鐵道科學研究院碩士學位論文攮要歐洲標準應答器是歐洲鐵路控制系統(tǒng)四個主要系統(tǒng)之一，它將位置數(shù)據(jù)或其它信號數(shù)據(jù)傳送到列車上。FFFS標準中給出了歐洲標準應答器的編碼標準，其編碼過程由加擾、擴位、循環(huán)碼編碼和測試候選報文等幾步構成。本文仔細研究了歐洲標準應答器的報文格式、編碼標準和測試標準部分，根據(jù)循環(huán)碼的特性，深入討論了此類編碼的性能，給出實現(xiàn)方案。同時，在此基礎上提出了譯碼電路的硬件解決方案，并使用FLEA器件實現(xiàn)。最后對地面信號的發(fā)生部分作了，定的研究和探索，利用XILINX公司的高性能FPGA器件，設計了一一種全數(shù)字的FSK信號調(diào)制電路。關鍵詞歐洲標準應餐器、循環(huán)碼蝙碼和譯碼、FLEA鐵道科學研究院碩士學位論文ABSL姒CREUROBALISE，ONEOFTHEFOURMAINSYSTEMSOFEUROPEANRAILWAYTRAFFICMANAGEMENTSYSTEMERTMS，TRANSMITSLOCATIONDATAOROTHERSIGNALDATATOTHEIRAINTHEDOCUMENTOFFFFSFOREUROBALISE”PRESENTSTHECODINGSTRATEGYOFEUROBALISETHECODINGPROCESSOFEUROBALISECONSISTSOFSEVERALSTEPSSUCHASSCRAMBLING，EXPANDING，COMPUTINGTHECHECKBITSANDTESTINGCANDIDATETELEGRAMSTHISTHESISSTUDIESTELEGRAMFORMAT，CODINGSTRATEGYANDTESTINGSTANDARDINDETAIL，DISCUSSESTHEPERFORMANCEOFTHISKINDOFCODINGTHOROUGHLYACCORDINGTOTHECHARACTERISTICOFCYCLICCODEANDPRESENTSTHEREALIZATIONSCHEMEMEANWHILE，BASEDONTHESCHEMEITPUTSFORWARDTHEHARDWARESOLUTIONOFDECODINGCIRCUIT，WHICHISIMPLEMENTEDBYFPGADEVICEFINALLYSOMESTUDIESANDRESEARCHFORTHEUPLINKSIGNALGENERATORAREMADEANDAFULLDIGITALFSKMODULATEDCIRCUITUSINGHIGHPETFOLMANCEFPGADEVICEOFXILINXCOMPANYISDESIGNEDKEYWARDSEUROBALISE，EYDIEC州LINGANDDECODING，F(xiàn)PGA鐵道科學研究院學位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明所呈交的學位論文，是本人在導師的指導下，獨立進行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個人或集體己經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品或成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本聲明的法律結(jié)果由本人承擔。論文作者簽名走鵬啉砌弭三月勱日鐵道科學研究院碩士學位論文第一章緒論11歐洲標準應答疊簡介歐洲標準應答器EUROBALISE是歐洲鐵路控制系統(tǒng)ETCS四個主要系統(tǒng)之一，是用于傳輸不連續(xù)數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。根據(jù)設計的不同，通過歐洲標準應答器將有關位置的數(shù)據(jù)位置標記、道路傾斜度、速度限制或是其他相關的信號數(shù)據(jù)傳送到列車上F”。在整個ETCS系統(tǒng)中，EUROBALISE子系統(tǒng)具有特別重要的意義，因為它是完全引入ETCS系統(tǒng)的關鍵前提條件。1995年1月，在經(jīng)過了多年的實驗之后，最終確定了EUROBALISE的技術框架及其數(shù)據(jù)格式。它是一個電感耦合的射頻識別系統(tǒng)，采用非諧性反饋頻率。BALISE的電源取自一部正在通過的牽引機車，利用27095MHZ的功率載波頻率上的電感耦合來實現(xiàn)。BALISE對牽引機車的數(shù)據(jù)傳輸在424MHZ的頻率1_進行，并且當列車速度高達500KMH時，仍可確保數(shù)據(jù)報文能夠正確讀出。表11列出TBALISE子系統(tǒng)的基本技術參數(shù)。表11EUROBALISE的基本參數(shù)耦合方式電感式能量傳輸頻率，列車BALISE27095MHZ數(shù)據(jù)傳輸頻率，BALISE列車424MHZ調(diào)制方式FSK調(diào)制指數(shù)1數(shù)據(jù)傳輸率565KBS電報長度1023或341BIT有效數(shù)據(jù)范圍830或210BIT讀取距離230至450RAM最大側(cè)偏移180MM雪、水、礦石覆蓋不影響歐洲及日本等國不同標準的應答器已推廣應用的數(shù)十年，歐洲統(tǒng)一標準的應答器也經(jīng)歷了10余年的標準制定、設備研制，2003年3月發(fā)布了最新版本的標準22版并已開始推廣應用。鐵道科學研究院碩士學位論文歐洲標準應答器的應用范圍主要包括以下幾個方面1、行車安全。包括防止列車冒進，防止列車超速運行，防止錯誤發(fā)車，列車報號，車種識別，自動預排進路，擺式列車控制，防止列車錯誤通過，定位停車，列車自動防護，輔助駕駛和縮短運行間隔等。2、道13防護。包括告警與關閉時間控制，事故通知自動化。3、運營服務。通知和控制車門開閉，隧道內(nèi)車廂封閉控制，站臺和車內(nèi)廣播等。