城市軌道交通通信系統(tǒng)干擾共存問題的研究

馮琳 金翠辰

摘要：對(duì)于軌道交通通信以及控制過程中，一直以來都是比較難以進(jìn)行攻克的難點(diǎn)就是無線通信信號(hào)的穩(wěn)定性，無線通信系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)覆蓋以及自身抗干擾能力在一定程度上是保證軌道交通無線通信系統(tǒng)服務(wù)的重要依據(jù)。通過相關(guān)研究可知，應(yīng)該利用相對(duì)來說比較先進(jìn)的科學(xué)手段以及技術(shù)，只有這樣才能促進(jìn)軌道交通無線通信具有暢通性，同時(shí)還能提高列車的穩(wěn)定性，對(duì)其安全運(yùn)行發(fā)揮著不可忽視的作用。

關(guān)鍵詞：軌道交通；信息；覆蓋；干擾問題；分析

由于現(xiàn)階段我國4G無線通信網(wǎng)絡(luò)逐漸得到大幅度普及，所以導(dǎo)致我國移動(dòng)通信業(yè)界逐漸關(guān)注用戶在通信過程中的質(zhì)量優(yōu)化，但對(duì)于高鐵以及城市軌道交通，在一定程度上代表用戶通信質(zhì)量，為了能夠?qū)壍澜煌ㄍㄐ畔到y(tǒng)中出現(xiàn)的無信號(hào)覆蓋問題進(jìn)行解決，處理好干擾共存問題，才是本文進(jìn)行研究的主要目的。

1 研究背景

一是高鐵自身存在高度以及經(jīng)濟(jì)和環(huán)保等特征，是對(duì)城市之間的交通問題進(jìn)行有效處理的重要手段。現(xiàn)階段由于我國時(shí)速能夠達(dá)到二百公里以上的相關(guān)高度鐵路里程已經(jīng)進(jìn)一步接近為一萬三千公里，結(jié)合我國鐵路網(wǎng)的長期規(guī)劃可知，到二零一五年底，我國將會(huì)建成四十二條高速鐵路客運(yùn)專用線，并且基本上已經(jīng)是實(shí)現(xiàn)了“四縱四橫”的快速客運(yùn)交通網(wǎng)絡(luò)的骨架，其總里程已經(jīng)是超過了一萬六千公里，一直到二零二零年，我國時(shí)速在二百公路每小時(shí)的高速鐵路將會(huì)超過三千公里。

二是地鐵主要是根據(jù)其便捷和載量大等方面的特點(diǎn)，已經(jīng)是成為了解決城市交通問題主要的手段之一。預(yù)計(jì)到二零二零年，北京市的軌道交通通車?yán)锍虒?huì)達(dá)到一千千米。通過相關(guān)報(bào)道得出，在二零一三年北京地鐵的最新數(shù)據(jù)顯示得出，伴隨著地鐵線路增加以及結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，現(xiàn)如今乘坐地鐵的人數(shù)在不斷的進(jìn)行著增加，在三月八日當(dāng)天已經(jīng)是超過了以百萬人，三月上旬的日均客運(yùn)量已經(jīng)是達(dá)到了八百三十八萬七千六百六十一人，比二零一二年的時(shí)候增加了百分之二十四點(diǎn)八四，然而九號(hào)線則是增加了百分之八百四十九點(diǎn)一，日均的客運(yùn)量已經(jīng)是達(dá)到了二十六萬人次，而六號(hào)地鐵的日均客運(yùn)量則是超過了四十二萬，一號(hào)線為一百五十萬，最小的運(yùn)營間隔是在二分零五秒。

2 于軌道交通的CBTC網(wǎng)絡(luò)通信的分析

2.1 軌道交通的CBTC通信的系統(tǒng)

