淺析移動閉塞信號系統的無線抗干擾措施

邊興悅

【摘要】隨著各個城市軌道交通大規模的建設與開通，移動閉塞信號系統也被越來越多的成功運用。由于目前各大信號系統供貨商所提供的移動閉塞信號系統車地通信方式，都是基于2.4G無線開放頻段進行無線傳輸的，因此如何實現移動閉塞信號系統的無線抗干擾措施也將是一個越來越重要的課題。

【關鍵詞】移動閉塞信號系統 2.4G無線開放頻段 802.11 無線專用協議 抗干擾

1移動閉塞信號系統車地通信的無線傳輸方式

目前移動閉塞信號系統車地通信大體存在兩種無線傳輸方式：一種是利用2.4G無線開放頻段，基于802，11g無線通信協議進行傳輸；另一種是利用2.4G無線開放頻段，采用專用或私用的無線傳輸協議進行傳輸。

1.1利用2.4G無線開放頻段，基于802，11g進行無線傳輸

此種方式下，信號系統的數據通信子系統基于開放的業界標準，有線通信部分采用IEEE802.3以太網標準，無線通信部分采用先進的WLAN技術——IEEE802.11g標準，最大程度地采用現成的成熟設備。數據通信子系統體系結構框圖如圖1所示。

同時利用譯碼技術，確保與安全相關的子系統間采用故障－安全方式交換信息。利用OFDM（正交頻分復用）擴頻技術，確保移動閉塞車地通信數據抗干擾地傳輸，尤其在站臺和室外區域。而且，冗余的結構可避免通信系統設備的單點故障。另外，靈活的倒換機制，在列車行進過程中，可確保軌旁設備的平滑切換。

車地通信無線傳輸只是用2.4G無線開放頻段的一個信道。如圖2所示，其采用2.4G的第一個信道。

此種方式下，移動閉塞信號系統車地通信的無線傳輸媒介，一般采用波導管與開放式天線。目前在國內有實施項目的供貨商有德國西門子、法國阿爾斯通、意大利安薩爾多等知名信號廠商。

1.2利用2.4G無線開放頻段，采用專用或私用的無線傳輸協議

此種方式下無線傳輸的頻段依然利用2.4G無線開放頻段，采用的車地無線傳輸與WLAN等系統不同，其通過空間傳播的信息不是基于IP地址的。每個裝備ATC的列車在系統中均有其獨一無二的列車和車廂編號，確保在區域和車載ATC間可靠傳送ATC數據包。這也有助于加強無線系統的抗干擾性，從而更好地抵抗外界系統干擾。

其選擇DSSS（直序序列擴頻）調制。抗干擾是擴頻通信主要特性之一，比如信號擴頻寬度為100倍，窄帶干擾基本上不起作用，而寬帶干擾的強度降低了100倍，如要保持原干擾強度，則需加大100倍總功率，這實質上是難以實現的。因信號接收需要擴頻編碼進行相關解擴處理才能得到，所以即使以同類型信號進行干擾，在不知道信號的擴頻碼的情況下，由于不同擴頻編碼之間的不同的相關性，干擾也不起作用。

其車地無線傳輸方式廣泛采用漏纜或定向天線。雖然沒有一個無線系統能夠完全抵御相同頻段下的一個超強信號的干擾，但是采用漏纜時（如在隧道內或者開放空間內），這類系統可提供更強的抗干擾能力。

在國內按照這種方式進行項目實施的信號廠商目前僅有美國的龐巴迪公司。

其車地通信設備構成原理如圖3所示。

2目前對移動閉塞信號系統的最大無線干擾源

伴隨城市服務功能的不斷增強，普通市民對出行過程中服務功能要求也愈發提高。目前各個大中城市中，分別開通了基于聯通、移動、電信等國內大型電信運營商的3G通信服務及城市無線上網覆蓋（含WIFI或WLAN）。在某些城市中這些3G通信服務及無線上網覆蓋（含WIFI或WLAN），也被引入地鐵或輕軌等城市軌道交通基礎設施中。由于那些3G轉WIFI功能的便攜無線路由設備或基于WLAN的無線上網覆蓋設備也采用2.4G無線開放頻段，這使得城市軌道交通所采用的移動閉塞信號系統必須面對這些強大的外界干擾源并采取一定的抗干擾措施。

3移動閉塞信號系統可采取的無線抗干擾措施

移動閉塞信號系統可采用的無線抗干擾措施大體有以下幾種方式：

首先，可采用專用的5.8G無線頻段，5.8G無線頻段是一個目前可以使用的無線專用頻段，但是使用該頻段須經過國家無線電管理部門的專門批復。僅從技術角度講，2.4GHz頻段已經被到處使用，采用5GHz-6.5GHz的頻帶可以讓信號系統的車地無線通信具有更少沖突的優點。然而，高載波頻率也帶來了負面效果。該頻段幾乎被限制在直線范圍內使用；由于該頻段的無線電波更容易被吸收，也導致它不能像2.4G無線開放頻段傳播的那樣遠。這使得在地鐵或輕軌這種彎道較多的城市軌道交通系統工程中必須使用更多的無線接入點。目前市面上針對5.8G頻段開發的無線傳輸設備也較少，如果各大信號系統供貨商考慮采用此頻段，也將會使他們面臨大規模增加成本的巨大壓力，進而導致地鐵信號系統投資規模的增加。

其次，各個城市軌道交通的運營商在進行聯通、移動、電信等國內大型電信運營商的無線公網引入時，可考慮只引入語音通話和短信服務，暫不引進3G通信服務及城市無線上網覆蓋（含WIFI或WLAN）。但是這種做法，從某種程度上會給城市軌道交通所產生的社會效益產生一定的負面影響。

4綜述

無論各大信號系統供貨商所提供的移動閉塞信號系統是基于何種無線傳輸方式，面臨何種的無線干擾問題，各個城市的地鐵與輕軌等城市軌道交通系統應首先保證其便利廣大市民行車出門的主要社會效益及功能，只有在此社會效益及功能得到滿足的前提下，才能考慮引入其他諸如3G通信服務及城市無線上網覆蓋（含WIFI或WLAN）等有特色的人性化服務，從而促進城市社會及經濟的發展。