12歐洲標準應答曩的系統(tǒng)結(jié)構及功能歐洲應答器傳輸系統(tǒng)由道旁應答器和車載傳輸設備組成這是ERTMSETCS車載要素的一部分。應答器或者是固定的，或者是可變的。車載傳輸設備包括天線單元和BTM。道旁信號設備由LEU和包含在道旁信號處理中的其他外部設備組成。圖11給出了應答器傳輸系統(tǒng)的框圖21。圖11歐洲應答器傳輸系統(tǒng)和接口歐洲應答器傳輸系統(tǒng)包含了以下的基本功能嘲鐵道科學研究院碩士學位論文車載傳輸設備的必備功能產(chǎn)生遠距離傳遞功率信號確保遠距離傳遞功率信號的電平和應答器可檢測性檢測上行鏈路應答器上行鏈路信號濾波和解調(diào)防止串擾阻止天線旁瓣去除環(huán)境噪聲檢查上行鏈路數(shù)據(jù)的編碼要求檢測報文類型和譯碼提取用戶數(shù)據(jù)報文濾波管理在一個應答器通道中切換的上行鏈路報文提供輸出數(shù)據(jù)的時間戳、速度表支持應答器定位管理時間和速度表數(shù)據(jù)檢測位錯誤啟動時測試車載傳輸設備的可選功能接收KER上行鏈路信號檢查和譯碼KER上行鏈路數(shù)據(jù)報告KER上行鏈路數(shù)據(jù)切換遠距離功率模式0或觸發(fā)調(diào)制防止邏輯串擾接收和處理下行鏈路信息防止下行鏈路報文在應答器通道間進行切換產(chǎn)生下行鏈路信號自檢鐵道科學研究院碩士學位論文上行鏈路應答器的功能接收遠程功率信號產(chǎn)生上行鏈路信號管理數(shù)據(jù)啟動時選擇模式限制上行鏈路區(qū)域支持編程以及對操作或編程模式的管理從接口C接收數(shù)據(jù)控制I0特性防止和其他電纜的串擾產(chǎn)生用于報文切換的閉塞的信號可選I3歐洲標準應答的信息內(nèi)容和應用屢次歐洲應答器傳輸系統(tǒng)是一種安全點式傳輸，用于傳送道旁和列車間和安全相關的信息，傳輸任務是通過應答器來完成的。信息可以通過2種方式傳輸上行鏈路和下行鏈路數(shù)據(jù)傳輸。由上行鏈路應答器發(fā)送至車載傳輸設備的信息根據(jù)應用的不同可以是固定的或可變的上行鏈路數(shù)據(jù)傳輸。信息也可以由列車發(fā)送、下行鏈路應答器接收下行鏈路數(shù)據(jù)傳輸。點式傳輸是指地面設備和車載傳輸設備在離散位置存在的傳輸路徑。只有當天線單元經(jīng)過或停滯于相應的應答器上方的時候，信息才被會傳輸。假定由軌道傳輸至列車的信息上行鏈路信息包括21A信號數(shù)據(jù)B控制數(shù)據(jù)C位置和地理信息D功率采集信息E列車行駛目標信息0路由信息G持久的速度限制鐵道科學研究院碩士學位論文H暫時的速度限制I固定的阻塞J車行許可K坡度1聯(lián)接數(shù)據(jù)M其他信息假定由列車至軌道傳輸?shù)男畔行鏈路信息包括2A列車結(jié)構B可能影響最大安全速度的列車狀態(tài)的變化C軌道到車載的粘著系數(shù)D牽引控制的狀態(tài)E其他信息歐洲應答器傳輸系統(tǒng)將用于ERTMSETCS中定義的應用的所有層次分別稱之為0級、L級、2級、3級和STM級T21。在0級中，道旁的光學信號或ERTMSETCS中以外的信號的其他含義，用來給與司機通行權。除了固定的歐洲應答器，0級不使用其他的軌道至列車的信號傳輸來命令級別轉(zhuǎn)換。因此，仍然需要讀取歐洲標準應答器。除了特定的特殊命令，其他所有應答器數(shù)據(jù)都不做解釋。在1級中，通過使用可變的或固定的歐洲應答器來向列車發(fā)送列車控制信息。寫入信息也可能由歐洲應答器系統(tǒng)通過電纜寫入系統(tǒng)或無線寫入系統(tǒng)提供。受控制的應答器直接和信號連接，或者和聯(lián)鎖相連接，或者經(jīng)過歐洲應答器的接口C，和ERTMSETCS說明范圍以外的器件相連接。在2級中，雙向的無線通信被用來傳送所有的信息。點式傳輸?shù)琅栽O備應答器包含了可以讓列車檢查、校驗其速度表和辨別其實際位置的信息。有無道旁信號，都可以執(zhí)行級別2。在3級中，雙向的無線通信被用來傳送所有的信息。點式傳輸?shù)琅栽O備應答器向列車提供信息，以使得列車可以檢查和校驗其速度表和辨別其實際位置。這一級別是在沒有道旁信號的情況下執(zhí)行的。STM級用來運行在裝備了國家列車控制和速度監(jiān)督系統(tǒng)的線路卜，按照鐵道科學研究院碩士學位論文ERTMSETCS標準裝備的列車。由國家列車控制系統(tǒng)在道旁產(chǎn)生的列車控制信息，經(jīng)過信道發(fā)送給列車。除了通知，命令級別轉(zhuǎn)換和與應答器傳輸相關的特殊命令，STM級不使用ERTMSETCS中的軌道至列車的數(shù)據(jù)傳輸。因此，仍然需要讀取固定歐洲應答器。除了特定的特殊命令，其他所有應答器數(shù)據(jù)都_ILI做解釋。14歐洲標準應答鬻的應用前景秘研究意義應答器是現(xiàn)代鐵路通信信號中非常重要的基礎設施，在歐洲ETCS中的各個級別均有運用。我國的應答器系統(tǒng)也已經(jīng)研制成功，并在城市軌道交通、駝峰場、及鐵路干線的部分線路上得到運用。這是種目前鐵路通信信號系統(tǒng)中迫切需要的的設備，也是未來的高速鐵路上急需的設備。歐洲標準應答器是鐵道部重點引進的項目之一，歐洲應答器已經(jīng)開始在秦沈線中實際運營。鐵道部為了進一步進行線路提速，擬在多條線路上公開招標歐洲標準應答器項目，總合同額達上億人民幣，應用前景十分廣闊。目前國內(nèi)的應答器在標準上與歐洲的有所差別，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量也與歐洲標準有一定的差距，同時在未來也存在互聯(lián)互通的問題。為了在掌握應答器的核心技術，振興民族產(chǎn)業(yè)，與世界先進技術接軌，在今后的設備招投標等過程中為國家節(jié)省寶貴的資金并取得主動，需要對該項歐洲標準的技術進行深入的研究和開發(fā)。大容量點式應答器的研究主要針對歐洲標準的應答器的核心技術進行相關方面的前期研究，包括該標準下的各種頻率、傳輸速率、各個物理層及邏輯層的關系、相關數(shù)據(jù)的格式與定義、以及各個相關的接口方式。