Регистрация / Вход
Прислать материал

14.579.21.0118

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.579.21.0118
Тематическое направление
Информационно-телекоммуникационные системы
Исполнитель проекта
Акционерное общество "ПКК Миландр"
Название доклада
Реализация 2-х диапазонного приёмника для РЖД с поддержкой цифровой радиосвязи.
Докладчик
Мякочин Юрий Олегович
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Целью работы является исследование и разработка комплекса научно-технических решений, направленных на создание 2-х системного блока автоматики обработки и передачи цифрового (DMR) и аналогового радиосигнала (далее по тексту 2-х системный блок автоматики) с использованием отечественной элементной базы, для использования в перспективных системах связи на железнодорожном транспорте, обеспечивающего радиотелефонную связь в диапазоне -2 МГц, радиотелефонную связь и передачу данных 160 МГц (в стандарте DMR).
Задачами ПНИ являются:
- возможность организации индивидуальных и групповых вызовов и взаимодействий при перемещениях локомотивов (локомотивной радиостанции) между зонами радиосвязи различных стационарных радиостанций (ретрансляторов), автоматическое переключение на
радиочастотные каналы этих радиостанций без прерывания канала связи;
- возможность формирования виртуальных динамических групп для обеспечения групповых взаимодействий при движении локомотива, в частности для групповых соединений с дежурным по станции;
- возможность организации радиосвязи дежурного по станции в пределах зоны как одной, так и нескольких стационарных радиостанций (ретрансляторов);
- возможность введения приоритетов в установлении соединений, формирование аварийных вызовов;
- возможность организации конференцсвязи для переговоров поездного диспетчера и дежурного по станции с машинистами поездов и др.;
- возможность передачи цифровых данных, работа в информационно-управляющих системах.
Актуальность и новизна исследования
Анализ современной научно-технической, нормативной, методической литературы, затрагивающей научно-техническую проблему, исследуемую в рамках ПНИЭР и проведенные патентные исследования показали, что техническое решение относится к перспективному техническому направлению, интерес к которому со стороны изобретателей (и, следовательно, потребителей) постоянно возрастает.
Описание исследования

В рамках иследований была разработана программная модель приемопередатчика DMR, которая состоит из следующих функциональных блоков.

Функциональные программные блоки передатчика:

- интерфейсы получения передаваемых голосовых, пакетных и управляющих данных;

- кодеры различных типов данных;

- мультиплексора пакетов различных типов данных;

- цифрового модулятора передатчика.

Функциональные программные блоки приемника:

- обнаружитель пакетов по синхропоследовательности и система начальной синхронизации;

- цифрой демодулятор;

- демультиплексор различных типов данных;

- система синхронизации по несущей и символьной частоте;

- декодер различных типов данных;

- интерфейс выдачи голосовых, пакетных и управляющих данных.

Вследствие движения приемника и передатчика, а так же различия частот опорных генераторов, фаза сигнала между таймслотами может значительно меняться. Это делает невозможным использование когерентного демодулятора сигнала, поэтому для демодуляции сигналов 4FSK и при моделировании тракта был использован стандартный некогерентный алгоритм демодуляции.

Стандарт кодирования данных DMR использует различные типы кодов - блочные коды Хемминга, Рида-Соломона, Голея, Quadratic residue, турбо код, решетчатый код со скоростью ¾.

Для упрощения общей структуры декодера все блочные коды декодируются общим аналогичным способом. При разработке программной модели был использован близкий к оптимальному декодер блочных кодов работающий по следующему принципу. Декодируемое слово жестко квантуется, затем в нем выбирается определенное количество битов имеющих наименьшую надежность (наименьшие по абсолютному значению). Затем формируется множество слов, имеющих фиксированные значения наиболее надежных бит, и всевозможные комбинации значений наименее надежных бит, из этого множества выбирается слово, имеющее наименьшее Евклидово расстояние до возможного кодового слова. Это слово является результатом декодирования. Модель Турбо декодера построена стандартным образом: циклически выполняется декодирование по строкам, добавление полученной внешней информации к мягким битам, затем декодирование по столбцам и добавление внешней информации. При декодировании решетчатого кода ¾ используется оптимальное декодирование, основанное на алгоритме поиска кодовых слов с наименьшим Евклидовым расстоянием.

Качество декодирования оценивалось по отношению сигнал/шум принимаемого сигнала требующееся для обеспечения заданной вероятности ошибок. Для трафиковых каналов под вероятностью ошибок обычно понимается вероятность битовых ошибок BER. Оценка количества ошибок производилась на разных типах каналов: статическом однолучевом канале с аддитивным белым Гауссовым шумом (AWGN), многолучевых Райсовских и Релеевских феддинговых каналах с доплеровским рассеиванием, соответствующих типичной городской застройке и гористой местности (TU50 и HT200), при скоростях движения 50 и 200 км/ч соответственно.

В рамках исследования программной модели тракта были получены зависимости частоты появления ошибочных битов (BER)  от соотношения сигнал/шум  принимаемого сигнала и определены оптимальные параметры декодеров DMR. 

Результаты исследования

Проведены работы по аналитическому обзору современной научно-технической, нормативной, методической литературы, затрагивающей научно-техническую проблему, исследуемую в рамках ПНИЭР. Проведены патентные исследования в соответствии с ГОСТ Р 15.011-96.

Так же, выполнены теоретические исследования, в том числе:

-Выбор и обоснование направления исследований в области создания, с использованием отечественной элементной базы 2-х системного блока автоматики;

-Моделирование процессов приема, передачи и обработки данных в формате DMR;

-Исследование и разработка архитектуры и технических решений 2-х системного блока автоматики;

-Приобретено необходимое оборудования и комплектующие для обеспечения теоретических исследований.

Сопоставление с аналогичными разработками мирового уровня:

Планируемые характеристики радиостанции на основе 2-х системного блока автоматики, разработанного в результате выполнения ПНИЭР

Зарубежный аналог (Motorola DM 3601)

Рабочая температура -40С / +60С

Рабочая температура -30С / +60С

Температура хранения -50С / +85С

Температура хранения -40С / +85С

Выходная мощность: до 20 Вт

Выходная мощность: до 40 Вт

Потребление тока 0,7 А

Потребление тока 0,81 А

Встроенный приемник GPS/ГЛОНАСС

Встроенный GPS-приемник

Поддержка аналоговой радиосвязи на частоте 2 МГц

Отсутствие поддержки аналоговой радиосвязи на частоте 2 МГц

Полное соответствие техническим требования к локомотивной (возимой) радиостанции, предназначенной для использования на сети железных дорог ОАО «РЖД»

Частичное соответствие техническим требования к локомотивной (возимой) радиостанции, предназначенной для использования на сети железных дорог ОАО «РЖД»

Отечественная элементная база

Импортная элементная база

Практическая значимость исследования
Результаты ПНИЭР будут использованы при разработке и серийном изготовлении отечественных локомотивных радиостанций со стандартом DMR, предназначенных для оснащения участков железных дорог с обеспечением функции поездной радиотелефонной связи и передачи данных по радиоканалу в информационно-управляющих системах. Результаты позволят повысить надежность и уменьшить время разработки и внедрения отечественных радиостанций стандарта DMR.
Постер

Poster 2016.ppt