針對(duì)于軌道交通的CBTC的系統(tǒng)而言，主要是為通信的移動(dòng)閉塞系統(tǒng)，所負(fù)的責(zé)任便是對(duì)軌道交通進(jìn)行自我保護(hù)以及運(yùn)行和監(jiān)控等方面的功能，在此之外，軌道交通的CBTC系統(tǒng)是否可以正常的運(yùn)行，將會(huì)直接的去關(guān)系到軌道交通的安全以及穩(wěn)定。現(xiàn)如今在我國最近的幾年來，我國軌道交通事業(yè)已經(jīng)是得到了快速的發(fā)展，然而其軌道交通的CBTC系統(tǒng)主要是憑借著自身的信息輸送量大以及傳輸速度快等方面的特點(diǎn)已經(jīng)是在目前我國軌道交通軌道之中得到了較為廣泛的應(yīng)用。之所以軌道交通的CBTC系統(tǒng)具有著能夠滿足軌道交通運(yùn)行過程中的實(shí)際需求，主要是因?yàn)檐壍澜煌–BTC系統(tǒng)可以更好的去保證2.4GHz工作段可以不間斷的雙向通信所導(dǎo)致。

2.2 移動(dòng)WiFi的通信系統(tǒng)

目前在我國的很對(duì)軌道交通網(wǎng)絡(luò)之中，通過采用移動(dòng)WiFi通信能夠更好的去實(shí)現(xiàn)無線信號(hào)傳輸?shù)那闆r是比較常見的，通常情況下，WiFi設(shè)備是較為應(yīng)用到軌道交通的信號(hào)傳輸之中，其進(jìn)行傳輸也是可以更好的去實(shí)現(xiàn)軌道交通特定移動(dòng)信號(hào)的通信，因此現(xiàn)如今在我國很多的軌道交通之中也是可以更好的去實(shí)現(xiàn)4G通信也是應(yīng)用這個(gè)設(shè)備進(jìn)行實(shí)現(xiàn)的。

3 干擾的原理以及仿真方法分析

3.1 干擾原理

所謂的移動(dòng)通信系統(tǒng)而言，所傳播的載體主要是為無線電波，然而無線電波傳播也是存在著一定的特性，從直接的決定了在通信的時(shí)候?qū)?huì)受到外界比較多因素的影響，例如鄰頻干擾以及互調(diào)干擾和阻塞干擾等網(wǎng)絡(luò)頻段規(guī)劃的時(shí)候，一般情況下主要是關(guān)注同頻干擾以及臨頻干擾兩種較為典型場景之下的干擾，具體一點(diǎn)而言，所謂的同頻干擾主要是為干擾信號(hào)的工作頻段以及所使用的信號(hào)工作頻段是相同的，然而其干擾的連同信號(hào)將會(huì)被接收器進(jìn)行介紹，要是不能夠有效的將其干擾的信號(hào)進(jìn)行過濾掉，那么將會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)比較嚴(yán)重的通信質(zhì)量。例如針對(duì)手機(jī)用戶來說，將會(huì)出現(xiàn)掉話或者是沒有辦法可以建立起正常的呼叫連接等方面的問題。然而所謂的同頻干擾較為常用的抗干擾的方法主要是借助于技術(shù)將其通信系統(tǒng)的頻率上進(jìn)行錯(cuò)開，以及使用不同的正交碼將其通信系統(tǒng)在碼字上進(jìn)行錯(cuò)開，然而對(duì)于臨頻的干擾而言，主要是將其工作在相鄰頻段的兩個(gè)通信的系統(tǒng)，因?yàn)槠涓髯园l(fā)射機(jī)以及接收機(jī)的性能不理想所導(dǎo)致出現(xiàn)的干擾。

3.2 干擾問題的研究方法分析

3.2.1 理論分析

對(duì)于理論分析的方法而言，主要是指利用和所研究通信系統(tǒng)相關(guān)的一些數(shù)學(xué)模型，并且一個(gè)有關(guān)的數(shù)學(xué)理論以及方法，對(duì)其通信系統(tǒng)中一類或者是幾類性能指標(biāo)進(jìn)行估算的一個(gè)過程，同時(shí)針對(duì)于理論分析的方法而言，主要是應(yīng)用到尋找提高通信系統(tǒng)某一些性能方面的算法，或者是去探究通信系統(tǒng)中某一些性能指標(biāo)的理論極限情況。一般情況下，為了能夠降低數(shù)學(xué)分析所存在著的復(fù)雜程度，理論分析的方法通常情況下將會(huì)對(duì)實(shí)際過程中所涉及到的系統(tǒng)模型以及研究條件等進(jìn)行相應(yīng)的簡化。雖然是簡化處理能夠時(shí)期分析人員將研究的精力放到所關(guān)心的主要問題上，但是針對(duì)于這些理論而言，通常情況下將會(huì)導(dǎo)致理論分析所的出來的性能以及實(shí)踐采用這項(xiàng)技術(shù)間具有著相應(yīng)的差異。