其中，車地間的相關頻率、傳輸速率及相應的接口是該項目的基本點也是重點；然后初步研制出適用于中國鐵路、符合CTCS要求的大容量點式應答器樣機?？梢灶A測，歐洲標準應答器的國產(chǎn)化，將帶來巨大的經(jīng)濟效益。首先，國產(chǎn)應答器將擁有自主知識產(chǎn)權，打破國外技術壟斷，其研究成果可為全路服務；其次，其價格將低于國外同類產(chǎn)品，系統(tǒng)應用于工程將為國家節(jié)約巨額外匯；最后，售前、售后服務本地化，既有利于提高服務質(zhì)量，又可降低服務成本。6鐵道科學研究院碩士學位論文15論文內(nèi)容及作者所完成的工作本文首先介紹了歐洲標準應答器的報文格式、編解碼標準和測試標準，在理論上深入討論了編碼的性能和實現(xiàn)方案。并在此基礎上提出譯碼電路的硬件解決方案，并使用FPGA器件實現(xiàn)。同時對地面信號的發(fā)生部分作了一定的研究和探索。論文章節(jié)安排如下第一章簡要介紹了歐洲標準應答器的指標、性能和用途以及應用前景和研究意義。第二章主要研究了歐洲標準應答器的編碼標準，介紹了編碼的各部分算法和測試方案，并討論了這種編碼方式的性能和實現(xiàn)方法。第三章研究了歐洲標準應答器的譯碼標準，提出譯碼電路的硬件解決方案，以及FPLGA的實現(xiàn)方法。第四章給出了歐洲標準應答器的FSK信號特性，據(jù)此提出了幾種調(diào)制方案，最后利用所指定的參數(shù)問的規(guī)律和關系，實現(xiàn)數(shù)字調(diào)制。鐵道科學研究院碩士學位論文第二章FFF墻碼策略、實瑗方案及其性L電討論這章主要闡述編碼的算法和實現(xiàn)過程，并對編碼的兩個重要指標最小距離和錯誤不可檢出概率作了較深入的分析。21關手循環(huán)碼2。11二元域多硬式和求眾運算由于所有編碼都是二進制的，這里僅討論二進制編碼理論中所涉及的二二元域GF2上的多項式，即系數(shù)取自GF2上的多項式。在這里，我們把任何一個N位的二進制數(shù)V【VN1，VN2，V1，VO】和一個多項式VXVNIX1VN2X眥VLXV0對應。在二元域中，只有0和1兩個元素，兩種代數(shù)運算分別為模2相加和模2相乘，其定義如下所示。這樣，可以在上述的加法和乘法下定義公式RXR【DX】，用以表示DX除以CX的余式，即DXQXCXRX21并且，對于任何一個二進制多項式FX有FX2FX222212日界碼的特性1、FFFS編碼策略給出的編碼方式是一種循環(huán)碼，對于一個循環(huán)碼多項式CXCN一1XN1CN2XN“2CLX十CO若將其循環(huán)I次所得到的碼矢記為C卿X，則CXCN1XI卜1CA2JX“2COXICN_1XI1CN由循環(huán)碼的特性可以得知CX；XICX模X“1232、根據(jù)循環(huán)碼的循環(huán)特性，可由個碼字的循環(huán)特性移位得到其它的非0碼字。在N，K循環(huán)碼的2K個碼字中，取前K一1位皆為0的碼字甙X其次數(shù)RNK，再經(jīng)過K1次循環(huán)移位，共得到K個碼字GX，XGX，一8鐵道科學研究院碩士學位論文由于碼字可以由生成矩陣唯一確定，因此，N，K循環(huán)碼可由它的一個NK次多項式GX來確定。所以稱GX為碼的生成多項式?？梢宰C明，GX是唯一的，且為XN4L的因式，即存在K次多項式HX，滿足X“1HX49X25滿足上式的多項式HX稱為循環(huán)碼的監(jiān)督多項式。3、設H為N，K循環(huán)碼的一致監(jiān)督矩陣H【HNIK1，HNL2，H1，HO】其中HJINK一1，NK一2，O是H的行矢量。又設C為任一碼字，R1，RN_2，R0未接收矢量，其伴隨式S1HRT的各行分量為SJHJR7脅，廊、I0J以一1，NK2，0如果R為一碼字，則SJ為O；如果SJ_0，R也一定不是一個碼字。如果EEN1，EN2，EO為R的信道錯誤圖樣，由于RCE，HCLOT，所以N1SJHJET陸屆IOJNK一1，NK一2，0因此，接收矢量的SJ，實際上是對信道錯誤圖樣進行監(jiān)督，而與發(fā)送的具體碼字無關41。9鐵道科學研究院碩士學位論文由此，可以構造循環(huán)碼的大數(shù)邏輯譯碼器引，如圖21所示。第三章中譯碼器所使用的奇偶校驗電路，就使用了類似的結(jié)構，只是不做糾錯處理。圖21循環(huán)碼大數(shù)邏輯譯碼器22報文格式和壤碼方式概述221歐標應答壤碼的突出優(yōu)點酈編碼策略FORMFITFUNCTIONSPECIFICATIONCODINGSTRATEGY是由EI_ROSIG聯(lián)盟為推進歐洲鐵路信號標準化制定的標準。它定義了歐洲標準應答器的報文格式，有如下突出的特點【2】1、兼容兩種報文長度1023比特和341比特。2、大量自由的信息位分別為830比特和210比特其中的某些位將被預留，作為報文傳送系統(tǒng)的更高級的應用，如區(qū)分上行或下行報文。3、對于不同種類的傳輸錯誤具有可證明的安全保證；4、報文的所有位反轉(zhuǎn)后仍然可以被譯碼器識別；5、不需要在報文的開始傳送起始幀或結(jié)尾幀。6、對于未知的將來的格式變化具有兼容性。報文格式在設計時就被證明，對于隨機的位錯誤、突發(fā)錯誤、丟位、插位以及這些錯誤的組合，此種編碼方式都能夠提供完全安全的防范。同時，它也特別注意了報文變化和報文誤解等潛在的問題【2J。鐵道科學研究院碩士學位論文然而，上述的所有的安全保證只有在使用明確指定的譯碼器時才會產(chǎn)生作用，因此，本文所討論的譯碼器，都是根據(jù)FFFS編碼策略中所規(guī)定的譯碼標準設計的。222報文格式報文格式如圖22所示。有兩種兼容的格式長度LLL102393“11的長格式和NS3413111的短格式。最左邊是高位，定義為BN一1，最右邊是低位，定義為BOT21。應答器發(fā)送數(shù)據(jù)的順序是從左至右，但并不一定從最左邊的一位B1開始，而可能是報文中的任何一位21。