一种传递报文信息的方法、装置和系统的制作方法
【专利摘要】本发明实施方式公开了一种向列车传递信息的方法、装置和系统。方法包括：获取N个报文的报文比特，根据与列车预先设定的映射方式将所述N个报文的报文比特映射为符号序列，将所述符号序列变换成频移键控基带波形；根据M进制连续相位频移键控调制方式，将所述频移键控基带波形调制为M种射频波形，其中M=2n;N为至少为2的自然数；向列车发送所述M种射频波形。本发明实施方式能够将多个报文映射到一个符号序列，并通过多进制连续相位频移键控调制方式进行调制，可以提高信息传递容量，而且良好兼容现有技术的二进制连续相位频移键控调制方式。
【专利说明】一种传递报文信息的方法、装置和系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及轨道交通通信【技术领域】，特别是涉及一种传递报文信息的方法、装置 和系统。
【背景技术】
[0002] 应答器（transponder)对于保证列车安全具有重大意义。它是一种能向车载子系 统发送报文信息的传输设备。当列车经过地面应答器，应答器接收到列控车载设备点式信 息接收天线发送的电磁能量后，应答器将电磁能量转换为工作电源，启动电子电路工作，把 报文信息循环发送出去，直至电能消失。列车上的车载读写器（on board interrogator)读 取报文信息，并且利用报文信息指导列车运行。
[0003] 图1为现有技术中欧洲应答器（EuroBalise)系统结构图。
[0004] 如图1所示，该系统包括应答器和车载读写器。应答器与车载读写器之间通过天 线线圈予以磁耦合。通过天线线圈，可以在应答器和车载读写器之间传递具体的报文信息 以及执行功率传输。天线线圈具有两个共振频率，分别为4. 23MHz和27. 095MHz。当天线线 圈工作在共振频率4. 23MHz时，应答器向车载读写器上传具体的报文信息；当天线线圈工 作在共振频率27. 095MHz时，车载读写器向应答器提供电磁能量。
[0005] 在欧洲应答器系统中，采用二进制连续相位频移键控（CPFSK)技术作为应答器 与车载读写器之间报文信息的信息调制方案。在二进制CPFSK中，采用两个频率来表 示每个比特的0或1。由于二进制CPFSK的性能有限，应答器只能存储并传送一个报文 (telegram)。因此，为了覆盖全部铁路，需要沿途部署大量的应答器，这就显著增加了部署 成本。
【发明内容】
[0006] 本发明实施方式提出一种发送报文信息的方法，以提高信息传递容量。
[0007] 本发明实施方式提出一种接收报文信息的方法，以提高信息传递容量。
[0008] 本发明实施方式提出一种应答器，以提高信息传递容量。
[0009] 本发明实施方式提出一种车载读写器，以提高信息传递容量。
[0010] 本发明实施方式提出一种传递报文信息的系统，以提高信息传递容量。
[0011] 本发明实施方式的技术方案如下：
[0012] -种发送报文信息的方法，方法包括：
[0013] 获取N个报文的报文比特，根据预先设定的映射方式将所述N个报文的报文比特 映射为一个Μ进制符号序列，将所述Μ进制符号序列变换成Μ进制连续相位频移键控基带 波形；其中Μ=2 Ν ;Ν为至少为2的自然数；
[0014] 根据Μ进制连续相位频移键控调制方式，将所述基带波形调制为Μ种射频波形；
[0015] 发送所述Μ种射频波形。
[0016] 将所述Μ进制符号序列变换成Μ进制连续相位频移键控基带波形包括：
[0017] 第i个报文比特为0的符号的基带波形相对应的峰值频偏为负值；
[0018] 第i个报文比特为1的符号的基带波形相对应的峰值频偏为正值；
[0019] 其中i为取值范围为[1，N]的预先设定自然数值。
[0020] 将所述Μ进制符号序列变换成Μ进制连续相位频移键控基带波形包括：