3.2.2 系統(tǒng)級(jí)的仿真方法分析

針對(duì)于系統(tǒng)級(jí)仿真的方法而言，通常情況下主要是借助于計(jì)算機(jī)輔助從而去模擬整個(gè)通信系統(tǒng)的工作，使其能夠得出所關(guān)心的通信性能直接指標(biāo)。系統(tǒng)級(jí)仿真一般情況下是需要擬建通信的軟件仿真平臺(tái)，然而對(duì)于仿真平臺(tái)而言在本質(zhì)上便是一個(gè)大的計(jì)算機(jī)，其輸入主要是描述所關(guān)注的通信場景的參數(shù)，例如射頻指標(biāo)等，其輸出所關(guān)注的性能便是為指標(biāo)的最終統(tǒng)計(jì)結(jié)果，例如系統(tǒng)的時(shí)延等。對(duì)于所謂的仿真平臺(tái)而言，其主要是可以分為動(dòng)態(tài)的仿真平臺(tái)和靜態(tài)的仿真平臺(tái)。所謂的動(dòng)態(tài)仿真平臺(tái)主要是一種較為完整去考慮通信系統(tǒng)的運(yùn)行過程中的流程，其連續(xù)細(xì)致的逐時(shí)隙模擬通信的工作，并且自身的結(jié)果也是十分的準(zhǔn)確，但是其放在的時(shí)間開銷相對(duì)來說比較大，通常情況下主要是英語在模擬單系統(tǒng)的性能。要使其模擬模擬系統(tǒng)之間所存在著干擾的問題，那么為了能夠更好的減少時(shí)間，必須要將其運(yùn)行的流程進(jìn)行相

應(yīng)的簡單，并不會(huì)考慮到時(shí)隙工作的程序，這樣便是所謂的靜態(tài)仿真平臺(tái)。

4 針對(duì)于軌道交通場景下的通信系統(tǒng)模型分析

針對(duì)于軌道交通的CBTC通信系統(tǒng)而言，通常情況下主要是存在立車上車載天線AV一直到軌道旁AP的上行鏈路、軌道旁AP一直到列車上車載天線的下行鏈路兩條無線的鏈路，然而針對(duì)于移動(dòng)WiFi的通信而言，主要是需要能夠保證在24GHz的頻率，這樣便需要能夠和CBTC通信系統(tǒng)存在著同頻干擾方面的問題，然而在軌道交通之中所采用的移動(dòng)WiFi通信連接網(wǎng)絡(luò)之中的人增多時(shí)候，將會(huì)出現(xiàn)比較多的信號(hào)鏈路，對(duì)于這些而言將會(huì)直接的影響到CBTC通信系統(tǒng)的正常運(yùn)行。在此之外在軌道交通之中的CBTC通信系統(tǒng)以及移動(dòng)WiFi通信系統(tǒng)采用了相同的傳輸信號(hào)時(shí)候，也將會(huì)存在著相互競爭同一個(gè)信道的情況，最終將會(huì)對(duì)CBTC的通信系統(tǒng)正常通信帶來直接的影響，并且也時(shí)將會(huì)導(dǎo)致軌道交通運(yùn)行安全的問題出現(xiàn)。因此介于移動(dòng)WiFi通信系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行安裝固定的特點(diǎn)，主要是可以采取隨機(jī)方式從而進(jìn)行模擬實(shí)現(xiàn)中車廂內(nèi)的用戶分布情況，并且結(jié)合其分布情況可以建立起車廂內(nèi)用戶的分布模型，根據(jù)其模型可以得出車廂內(nèi)的WiFi通信系統(tǒng)的傳播模型和隧道內(nèi)的WiFi通信系統(tǒng)的傳播模型。

5 結(jié)論

對(duì)軌道交通通信系統(tǒng)中覆蓋及干擾共存相關(guān)問題的研究還存在很多的方面，隨著軌道交通的發(fā)展和移動(dòng)便攜式設(shè)備的不斷更新，還會(huì)出現(xiàn)更多的干擾問題。本文僅是對(duì)一種共存干擾進(jìn)行了分析，對(duì)于設(shè)備及系統(tǒng)的研究還不夠深入，希望在接下來的工作中能夠初步研究和解決。

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