地鐵系統無線通信信號傳輸的抗干擾方案研究

楊烽坤

（中鐵第一勘察設計院集團有限公司通號院，陜西 西安 710000）

引言

鑒于無線通信手段的各方面優勢來著手分析研究，因為針對物理通信通路的依賴程度較低，大體上不能占用和耗費多少預算金額，故此獲得了多數行業應用領域的廣泛接納。以地鐵系統的無線通信相關裝備來講，因為列車運行過程中屬于時常進行即時位移的狀況，受周圍相關環境的制約比較明顯。加上各類設備阻擋效應及電流產生的電磁波干擾效應，地鐵系統無線通信發生信號中斷的狀況比較常見。因此在此類情況頻繁發生的前提下，針對相關網點的架設施工過程及天線的挑選等層面的領域內提出了更嚴格的相關技術規范和標準。

1 無線通信解決方案的概述

配合該通信系統的許用范圍的區間大小，通常能依照使用者的差異劃分為公用網絡無線通信解決方案及專用網絡無線通信解決方案兩類。當中地鐵系統中一般應用的為專用網絡無線通信解決方案，使用該類方案能夠第一時間了解地鐵運營過程的基本情況，獲得車廂內部發出的調度信號，且可以達成實時監控相關狀態的效果。地鐵系統無線通信系統不但具備較大的信息存儲量，還需要具備捕捉物體移動信息的強大功能。

2 2.4G 赫茲無線通信解決方案的現實傳送機理

為了實現確保相關部門在地鐵列車（見圖1）運營的整個進程中具備良好的抗干擾能力的目標，必須針對無線通信傳送機理實施深入的了解和充分的認識，研究其背后深層次的核心機理。從國內地鐵列車系統的無線通信領域來講，該系統的內在信道訪問原理直接針對傳送的信息數據形式帶來顯著的制約效應。鑒于信息通路具有特定的針對性，因此只是處于某個用戶使用該通路結束以后才可以與之達到真正意義上的脫離狀態。2.4G 赫茲無線通信解決方案能夠改善目前的信息通道訪問機理，配合特定的規范減輕載波監聽時的沖突現象。無論信息通道的工況怎樣，均可用優先級篩選來確保用戶有平等使用系統的權限。由現階段狀態來講，經過使用電腦網絡針對短波信號進行實時把控作業，能夠確保頻譜篩選解決方案可以在整體的地鐵系統網絡中表現出更有效的抗干擾效果，適合在地鐵列車的整個系統搭建過程中推廣。由抗干擾相關方案的工作機理來講，可以有效地控制跳頻及擴頻情況的發生，規避強電磁干擾現象的出現。尤其是在地鐵列車運行過程中，能夠依靠動態頻譜的方案補充頻譜空間的空間。

圖1 地鐵列車

除此以外，還需要更深層次的探索頻譜原理及信道造訪體系的各種內容，借助多維的運算措施來改進現階段的算法。詳細來講包含邊緣計算技術及綠色多單元集群技術等層面的數據信息，這種操作能夠提高整個系統相關數據信號的抗干擾能力[1]。在相關地鐵系統無線通信信號傳輸的抗干擾方案體系化的解決方案下，即使產生了非常顯著的疊加形式電磁波制約現象，也無法制約相關數據信息傳送的精準程度，規避導致嚴重的相關地鐵系統無線通信信號通信網絡癱瘓的狀況產生。

3 干擾地鐵列車無線通信網絡體系的制約因素

作為提高列車無線通信網絡體系無線通信品質的重要因素，需要在第一時間監督及把控干擾源的情況。在地鐵列車行駛的時程中，一直在快速行駛的進程中出現位移的狀況。因此，為了規避產生非常明顯的干擾影響狀況，一定要要把全方位多角度的途徑相關數據信息實行調整及處理。

3.1 電磁場制約因素

在地鐵列車高速行駛的過程中，因為地鐵列車的牽引系統及地鐵列車車廂內部廣播裝置的互相作用，通常會導致電磁場相互干擾的狀況。詳細來講，包含地鐵列車牽引系統工作電流數值的變化制約、回流及諧波現象（見圖2）制約地鐵列車行駛用的鋼材質軌道等。電磁場制約因素在某種程度上對于地鐵列車無線網絡通信的數據信號系統無線傳輸品質帶來比較嚴重的影響。

3.2 多徑制約因素

多徑干擾是指地鐵列車在隧道內運行的過程中能夠出現無線網絡數據信號的偏離反射現象，進而導致出現多徑制約的狀況，導致地鐵列車的無線網絡數據信號出現不穩定得現象。

3.3 相同頻率制約因素

圖2 諧波現象

外界其他無線通信裝置能夠為地鐵無線通信網絡體系造成相同頻率制約的風險，包含相關功率較大的Wi-Fi 裝置及bluetooth 技術裝置。上述的三類干擾因素屬于地鐵無線通信網絡系統中的諧波干擾因素，需要把該系統當作重點研究對象實行分析及探索。為了可以提高綜合抗干擾能力，還要求針對相關無線通信網絡裝置實行全方位調整，排除外界干擾因素。一般來講，挑選直接系列擴大頻率技術及跳頻擴大頻率等模式能夠行之有效地防止外界的不可預知干擾要素。由擴大頻率技術的方面來講，它能夠把少量的資源借助相關數據信息傳送的模式實行擴散。關于跳頻技術擴大頻率代碼系列，通常會借助其它的調制解決方案實行調整。因為各個頻道之間互相產生排斥的特性，因此在數據信號傳送的進程中，在遭到此類要素制約的過程中，全部傳送的數據信息就將出現失真的狀況，無法獲取真正有效的通信數據信息[2]。