圖22報文格式報文的開頭是一塊“成型的數(shù)據(jù)”，是經(jīng)過加擾和擴位后的用戶數(shù)據(jù)。在長格式報文中，這個塊包含913位83個11位字段；短格式報文中，包含231位21個1L位字段。這樣，一個長報文就包含了830位用戶位，。個短報文包含了210位用戶位。下面的3個比特，B109B107是控制位CB。第一個控制位B109，是一個反轉(zhuǎn)位，通常置0，如果置1，那么在通過了校驗位檢驗后，碼矢的所有位必需反轉(zhuǎn)，才能做下一步運算。值得注意的是，為了滿足這一特性，編碼和譯碼規(guī)則分別在擴位和同步上作了特殊的設計，在后面的23_3章節(jié)和313章節(jié)中分別有詳細的討論。另外2個控制位，BL餉和B107，當前沒有使用，預留作將來的格式變更時使用。對于當前的格式，這兩位備用位必須被置為B1080，B107L。其他的值表明此碼無效?？刂莆缓蟮?2比特，B106B95，是擾碼位SB，用來儲存加擾前對數(shù)據(jù)進行操作的擾碼器的初始狀態(tài)這個狀態(tài)值必須送給解擾器，才能正確解擾。再下面的LO位，B94B85，是附加形成位ESB，它使得對于校驗位的定型限制獨立于加擾。除非譯碼時要求對定型限制做校驗，否則譯碼器對這10位數(shù)據(jù)不做任何處理收到后就丟棄。最后的85位，B84BO，是校驗位，包含錯誤檢測碼的75位奇偶位和用于鐵道科學研究院碩士學位論文同步的10位嘲。報文可能從KL至BO的任何一位開始被發(fā)送，一幀傳送完畢后，從B。1開始再循環(huán)傳送，直至地面應答器能量消失。因此，車載天線收到的最后一比特信息可能也是K1至BO中的任何一位。223編碼方式概述FFFS規(guī)定的編碼標準，經(jīng)過了嚴格的數(shù)學推導和證明，使得這種編碼有著多種優(yōu)點。由于編碼不需要在現(xiàn)場實時地完成但譯碼需要，因此盡管編碼和譯碼的算法結(jié)構非常相似，但它們是不對稱的。編碼過程中，相當大的工作攝耗費在檢測生成的碼元是否符合編碼規(guī)則上，只有通過這些測試，此編碼才具有12中所述的良好性態(tài)，否則，需要重新編碼。而譯碼過程相對容易因為這里已經(jīng)假定收到的編碼是完全符合規(guī)則的，因此譯碼比編碼需要的時間短的多。編碼的步驟由以下七步組成【211、選擇12位擾碼位。2、對用戶位做加擾運算運算依賴于第1步中的擾碼位。3、將加擾了的數(shù)據(jù)擴位，即按10比特分段，每一段映射成11位的字段。4、檢驗形成條件，如果條件不滿足，回到第2步。5、選擇10位附加形成位。如果所有210個組合都已無法使用，回到第1步。6、形成校驗位。7、檢驗形成條件。如果滿足，則輸出報文；否則，回到第5步。從純邏輯的角度看，步驟4中的測試是可以省略的；步驟7會完成所有的測試。出于效率的原因，盡可能快的丟棄候選報文，并在只改變附加形成位的“567”內(nèi)作循環(huán)是更優(yōu)越的。每一個報文都是一個循環(huán)碼，并提供了大量的保護措施，以防止隨機位錯誤和突發(fā)錯誤的發(fā)生。LO11位的轉(zhuǎn)換進一步防止了丟位、插位和連續(xù)長0、長1的發(fā)生。47步的測試可以排除掉存在潛在的丟位可能的報文，同時也排除位模式和短報文過于接近的長報文。加擾運算可以保證，對于給定的用戶數(shù)據(jù)，可以產(chǎn)生足夠多的可替代的候選報文，以至其中的一個最終能夠通過測試。然而，理論上可能存在某些由于形成位被耗盡而無法編碼的用戶數(shù)據(jù)，這12鐵道科學研究院碩士學位論文樣的概率非常低對于隨機的數(shù)據(jù)，低于10100。如果真的發(fā)生了，那么只要對用戶數(shù)據(jù)作微小的變動比如將速度限制值降低1KINH就可以讓這個數(shù)據(jù)的編碼可實現(xiàn)。需要指出的是，在一個報文編碼通過所有測試前，生成的候選報文的數(shù)量是非常巨大的。相反，接收器的工作就相對簡單快速。以下將詳細討論FFFS編碼策略，包括如何加擾、擴位、計算校驗位和測試報文等。23編碼步驟231加擾運算為了使碼字具有隨機性，必須對原始的用戶碼進行加擾運算。FFFS編碼策略中提供的加擾運算包括3步閉1、將用戶碼的頭10個比特替換為所有比特按一定規(guī)則運算得到的結(jié)果。2、通過12位的擾碼位計算32位的整數(shù)S。3、通過初始狀態(tài)S，利用32位的線性反饋移位寄存器進行加擾運算。下面對每一個步驟作詳細的闡述第一步對于長報文，有M830位用戶位；短報文，有M210位用戶位。將用戶位從左至右分成K個LO位的塊UK1U卜1I”，UN卜LO，UK2UM11，URN20，UOU9，UO，對于長報文，K83，短報文，K21。對UK一1，UMUO作如下運算TLU“L一UIMO12I。2026用UBL代替UK_1，這樣，就形成了新的序列0。L，U、。2，U、O，這個新序列中，除了頭LO位，其他均與原來的用戶位相同。第二步通過12位擾碼位即221章中所說的SB計算BBB106211B105210B962B952732位的整數(shù)S按如下公式計算S2801775573BMOD232其中常數(shù)2801775573690693MOD232；對于這種類型的隨機數(shù)生成器，69069是一個常用的選擇。13鐵道科學研究院碩士學位論文第三步使用如圖23所示的移位寄存電路，圖中，正方形表示寄存器，加號表示異或操作。系數(shù)H3L，H30，H29，H27，H25和110等于1，其他所有的系數(shù)都為0。S以二進制的形式作為32位寄存器的初始值最左端是MSB，右端是LSB。電路經(jīng)過NL一1次運算，輸入是UM_I，11、。2，UO，生成的擾碼序列SM|，SM2，SO串行輸出。圖23擾碼生成器232擴位一10到11位的變換用戶位加擾后，形成了擾碼序列SML，SM2，S0，我們把擾碼序列分塊，每塊LO位，即陸L，SA，2，SIN10，SMN，SIN12，S20，S9，S8，SO。這樣，長報文就有83個塊，短報文有21個塊。