[0021] 所述Μ进制连续相位频移键控基带波形中对应有与二进制连续相位频移键控基 带波形对应的峰值频偏相同的峰值频偏。
[0022] 所述Ν等于2, Μ等于4。
[0023] 其中，将所述4进制符号序列变换成4进制连续相位频移键控基带波形包括：
[0024] 第一个报文比特为0的符号的基带波形相对应的峰值频偏小于零；第一个报文比 特为1的符号所调制的射频波形相对应的峰值频偏大于零；
[0025] 第二个报文比特为0的符号的基带波形相对应的峰值频偏的绝对值相等，第二个 报文比特为1的符号的基带波形相对应的峰值频偏的绝对值相等。
[0026] 所述预先设定的映射方式包括：
[0027] 当第一报文比特为0,第二报文比特为0时，映射符号为01 ;
[0028] 当第一报文比特为0,第二报文比特为1时，映射符号为00 ;
[0029] 当第一报文比特为1，第二报文比特为0时，映射符号为10 ;
[0030] 当第一报文比特为1，第二报文比特为1时，映射符号为11。
[0031] 所述预先设定的映射方式包括：
[0032] 当第一报文比特为0,第二报文比特为0时，映射符号为01 ;
[0033] 当第一报文比特为0,第二报文比特为1时，映射符号为10 ;
[0034] 当第一报文比特为1，第二报文比特为0时，映射符号为00 ;
[0035] 当第一报文比特为1，第二报文比特为1时，映射符号为11。
[0036] -种接收报文信息的方法，该方法包括：
[0037] 接收Μ种射频波形；
[0038] 根据Μ进制连续相位频移键控调制方式，将所述Μ种射频波形解调为Μ进制连续 相位频移键控基带波形；
[0039] 将所述基带波形变换成一个Μ进制符号序列，并根据预先设定的映射方式将所述 符号序列映射为Ν个报文的报文比特，其中Μ=2 Ν ;Ν为至少为2的自然数。
[0040] 其中，所述Ν等于2, Μ等于4。
[0041] 所述与预先设定的映射方式包括：
[0042] 当映射符号为01时，第一报文比特为0,第二报文比特为0 ;
[0043] 当映射符号为00时，第一报文比特为0,第二报文比特为1 ;
[0044] 当映射符号为10时，第一报文比特为1，第二报文比特为0 ;
[0045] 当映射符号为11时，第一报文比特为1，第二报文比特为1。
[0046] 该方法进一步包括：
[0047] 当第二报文为全0报文时，舍弃第二报文而保留第一报文。
[0048] 所述预先设定的映射方式包括：
[0049] 当映射符号为01时，第一报文比特为0,第二报文比特为0 ;
[0050] 当映射符号为10时，第一报文比特为0,第二报文比特为1 ;
[0051] 当映射符号为00时，第一报文比特为1，第二报文比特为ο;
[0052] 当映射符号为11时，第一报文比特为1，第二报文比特为1。
[0053] 该方法进一步包括：
[0054] 当第一报文为全0报文时，舍弃第一报文而保留第二报文。
[0055] -种应答器，包括存储单元、映射单元、振荡电路和线圈，其中：
[0056] 存储单元，用于存储Ν个报文的报文比特；
[0057] 映射单元，用于根据预先设定的映射方式将所述Ν个报文的报文比特映射为一个 Μ进制符号序列，并将所述Μ进制符号序列变换成Μ进制连续相位频移键控基带波形；其中 Μ=2Ν ;Ν为至少为2的自然数；
[0058] 振荡电路，用于根据Μ进制连续相位频移键控调制方式，将所述基带波形调制为Μ 种射频波形；
[0059] 线圈，用于发送所述Μ种射频波形。
[0060] 所述应答器进一步包括与线圈连接的能量收集电路；
[0061] 能量收集电路，用于通过线圈接收电磁能量。
[0062] 一种车载读写器，包括线圈、相干解调器和解码单元，其中：
[0063] 线圈，用于接收Μ种射频波形；
[0064] 相干解调器，用于根据Μ进制连续相位频移键控调制方式，将所述Μ种射频波形解 调为Μ进制连续相位频移键控基带波形；
