话音压缩扩展技术在数话兼容无线列调系统中的应用.pdf

第19卷第3期(总第45期)中国铁道科学1998年9月

话音压缩/扩展技术在数话兼容

无线列调系统中的应用

沈京川徐钧余仑

(铁道部科学研究院)

摘要:阐述了新型数话兼容列车无线调度通信系统的关键技术——数话同传和话音压缩/

扩展,比较分析了几种数字编码方式,着重论述了连续可变斜率增量调制(CVSD)编码方式的原

理、性能、编解码过程及在本系统中的应用。

关键词:无线列调数话兼容话音压缩/扩展

1引言

国外先进国家的铁路从提高效益和安全出发,已相继开展了数话兼容列车无线通信系统

方面的研究和应用。美国、加拿大正在联合开发并实际应用“先进的列车控制系统”

(ATCS),利用无线信道进行控制中心与机车之间的数据交换,实现列车识别、定位和控制。

基于同样的目的,美国的ARES、西欧的ASTREE以及日本的“21世纪列车控制系统”等也

在积极研制之中。联邦德国在原有的列车无线电话系统ZBF-70基础上,研制了新一代的列车

无线电话系统ZBF-90,它是具有数据和话音同时传送的数话兼容列车无线电话系统。欧洲许

多国家均利用列车无线传送数据,例如:丹麦国家铁路(DSB)除了利用列车无线传送列车号

以外,还传递机车号和列车位置;英国铁路在非繁忙区段利用列车无线数据通道控制信号系

统;比利时铁路利用列车无线附加传递机车号;荷兰国营铁路利用列车无线传递机车号和监

测系统的数据。在这些系统中,无线信道的数据传输都是不可缺少的。

我国铁路随着调度行车指挥、列车控制等系统的发展,迫切要求在移动的列车与地面基

站、控制中心之间提供一个可靠、实时双向的数据传输通道,以解决列车车次号、位置识别、

速度监测、调度命令(报文)下达、机车状况监测,甚至列车追踪定位、速度控制等数据传

输与处理的问题。数话兼容无线列调系统在控制中心侧提供列车车次、运行位置、机车状况

信息,在机车侧提供调度命令,从而成为行车指挥的辅助手段。

数话兼容新型无线列调系统,应用了数话同传与话音压缩/扩展、无线数据传输中的协议

与纠检错等关键技术。以下就数话同传与话音压缩技术作一阐述。

收稿日期:1998-07-21沈京川副研究员铁道部科学研究院通信信号研究所100081北京

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2利用话音压缩/扩展实现数话兼容

2.1数话兼容无线列调系统特点

单双工兼容无线列调系统已在我国铁路上安装使用3万公里,设备数量多达2万余台。其

优点在于双工的通话质量高、使用方便、易于克服同频干扰、有效地进行山区隧道内的中继

传输与单工通信组网灵活融为一体,是铁道部十几年来推广应用的主型设备。根据单双工兼

容无线列调系统在干线上使用情况调查,我们得到的统计数据表明,每次通信的平均时长为

10.6,信道的平均利用率为十分之一。因此可以利用单双工兼容无线列调中的双工信道完成s

必要的数据传输,经过技术经济比较,我们认为国际铁路联盟修订的UIC-751-3中的第七节,

在原有的系统中,充分利用已有信道,增加数据传输,当话音与数据发生冲突时,采用数话

同传方式是数话兼容行之有效的方法。

数话同传时,在信息发送方设备的内部,话音和数据是在不同的通道同时发出的,但同

时进入一个无线信道,那么进入无线信道前,必须经过特殊处理,使数据和话音分时传送,在

信息的接收方分时接收话音和数据。如果按通常的非压缩方式传输话音,FFSK(快速频移键

控)数据必然会打断话音,造成接收方话音不连续,如图1所示。

图1话音被数据切断

为了保证接收方收听到的话音连续,又能满足同时传送实时数据,在本系统中采用话音

压缩/扩展技术。在发送方话音通信的同时有数据需要传输时,将话音进行压缩处理,然后送

入无线信道传送,而将压缩后空出的时间段用于传输数据信息。在接收方,根据发送方预