每一個10位的塊將由一個置換表映射成一個LL位的塊。這1024210個置換值在附錄A“101L字段轉(zhuǎn)換表”中列出F2L。置換規(guī)則為每一個10位的塊，作為一個LO位的二進制數(shù)，被換算成一個整數(shù)I在O1023間，于是這個塊就對應了置換表中的第I個字段一個11位字段，同時，表中字段的序號是從0開始的，到1023結(jié)束。這樣，表中第I1個字段就定比第I個字段的值要大。擴位變化具有多個目的。鐵道科學研究院碩士學位論文第，是為了使碼字具有更好的隨機性，避免出現(xiàn)長0和長L。在這里，最多允許連續(xù)出現(xiàn)8個0或L。這是因為，在字段轉(zhuǎn)換表中，以下的250個字段都是無效的即表中沒有如下數(shù)據(jù)出現(xiàn)。00000XXXXXX，X表示0或1，因此代表26個不同的字段，下同XXXXXXOOOOO，1000O0000L，11111XXXXXX，XXXXXXLLLLL，011LLLLLLL01。第二，因為以下的20個字段都是無效的，所以附加位即31章中關于譯碼算法第1步中的R和處理窗口中前面那些相應的位之間的最多4次移位就可以被接收器檢測到。01010101010，10101010101100100100100，01001001001，10010010010，11011011011，101101I0110，01101101101；200010001000，00100010001，01000100010，10001000100，00110011001，01100110011，1110111011L，11011101110，10111011101，01110111011，11001I00110，10011001100。3注意到這3組數(shù)據(jù)的特性在任何個組中，總存在這樣一個數(shù)據(jù)B，使得同組的任何一個數(shù)據(jù)A去掉頭I位或尾I位，LFFILNS的映射表。在解碼過程中，對收到的VX，作RE“VX】運算，從而得到SFX，然后通過鴦表得到同步需要進行的移位S。此外，可以證明RFXL【VXXN1X們X2X1】RFX【VX】，這個公式說明，如果把所有收到的信息位都取反，則以上同步公式依然成立，這從另一個方面驗證了編碼的算法，即221章中的反轉(zhuǎn)位的功能。對于一個沒有錯誤的報文來說，式32的值是不會為0的。然而，對于任何一個周期為能被N整除的整數(shù)但是必須大于1，長度為N的向量VX即這個二進制序列的長度為N，由K個相同的部分組成，每部分長度為NK，其中K為周期，1礎_N，有RFX【VX0有一種特殊的情況，即長報文解碼器收到了循環(huán)的短報文，這時，VX的長度為1023位，由完全相同的3個341位組成，此時SFX的計算結(jié)果就是0。因此，長報文解碼器永遠不會把循環(huán)發(fā)送的短報文誤認為是長報文，以此保證了譯碼的可靠。314鬈攏算法對比22章中的加擾算法，可以提出一套解擾算法，如圖34所示。擴R1”ITO圖34解擾算法圖中，正方形表示寄存器，加號表示異或操作。系數(shù)H31，H30，H29，H27，H25和110等于】，其他所有的系數(shù)都為0。在進行解擾前，要先通過12位的SB計算S，計算公式仍然為22式。之后S以二進制的形式作為31圖中32位寄存器的初始值最左端是MSB，右端是LSB。電路經(jīng)過M一1次運算，輸入是SL，SN2，SO，輸出為U1，UM2，U0。鐵道科學研究院碩士學位論文此時，除了U、。L，報文與原始用戶數(shù)據(jù)完全一樣?；仡櫟?章中的26式，可以對U、。L，UM2，U、O作如下運算黼UBLUROOD磐糖P曩I、L33J用UK1，代替U、。，序列中的其余部分不變，即為原始用戶數(shù)據(jù)。32譯碼過程中的特殊情況譯碼過程中，會出現(xiàn)一些特殊情況，編碼過程中對它們都已做了考慮，從而不會導致錯誤發(fā)生。32。1佰道傳輸錯誤碼矢在信道中傳播時，受干擾會產(chǎn)生各種各樣的錯誤，如隨機錯誤、突發(fā)錯誤、丟位和插位等。由GX生成的循環(huán)碼可以有效地防護隨機錯誤和突發(fā)錯誤，正如261章中所討論過的，譯碼器可以檢測到75個以下的突發(fā)錯誤。而幾個數(shù)量更小的突發(fā)錯誤的組合，也可以被檢測。此外，在長度為葉R的寄存器內(nèi)，總數(shù)不超過3次的丟位或插位或者它們的組合，都可以被譯碼器檢測到。32。2混合的格式L、長報文，短格式接收器當短報文接收器收到長格式報文時，正如243章所討論的，非周期條件會使得長報文的任何一部分都不會被當成短報文。311章中，11步譯碼步驟中的第3步，也會保證一個長格式報文在此無法通過測試。2、短報文，長接收器一個循環(huán)發(fā)送的短報文，幾乎會滿足長報文的所有條件。24式表明，3個連續(xù)的短報文，可以通過長報文的校驗位檢驗，而轉(zhuǎn)換表條件、不同步條件和欠采樣條件顯然也滿足。只有在做同步運算時，才能將這個“偽”長報文排除掉。313章中已作詳細闡述。323欠采樣，過采樣欠采樣的情況在244章節(jié)中已有論述。所謂采樣因子為K的過采樣，是指對1位數(shù)據(jù)連續(xù)K次的采樣。這2種情況有可能發(fā)生在硬件有錯誤的時候。由于22式，循環(huán)碼對于采樣因子為2次方冪的欠采樣和過采樣，具有一種自身的缺鐵道科學研究院碩士學位論文陷。因此必須考慮這2種錯誤情況。編碼過程中必需滿足的“欠采樣條件”可以保證在欠采樣因子為2，4，8和16的情況下，都不會錯誤譯碼。采樣因子大于等于8的過采樣，會導致8個或8個以上的連續(xù)的0或1，這樣就不會滿足轉(zhuǎn)換表條件。對于采樣因子為小于8的偶數(shù)的過采樣，將不會滿足附加位條件，即N步譯碼步驟的第1步33硬件實現(xiàn)方案譯碼方案完全按照31中的11個步驟進行?？紤]到車載部分對數(shù)據(jù)處理速度要求較高，且對數(shù)據(jù)所有的譯碼和處理都是基于數(shù)字邏輯的運算，決定使用FPGA器件實現(xiàn)譯碼電路。