[0065] 解码单元，用于将所述基带波形变换成一个Μ进制符号序列，并根据预先设定的 映射方式将所述符号序列映射为Ν个报文的报文比特，其中Μ=2Ν ;Ν为至少为2的自然数。
[0066] 所述解码单元为现场可编程门阵列FPGA或数字信号处理器DSP。
[0067] -种传递报文信息的系统，该系统包括应答器和车载读写器，其中：
[0068] 应答器，用于获取Ν个报文的报文比特，根据与车载读写器预先设定的映射方式 将所述Ν个报文的报文比特映射为一个Μ进制符号序列，将所述符号序列变换成Μ进制连 续相位频移键控基带波形，根据Μ进制连续相位频移键控调制方式，将所述基带波形调制 为Μ种射频波形，其中Μ=2 Ν ;Ν为至少为2的自然数；并向车载读写器发送所述Μ种射频波 形；
[0069] 车载读写器，用于接收由应答器发送的Μ种射频波形；根据Μ进制连续相位频移键 控调制方式，将所述Μ种射频波形解调为Μ进制连续相位频移键控基带波形；将所述基带波 形变换成一个Μ进制符号序列，并根据所述映射方式将所述符号序列映射为Ν个报文的报 文比特。
[0070] 从上述技术方案可以看出，本发明实施方式能够将多个报文映射到一个Μ进制符 号序列，并通过多进制连续相位频移键控调制方式进行调制，从而可以提高信息传递容量。
[0071] 而且，本发明实施方式通过独特的映射表设计，还可以良好兼容现有技术的二进 制连续相位频移键控调制方式，而无需对系统硬件给出大的改动。
【专利附图】
【附图说明】
[0072] 图1为现有技术中欧洲应答器（EuroBalise)系统结构图。
[0073] 图2为根据本发明实施方式向列车传递信息的方法流程图。
[0074] 图3为根据本发明实施方式列车获取地面信息的方法流程图。
[0075] 图4为根据本发明实施方式应答器的结构图。
[0076] 图5为图4中映射单元与振荡器的结构图。
[0077] 图6为根据本发明实施方式列车车载读写器的结构图。
[0078] 图7为根据本发明实施方式符号与峰值频偏的映射图；
[0079] 图8为根据本发明实施方式向列车传递信息的系统结构图。
【具体实施方式】
[0080] 为了使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施方式，对本 发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的【具体实施方式】仅仅用以阐述性说明本 发明，并不用于限定本发明的保护范围。
[0081] 在本发明实施方式之中，采用多进制CPFSK技术作为应答器与车载读写器之间报 文信息的信息调制方案，可以提高信息传递性能，而且无需对当前硬件做出大的改动，还可 以兼容现有的应答器系统，同时还不会带来显著的电磁兼容性问题。
[0082] 图2为根据本发明实施方式发送报文信息的方法流程图。
[0083] 如图1所示，该方法包括：
[0084] 步骤201 :获取N个报文的报文比特，根据预先设定的映射方式将所述N个报文的 报文比特映射为一个符号序列，将所述符号序列变换成频移键控基带波形。
[0085] 在这里，可以获取到N个报文的报文比特，而不仅是一个报文的报文比特，因此可 以扩大信息传输容量。具体可以由应答器向列车传递报文信息。应答器可以分为固定(无 源）应答器和可变(有源）应答器。
[0086] 应答器可以通过报文形式向列控车载设备提供可靠的地面固定信息和/或可变 信息。
[0087] 报文的具体内容可以包括：（1)线路基本参数：如线路坡度、轨道区段等参数；（2) 线路速度信息：如线路最大允许速度、列车最大允许速度等；（3)临时限速信息：当由于施 工等原因引起的对列车运行速度进行限制时，向列车提供临时限速信息；（4)车站进路信 息：根据车站接发车进路，向列车提供"线路坡度"、"线路速度"、"轨道区段"、等参数；（5)道 岔信息：给出前方道岔侧向允许列车运行的速度；（6)特殊定位信息：如升降弓、进出隧道、 鸣笛、列车定位等；（7)其他信息：固定障碍物信息、列车运行目标数据、链接数据等等。
