若干车载节点评测装置，基站评测装置(10)和车载节点评测装置之间采用无线通信，构成一点对多点的星形无线网络；
所述的基站评测装置(10)包含通过接口转换单元(2)连接的基站无线通信单元(1)和评测单元(3)；
所述的车载节点评测装置包含通过接口转换单元连接的车载无线通信单元和评测单元；
评测单元(3、6、9)作为系统核心，根据测试功能设置，自动生成各种同步试验案例数据，经接口转换单元由无线通信单元完成双向通信，分析通信质量参数，评价同步机制的性能。
2.如权利要求1所述的车地无线通信同步评测系统，其特征在于，所述的基站无线通信单元(1)和车载无线通信单元(4、7)具有与被测系统无线部分相同的关键参数，包括通信频率、射频传输速率、基带传输速率、无线传输协议、单/双工制式、调制方式、调制深度、调制指数。
3.如权利要求1所述的车地无线通信同步评测系统，其特征在于，所述的接口转换单元(2、5、8)完成评测单元和无线通信单元之间的连接，该接口转换单元(2、5、8)包含基带数据端口和运行控制端口。
4.一种车地无线通信同步评测方法，其特征在于，该方法包含以下步骤：
步骤1、启动，初始化接口转换单元和无线通信单元；
步骤2、预先设定同步偏移ΔT；
步骤3、基站评测装置和若干车载节点评测装置之间进行双向数据传输，传输试验数据；
步骤4、判断数据是否传输完毕，若是，进行步骤5，若否，进行步骤3；
步骤5、计算误码率和实际传输速率；
误码率Pe＝Ne/N，其中，Ne为出错的位数，N为传输的总位数；
信号传输速率B＝1/T，其中，T为信号码元的时域宽度，单位为秒；信号传输速率也称码元速率、波特率，单位为波特；
步骤6、同步偏移累加，自动增加被测节点的同步偏移量，增加的幅度或量值预先设定；
步骤7、判断同步偏移是否超出设定范围，若是，进行步骤8，若否，进行步骤2；
步骤8、生成评测报表；
步骤9、结束。
5.如权利要求4所述的车地无线通信同步评测方法，其特征在于，所述的步骤3包含以下步骤：
步骤3.1、基站发送同步码给节点；
步骤3.2、节点捕获到同步码，进行步骤3.3；
步骤3.3、节点建立与基站的同步；
步骤3.4、基站发送数据，节点接收；
步骤3.5、判断基站发送是否结束，若是，进行步骤3.6，若否，进行步骤3.4；
步骤3.6、节点发送数据，基站接收；
步骤3.7、判断节点发送是否结束，若是，进行步骤3.8，若否，进行步骤3.6；
步骤3.8、计算同步偏移ΔT＝Ts2-T2；
Ts2为从基站发送结束到车载节点发送结束所占用的时间；
T2为车载节点向基站发送数据所占用的时间。
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