同時，也只有FPGA器件可以在一個單片系統(tǒng)中塒數(shù)據(jù)進行并行的操作這里表現(xiàn)為同時進行長報文和短報文的判斷和處理。DATAIN圖35譯碼電路硬件框圖鐵道科學研究院碩士學位論文數(shù)據(jù)經(jīng)天線接收、濾波和解調(diào)以后，數(shù)據(jù)以串行的數(shù)字信號形式進入譯碼電路。對于長報文和短報文，其譯碼電路的結(jié)構是完全一樣的，僅僅是在某些參數(shù)上存在細微的差異比如寄存器的長度，求余運算式等。譯碼電路的邏輯框圖35所示。331曩處理模塊數(shù)據(jù)首先要在預處理模塊中進行一系列的處理，然后才能送去譯碼。預處理主要包括1除噪聲，如果識別出是數(shù)據(jù)到來，則給出握手信號2同步信號，防止亞穩(wěn)態(tài)傳播3提取位同步信號，保證數(shù)據(jù)正確采樣其中，位同步的原理框圖如圖36所示。圖中，邊沿跳變檢測脈沖作為相位比較器的觸發(fā)脈沖，當位基準脈沖出現(xiàn)時，相位比較器就可以從可變模分頻器中讀出分頻器計數(shù)值，并判別是同步、滯后或是超前狀態(tài)，再根據(jù)判斷結(jié)果來控制可變模分頻器修改分頻比?？勺兡７诸l器在完成一個分頻周期輸出位同步脈沖時，重新加載分頻器模值存儲器中的模值。圖36位同步原理圖332FIFO當主控制器收到來自預處理模塊的握手信號以后，則認為有效數(shù)據(jù)已經(jīng)到達，開始進行譯碼。由于接收數(shù)據(jù)的速率564A8KBPS大于譯碼的速率每接收到1位數(shù)據(jù)需要120個左右的時鐘周期進行處理，以50M時鐘計算，處理能30鐵道科學研究院碩士學位論文力只能達到400K左右，因此采用了一個FIFO，當數(shù)據(jù)到來時，先放到FIFO中作緩沖，主控制器每處理完1位數(shù)據(jù)，就從FIFO中讀取新的數(shù)據(jù)。主控制器控制FIFO的讀寫，如果讀和寫的地址不同，那么讀和寫的操作可以同時進行。FIFO的寬度為1LBIT，深度為1024，可以儲存11個長報文或33個短報文。需要指出的是，如果直到FIFO溢出，仍沒有一個連續(xù)的比特流能通過11步譯碼步驟的前5步，那么此次譯碼失敗。333奇儡校驗模塊奇偶校驗模塊是為了實現(xiàn)31章中11個解碼步驟的第2步，是要對除數(shù)為GX的多項式進行求余運算。GX的定義見24章。整個電路是一個移位反饋寄存器。一旦余數(shù)為0，模塊就通知主控制器做下一步運算。同時，電路必須自動清除錯誤的信息位對余項帶來的影響，由此，實現(xiàn)框圖如圖37所示。圖37改進的求余電路334幀RAL步援塊這個模塊由2部分組成，一個是計算?！綱X】的電路，結(jié)構和計算校驗位的電路一樣；另一塊實際上是塊ROM，其10位地址線就是RF；VX的10位的結(jié)果，輸出的數(shù)據(jù)即為9位的移位結(jié)果長報文最多可能有1022位移位，短報文最多有340位移位。采用RONL的形式來實現(xiàn)同步是由原因的，因為如果使用硬件電路來計算鼬?！綱X】R?！綳SOX】中的S，將耗費很多個額外時鐘周期。在這個過程中，其他模塊無法工作，因為需要等待同步的結(jié)果。這個瓶頸使得艇個系統(tǒng)無法采用流水線的方式作業(yè)，嚴重影響譯碼器的處理速度。采用ROM雖然耗費了比較多的資源，但提高了整個系統(tǒng)的工作頻率。ROM中的內(nèi)容是可以使用程序計算完成的。對于長格式報文，每循環(huán)左移鐵道科學研究院碩士學位論文1位后，都有一個對應的RF?！綱X】值。由于長格式報文為1023位，因此共有1023個不同的值。即除了OOOOO00000外的所有10位二進制數(shù)的組合。附錄C中給出了長格式報文的1023個不同的砥心【VX】值。使用LINUX系統(tǒng)中的SORTUNIQ命令對文件排序，結(jié)果仍為1023行，表明沒有重復的值。33511位10位的轉(zhuǎn)換1“13111用來把每個11位的字段轉(zhuǎn)換成10位的字段。對于長格式報文，需要83個時鐘周期完成轉(zhuǎn)換；短格式報文需要21個。映射關系如23章所述。336解擾囂解擾模塊要順序執(zhí)行3步操作。當解擾器收到來自主控制器的“開始解擾”命令后，首先根據(jù)主控制器提供的12位SB和22式計算出擾碼器的32位初始狀態(tài)；之后讀入數(shù)據(jù)，根據(jù)圖33的算法，進行IN一1次移位反饋的操作，完成解擾計算；同時，用一個10位的寄存器存放累加和，每解擾出LO位，就把它和累加器中的內(nèi)容相加，最后累加器中的內(nèi)容就是用戶數(shù)據(jù)的前10位。用戶數(shù)據(jù)最后是從解擾器輸出的。解擾器工作的時序是一個必須注意的問題。碼流從11一LO位轉(zhuǎn)換ROM中輸出后，位速率降低了。之前的校驗位檢驗、同步等模塊，每個時鐘周期都能處理1位數(shù)據(jù)，但是對于解擾器，由于數(shù)據(jù)位速率只有原來的1011，所以每11個時鐘周期必須扣除一個脈沖。因此，主控制器中專門有一個DESCRAMBLERDY信號作為解擾器的片選信號，以使解擾器的時序節(jié)拍可以和其他模塊相諧調(diào)。337主控鋸曩主要是一個有限狀態(tài)機，圖38給出了狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖?？梢钥闯?，狀態(tài)機共有6個狀態(tài)LOADTOWINDOW，LOADFIFODATA，RDSYNOVER，STORECBSB，LOADS和DESCRAMBLE。狀態(tài)機通過讀取各個模塊的反饋信號實現(xiàn)狀態(tài)間的轉(zhuǎn)換，同時，每個狀態(tài)輸出的控制信號，使得各個模塊的能夠按照已定的時序工作。這樣，整個系統(tǒng)以一種嚴格、精確的時序關系運作。LOADTOWINDOW是初始狀態(tài)，譯碼過程中任何一個狀態(tài)出現(xiàn)錯誤，都必須回到LOADTOWINDOW重新開始。