[0088] 确定报文的具体内容之后，可以根据与列车预先设定的映射方式将N个报文的报 文比特映射为一个Μ进制符号序列，将所述符号序列变换成Μ进制连续相位频移键控基带 波形，其中Ν为至少为2的自然数，Μ=2 ν
[0089] 在一个实施方式中，Ν等于2, Μ等于4。即应答器每次可以传送两个报文，而且具 体采用4进制连续相位频移键控调制方式。实际上，应答器与列车预先设定的映射方式可 以实施为多种形式。当列车收到符号序列之后，需要通过相对应的反映射方式将符号序列 转化为报文比特。
[0090] 在一个实施方式中，当Ν等于2, Μ等于4时，与列车预先设定的映射方式包括：
[0091] 当第一报文比特为0,第二报文比特为0时，映射符号为01 ;
[0092] 当第一报文比特为0,第二报文比特为1时，映射符号为00 ;
[0093] 当第一报文比特为1，第二报文比特为0时，映射符号为10 ;
[0094] 当第一报文比特为1，第二报文比特为1时，映射符号为11。
[0095] 可以将上述映射方式称为第一种映射方式。
[0096] 表1为第一种映射方式的对照表。
[0097] 表 1
[0098]
[0099] 第一种映射方式支持2种兼容性：
【权利要求】
1. 一种发送报文信息的方法，其特征在于，该方法包括： 获取N个报文的报文比特，根据预先设定的映射方式将所述N个报文的报文比特映射 为一个Μ进制符号序列，将所述Μ进制符号序列变换成Μ进制连续相位频移键控基带波形； 其中Μ=2ν;Ν为至少为2的自然数； 根据Μ进制连续相位频移键控调制方式，将所述基带波形调制为Μ种射频波形； 发送所述Μ种射频波形。
2. 根据权利要求1所述的发送报文信息的方法，其特征在于，将所述Μ进制符号序列变 换成Μ进制连续相位频移键控基带波形包括： 第i个报文比特为0的符号的基带波形相对应的峰值频偏为负值； 第i个报文比特为1的符号的基带波形相对应的峰值频偏为正值； 其中i为取值范围为[1，N]的预先设定自然数值。
3. 根据权利要求1所述的发送报文信息的方法，其特征在于，将所述Μ进制符号序列变 换成Μ进制连续相位频移键控基带波形包括： 所述Μ进制连续相位频移键控基带波形中对应有与二进制连续相位频移键控基带波 形对应的峰值频偏相同的峰值频偏。
4. 根据权利要求1所述的发送报文信息的方法，其特征在于，所述Ν等于2, Μ等于4。
5. 根据权利要求4所述的发送报文信息的方法，其特征在于，将所述4进制符号序列变 换成4进制连续相位频移键控基带波形包括： 第一个报文比特为〇的符号的基带波形相对应的峰值频偏为负值；第一个报文比特为 1的符号的基带波形相对应的峰值频偏为正值； 第二个报文比特为〇的符号的基带波形相对应的峰值频偏的绝对值相等，第二个报文 比特为1的符号的基带波形相对应的的峰值频偏的绝对值相等。
6. 根据权利要求4所述的发送报文信息的方法，其特征在于，所述预先设定的映射方 式包括： 当第一报文比特为0,第二报文比特为0时，映射符号为01 ; 当第一报文比特为0,第二报文比特为1时，映射符号为00 ; 当第一报文比特为1，第二报文比特为0时，映射符号为10 ; 当第一报文比特为1，第二报文比特为1时，映射符号为11。
7. 根据权利要求4所述的发送报文信息的方法，其特征在于，所述预先设定的映射方 式包括： 当第一报文比特为0,第二报文比特为0时，映射符号为01 ; 当第一报文比特为0,第二报文比特为1时，映射符号为10 ; 当第一报文比特为1，第二报文比特为0时，映射符号为00 ; 当第一报文比特为1，第二报文比特为1时，映射符号为11。
