摘要：车地通信是列车连通世界的桥梁。在信息化的轨道交通运营与管理中,采用无线传输的点式应答器以及基于通信的列车控制系统担负着列车与地面之间的数据传输工作。应答器报文的安全可靠传输对保障列控系统安全十分重要。随着列车运行速度的逐步提升,现有应答器报文传输难以保障列车在更高运行速度下的传输质量。此外,现有的CBTC数据传输系统采用冗余结构设计,提高了CBTC系统可靠性的同时导致了高昂的采购与运营成本。喷泉码及其衍生技术作是近年来提出的先进信道编码技术,可以为解决以上问题提供解决思路。此外,喷泉码及其衍生技术本身尚有需要改进与研究的问题。因此,采用喷泉码的车地无线通信系统设计与传输优化技术研究具有重要的理论意义和现实意义。本文以数字喷泉码这一传输优化关键技术为研究基础,以不等保护喷泉码以及分布式喷泉码这两项喷泉码衍生技术为研究着力点,以车地无线通信系统中点式传输设备以及连续式传输系统为应用对象。本文完成了以下研究工作：首先,本文针对现有不等保护喷泉码算法的缺点进行算法改进与创新,提出了一种拓展窗口喷泉码的改进算法。新算法性能更为优异,可以在不影响重要信息保护性能的情况下,将次要信息的BER降低两个数量级。其次,本文设计了一种采用不等保护喷泉码技术的应答器报文编码方法,并通过仿真验证了方法的可行性。新方法能够保证列车以更高速度通过应答器作用区时,依然能够保证报文数据的可靠传输。此外,本文通过采用与或树数学分析方法,结合算法的构造,推导出复制窗口不等保护算法中各类数据的译码失败概率迭代公式。弥补了该算法提出者未完成的研究工作。从数学角度为采用不等保护喷泉码用作应答器报文编码方案提供理论支撑。最后,本文设计了一种采用分布式喷泉码的CBTC数据传输系统,给出系统的实施方案并进行可行性研究,新的方案不仅可以减少运营成本,还可以借助冗余结构提高系统的传输性能。本文对所设计的系统进行了验证性仿真,验证了方案的可行性。