在這個狀態(tài)中，每次都有1位數(shù)據(jù)被讀取到第1步譯碼步驟中的長度為NR的寄存器WINDOW中。如果WINDOW中的寄存器不滿足奇偶校驗條件，那么就要從緩存中繼續(xù)讀取數(shù)據(jù)；如果緩存為空，那么就要跳鐵道科學研究院碩士學位論文圖38主控制器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖33鐵道科學研究院碩士學位論文轉(zhuǎn)到LOADFIFODATA狀態(tài)，從FIFO中讀取數(shù)據(jù)，每次讀取1L位。如果奇偶校驗和附加位條件均滿足，那么就需要等待同步值S計算結(jié)束。實際上，同步值的計算和奇偶校驗是同時進行的，只是前者需多耗費幾個時鐘周期。如果同步值S有效如果是長報文，則非0有效，那么將進入到STORECBSB狀態(tài)。在這個狀態(tài)，控制位CB被讀取，同時擾碼位SB被送到解擾器以計算解擾器的初始值。如果報文格式標識為OL，則轉(zhuǎn)至DESCRAMBLE狀態(tài)。此時，1L位一10位轉(zhuǎn)換ROM開始從WINDOW的第S位開始讀取數(shù)據(jù)。每當成功轉(zhuǎn)換出一個LO位字段，就把它串行送入解擾器此時解擾器已經(jīng)完成初始值計算，處于讀取解擾數(shù)據(jù)的準備狀態(tài)。任何一個11位字段不滿足轉(zhuǎn)換表條件，狀態(tài)機都會被復位，重新從緩存中讀取數(shù)據(jù)，重新譯碼。34硬件設計中的優(yōu)化問墨翱處理技巧341大容量R硼的實現(xiàn)在譯碼電路中，需要用到大量的TOM，即電路中的11位一10位轉(zhuǎn)換TOM和同步器ROM。通常情況下，在VHDL中，TOM是可以用如下語句實現(xiàn)的DATA”XXXXX”WHENADDREJSS”XXXXX”ELSE”XXXXX”WHENADDRESS”XXXXX”ELSE”X,V,XXX”WHENADDRESS”XXXX”ELSE”XXXXX”但是，對于大容量的O11，這樣做會帶來很大的問題。綜合器無論是SYNPLIFYPRO還是XST會把這樣的電路完全使用LIJTLOOKUPTABLE資源實現(xiàn)，當ROM容量過大時，LUT資源的開銷是驚人的。例如，如果用這種方法實現(xiàn)11位一10位轉(zhuǎn)換ROM，需要使用670個UJT，占所選芯片XC2S200全部UJT資源的14，而同步器ROM更是高達25。在FPGA中，每一個SLICE中寄存器和LUT的比例是固定的，如果僅僅大量使用叫T，那么寄存器資源的“不均衡浪費”。而且如鐵道科學研究院碩士學位論文果LUT資源耗盡，那么綜合將無法完成，必須選用更大容量的芯片，導致成本升高、制板困難。在XILINX公司的SPARTAN2系列芯片中，都帶有BLOCKSELECTRAM，即塊狀RAM，所有的存儲器，如RAM、FIFO等，都可以用它實現(xiàn)，TOM也不例外。對于XILINX的片子，如果ROLN的地址在9到13位之間，SYNPIFYPRO就可以把下面的VHDL語句描述的ROM綜合成塊狀RAML9SUBTYPEROMWORDISSTD_LOGIC_VECTORDATA_WIDTHLDOWNTOOTYPEROMTABLEISARRAYOTOROM_DE唧一1OFROM_WORD；CONSTANTROMROM_1ABLEROM1ABI點ROM_WORD”XXXXXXXXX”，ROM_WORD?！癤XXXXXXXX”，ROMWORDL”XXXXXXXXX”1ROM_WORD”XXXXXXXXX”；PROCESSCLKBEGINIFCLKEVENTANDELK1THENDATAROMCONV_INTEGERADDRESS；READFROMTHEROMENDIFENDPROCESS；這樣，11位一10位轉(zhuǎn)換TOM、同步器FOM和FIFO占用塊狀RANL的情況分別為20、42和21，共使用了83的RAM。麗整個系統(tǒng)對LUT資源的使用為72。由此可以看出，芯片各種資源的分配非常優(yōu)化，利用率很高。342多入刪的實現(xiàn)當?shù)玫搅诵枰莆坏钠屏縎后，就可以找到報文的幀頭。所用的辦法是一個N選1的數(shù)據(jù)選擇囂長報文N為1023，短報文N為341，待同步的N位數(shù)據(jù)作數(shù)據(jù)輸入，S做數(shù)據(jù)選擇。這樣做的原因仍然是希望整個設計能以一種流鐵道科學研究院碩士學位論文水線的形式工作。如果采用移位寄存器的辦法，就需要額外等待S個時鐘周期，而且這種等待時間無法確定，因為S是變量?，F(xiàn)在的問題是，一個直接實現(xiàn)的1023位選L的數(shù)據(jù)選擇器，是相當耗資源的，在最初的方案中，這個1023選1的MUX占用了28的LUT資源，顯然過于龐大了。FPGA大多數(shù)是基于4輸入LUT的，如果一個函數(shù)的輸出取決于大于4個的輸入變量時，就需要多個LUT組合、級聯(lián)完成。1023個數(shù)據(jù)輸入變量非常巨大，而綜合器在選擇和組合UJT是無法做到最優(yōu)化，如果把1023個輸入數(shù)據(jù)按一定規(guī)則重新排列，使用多個更小的32選1的MUX，則可以顯著地減少LUT資源的使用量。具體方法是，將數(shù)據(jù)依次按行排列，如表31中所示，最后一個0作補齊用。這樣就有了一個3232的矩陣。將矩陣的每一列作為一個32選1的MUX的輸入，共需32個MUX，這32個MUX的選擇輸入為S的高5位；他們共有32個輸出，再連接到一個32選1的MUX的輸入，這個MUX的選擇輸入為S的低5位。這樣，就用33個32選1的MUX構造了一個1024選1的MUX。經(jīng)SYNPLIFYPRO綜合，所用LUT資源為13。表31重新排列的MUX輸入B1023BLOZ2BLOZLB991B992B991B990B889B959B960B31B30B29B1O343有限狀態(tài)機盼實現(xiàn)譯碼電路中的主控制器的主體，就是一個有限狀態(tài)機。