8. -种接收报文信息的方法，其特征在于，该方法包括： 接收Μ种射频波形； 根据Μ进制连续相位频移键控调制方式，将所述Μ种射频波形解调为Μ进制连续相位 频移键控基带波形； 将所述基带波形变换成一个Μ进制符号序列，并根据预先设定的映射方式将所述符号 序列映射为N个报文的报文比特，其中M=2N ;N为至少为2的自然数。
9. 根据权利要求8所述的接收报文信息的方法，其特征在于，所述N等于2, Μ等于4。
10. 根据权利要求9所述的接收报文信息信息的方法，其特征在于，所述预先设定的映 射方式包括： 当映射符号为01时，第一报文比特为〇,第二报文比特为〇 ; 当映射符号为00时，第一报文比特为0,第二报文比特为1 ; 当映射符号为10时，第一报文比特为1，第二报文比特为0 ; 当映射符号为11时，第一报文比特为1，第二报文比特为1。
11. 根据权利要求10所述的接收报文信息信息的方法，其特征在于，该方法进一步包 括： 当第二报文为全0报文时，舍弃第二报文而保留第一报文。
12. 根据权利要求10所述的接收报文信息的方法，其特征在于，所述预先设定的映射 方式包括： 当映射符号为01时，第一报文比特为0,第二报文比特为0 ; 当映射符号为10时，第一报文比特为0,第二报文比特为1 ; 当映射符号为00时，第一报文比特为1，第二报文比特为0 ; 当映射符号为11时，第一报文比特为1，第二报文比特为1。
13. 根据权利要求12所述的接收报文信息的方法，其特征在于，该方法进一步包括： 当第一报文为全0报文时，舍弃第一报文而保留第二报文。
14. 一种应答器，其特征在于，包括存储单元、映射单元、振荡电路和线圈，其中： 存储单元，用于存储Ν个报文的报文比特； 映射单元，用于根据预先设定的映射方式将所述Ν个报文的报文比特映射为一个Μ 进制符号序列，并将所述Μ进制符号序列变换成Μ进制连续相位频移键控基带波形；其中 Μ=2Ν ;Ν为至少为2的自然数； 振荡电路，用于根据Μ进制连续相位频移键控调制方式，将所述基带波形调制为Μ种射 频波形； 线圈，用于发送所述Μ种射频波形。
15. 根据权利要求14所述的应答器，其特征在于，进一步包括与线圈连接的能量收集 电路； 能量收集电路，用于通过线圈接收电磁能量。
16. -种车载读写器，其特征在于，包括线圈、相干解调器和解码单元，其中： 线圈，用于接收Μ种射频波形； 相干解调器，用于根据Μ进制连续相位频移键控调制方式，将所述Μ种射频波形解调为 Μ进制连续相位频移键控基带波形； 解码单元，用于将所述基带波形变换成一个Μ进制符号序列，并根据预先设定的映射 方式将所述符号序列映射为Ν个报文的报文比特，其中Μ=2Ν ;Ν为至少为2的自然数。
17. 根据权利要求16所述的车载读写器，其特征在于，所述解码单元为现场可编程门 阵列FPGA或数字信号处理器DSP。
18. -种向传递报文信息的系统，其特征在于，该系统包括应答器和车载读写器，其 中： 应答器，用于获取N个报文的报文比特，根据与车载读写器预先设定的映射方式将所 述N个报文的报文比特映射为一个Μ进制符号序列，将所述符号序列变换成Μ进制连续相 位频移键控基带波形，根据Μ进制连续相位频移键控调制方式，将所述基带波形调制为Μ种 射频波形，其中Μ=2 Ν ;Ν为至少为2的自然数；并向车载读写器发送所述Μ种射频波形； 车载读写器，用于接收由应答器发送的Μ种射频波形；根据Μ进制连续相位频移键控调 制方式，将所述Μ种射频波形解调为Μ进制连续相位频移键控基带波形；将所述基带波形变 换成一个Μ进制符号序列，并根据所述映射方式将所述符号序列映射为Ν个报文的报文比 特。
【文档编号】H04L27/12GK104219184SQ201310222171
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2013年6月5日 优先权日:2013年6月5日
【发明者】魏力, 朱卫华, 韩锐, 陈立, 袁勇, 喻丹 申请人:西门子信号有限公司