4 達成基于通信的列車自動控制系統保護的解決措施

為了可以確切地完成處理無線網絡相關數據傳輸抗干擾的弊端，在真實使用作業的進程中要求把地鐵信號無線網絡傳輸體系的抗干擾關鍵因素找出來，進而使用行之有效的保護措施實施處置，針對一般抗干擾解決方案實行探析及研究。

4.1 降低乘客信息系統的制約因素

針對乘客信息系統產生的制約影響，通常狀況下會借助頻點阻隔及補空兩類模式達成相關功能。由頻點阻隔模式來講，一般情況下會借助把乘客信息系統及基于通信的列車自動控制系統分離的模式提升輸出頻率，進而規避某些外來數據信號擾動因素制約整個數據信息傳輸的工作效率；關于補空的模式，一般是由乘客信息系統的數據信息出發搞好處置。配合真實使用狀況，經相關工程技術人員研究得出補空模式具備比較大的實際運作性。但是從實際狀況來講，乘客信息系統具有比較多供應商，因此未能獲得行之有效的落實。針對這種情況，通常狀況下將借助調節頻率時段的模式來處理數據信號之間的沖突狀況，去除外界的相關數據信號擾動，規避造成非常嚴重的信號沖突狀況發生。

4.2 減少基站轉換乘進程中的頻率制約要素

由基站的區域排布來講，地鐵行駛隧道（見圖3）里面的開放性比較顯著。尤其是在基站轉換的時候，轉換數據信號將針對其它的無線通信附屬系統發出不一致的數據信號制約。在這種的狀況下，一般會使用主動且行之有效的解決方案來避免數據信號制約的狀況。

圖3 地鐵行駛隧道

4.2.1 針對信號頻率的辨別進程中的狀況

一般情況下會應用不一致類型的信號裝置設備針對無線網絡系統內部數據信息實行處置，唯有這種操作方式才可以降低相關數據信號制約狀況的產生；與此同時在實際作業進程中，除了使用相關數據信號頻率辨別的措施，還能夠使用相關數據信號對接的模式實施處置，該模式一般是把數據信號不同種類語言排布在各個區域，單項頻率單信號的輸送可以顯著降低信號擾動的現象。

4.2.2 假如二者之間的頻率基本保持相同的狀況

通常會借助挑選不一致類型的天線實行處置。此外，也能夠挑選不一致類型的列車實行地表通信措施。為了達到獲取更優異通信效果的目的，第一時間調節車載天線的合適角度。

4.3 抗擊非法外來網絡鏈接，去除無線攻擊的弊端

由無線網絡的特性來講，由于整個的開放度比較高，因此該狀況會產生某些無法控制的要素。在開放網絡的條件下，外界無線網絡極易遭到其它數據信號的制約，甚至還有可能導致非法外來網絡鏈接的狀況產生。因此要求借助嚴密的加密解決方案針對相關網絡體系實行保護，規避產生明顯的網絡癱瘓狀況[3]。在保護相關網絡搭建的進程中，一般會對服務集標識實施禁用，抵抗外界網絡的惡意攻擊。為了提高相關網絡系統的安全穩定性，一般還要設置介質訪問控制，以確定的電腦使用客戶名單來保障網絡系統內部運行的運行平穩及安全性。

4.4 防控多徑措施

伴隨著多徑措施的持續推廣，將導致列車與地表實行數據交換的過程中會產生非常明顯的無線網絡信號失真狀況，導致無線網絡通信網絡內部運行的平穩性非常不利。因此，一定要預先搞好相關網絡安全的防控工作，依照每種頻率的參數信息實行多子載波試驗，保障參數信息傳送的平穩性。此外，還應該注意周圍的數據信息制約要素，規避產生數據信息盜取的危險狀況。假如發生了參數信息傳輸進程中出現了遺失狀況，通常會借助數據信息接收基站的結合編碼實施數據恢復工作，唯只有這種情況才可以提高多徑措施的整體實際使用效率。

5 結束語

綜上所述，為了可以保障地鐵在安全平穩行駛中提高綜合的行駛效率，通常會通過基于通信的列車自動控制系統，對該系統實行技術化研究。在無線網絡數據傳送部分時常會遭到外界未知信號的制約及對抗，會導致相關參數信息的安全隱患。從國內區域內的地鐵線路來講，不同的城市之間的地鐵線路系統都存在比較明顯的差異。為了促使整體無線通信網路的平穩性及安全性得到相應的提高，還要求以標準化的解決方案來針對相關措施實行規范化管理。搞好地鐵系統無線通信信號傳輸網絡的數據參數開發工作，使該系統可以在平穩行駛的條件下達到實際使用的目的。