FPGA中的狀態(tài)機設計，有一定的技巧。狀態(tài)機一般包含三個模塊，一個輸出模塊，一個狀態(tài)轉(zhuǎn)移模塊和一個狀態(tài)保存模塊。組成三個模塊所采用的邏輯也各不相同。輸出模塊通常既包含組合邏輯又包含時序邏輯；狀態(tài)轉(zhuǎn)移模塊通常由組合邏輯構成；狀態(tài)保存模塊通常由時序邏輯構成。三個模塊的關系如下圖39所示。實驗結(jié)果表明，使用三個模塊設計的狀態(tài)機，在綜合時比只使用一個模塊進程的狀態(tài)機少用近50的查表資源。鐵道科學研究院碩士學位論文圖39狀態(tài)機的組成35仿真結(jié)果對于電路的仿真，可以利用自己編寫的TESTBENCH文件產(chǎn)生仿真激勵和檢驗結(jié)果，在MODELSIM軟件中實現(xiàn)。FPGA的仿真分為功能仿真、綜合后仿真和布局布線后仿真3種。功能仿真是指對HDL代碼進行純軟件的仿真，即便是代碼中存在不可綜合成電路的語句，仿真也可以進行。功能仿真主要是檢驗代碼的正確性。綜合后仿真是在將代碼綜合成實際電路后進行的仿真。布局布線后的仿真是指考慮了電路在所選芯片中經(jīng)過布局布線后的情況的仿真，仿真時需要反向標注由布線器產(chǎn)生的SDF延時文件。由于考慮了實際芯片內(nèi)的各種連線資源的延時和使用情況，因此布局布線后仿真可以達到對實際電路完全模擬的效果。在TESTBENCH文件中加入如下語句IFOUTPUT_DATAUSERCODETHENASSERTFALSEREPORT”SUCCESSFULLYDECODED”SEVERITYWARNING；ENDIF其中，OUTPUT_DATA用以儲存解擾器輸出的數(shù)據(jù)，USER_CODE是常量，表示正確的用戶數(shù)據(jù)。如果相等，則運行ASSERT語句，測試在此中止，給出報告“SUCCESSFULLYDECODED”。圖310是譯碼成功后譯碼器主要信號的波形圈。由圖可見，當主控制器處鐵道科學研究院碩士學位論文于DESCRAMBLE狀態(tài)時，表示解擾器正在解擾。這時，RVF即R【VX的值為0100011100，對應的FAILS即同步運算中移位的數(shù)量S的值為00000110000，表明碼矢是從第975102348位開始被接受的。FIFO的讀寫地址RD_ADDR和WRADDR都為O001101000。CBSB的值為001100110001011，即控制位為001，擾碼位為100110001011，這和編碼時的預定值是一致的；因此UNKNOWN為0，說明這不是一個“未知格式的報文”。OVER7500BITS為0，表示接收到的碼矢并為達到7500位，就被成功譯碼。當DE,SCRAMBLE_OVER從0跳變到1時，表明解擾結(jié)束，至此，譯碼工作全部完成，主控制器從DESCRAMBLE狀態(tài)跳到LOADTOWINDOW狀態(tài)。WINDOW，RD_ADDR，WRADDR，RVF，F(xiàn)AILS，CBSB等寄存器全部復位。用戶數(shù)據(jù)開始從DATAOUT管腳輸出。DONE信號在這里一直為0，當830位用戶數(shù)據(jù)全部輸出完畢，DONE信號被置1。圖310譯碼器譯出用戶數(shù)據(jù)38鐵道科學研究院碩士學位論文第四章歐洲標準應答曩地面舔分實現(xiàn)方案41應答所用FLT信號的參數(shù)在表11中我們介紹了歐洲標準應答器的主要參數(shù)，知道應答器信號是以FSK形式進行調(diào)制的。這里，我們給出應答器FSK信號的詳細指標能量傳輸頻率FP27095MHZ邏輯1FH4516MHZ邏輯0FL3951MHZ中心頻率FCFHFL24234MHZ200KHZ數(shù)據(jù)速率DR56448KBPS頻偏FDFNFL228224KHZ5調(diào)制指數(shù)1注意到這幾個參數(shù)之間的關系FA4516MHZ27095MHZ，6FP，6DR56448KHZ4516MHZL8FH8FL3951MHZ4516MHZ一56448KHZFHDR42FSK調(diào)制方案的實現(xiàn)421渭鑭方案的比較實現(xiàn)如41章節(jié)中參數(shù)的FSK調(diào)制信號的關鍵在于幾個不同頻率信號的產(chǎn)生，即FH、FL和DR?？紤]到它們之間存在一定的關系，故提出以下幾種方案。1、模擬混頻圖41模擬混頻獲得FSK參數(shù)39鐵道科學研究院碩士學位論文能量傳輸頻率是27095MHZ，經(jīng)過限流和熬形電路后，得到可以利用的時鐘信號。可以按圖41中所示的方法得到所需頻率。這種方法非常直接，但是缺點也很明顯。首先是模擬低通濾波器的設計，其系統(tǒng)函數(shù)要求下降很快，實現(xiàn)比較困難，因此幾個頻率的精度就很難保證；另外，乘法器和低通濾波器的使用，使得系統(tǒng)的響應時間比較長，功耗較大。此外，信號經(jīng)低通濾波器輸出后還需要一定的放大。2、利用本地時鐘震蕩器定制一個特殊頻率的晶振時鐘是最簡便的方法，如果本地晶振的頻率為31611M，那么就可以使用圖42中所示的方法方便地得到各種頻率。圖42使用本地時鐘獲得FSK參數(shù)這種辦法產(chǎn)生的FSK信號，頻率穩(wěn)定度高，實現(xiàn)電路簡單，功耗低，響應時間也很快。唯一的缺點是，由于本地時鐘獨立于車載設備，因此無法根據(jù)每臺機車的BTM天線信號作相應的調(diào)整。如果本地時鐘不準，或是因為溫度、干擾等原因產(chǎn)生時鐘的變化，會嚴重影響FSK信號的質(zhì)量。3、全數(shù)字調(diào)制方案因此，提出全數(shù)字的調(diào)制方案仍利用來自車載設備的27095M時鐘，利用高性能FPGA中的數(shù)字鎖相環(huán)產(chǎn)生7倍頻信號，再經(jīng)過分頻操作，得到所需的FSK參數(shù)。這種方案具有很高的實用性，將在下文中詳述。422關于喇DCMDIGITALCLOCKMANAGER是XINLIX公司的VIRTEXL