地铁系统无线通信信号传输的抗干扰方案研究

杨烽坤

（中铁第一勘察设计院集团有限公司通号院，陕西 西安 710000）

引言

鉴于无线通信手段的各方面优势来着手分析研究，因为针对物理通信通路的依赖程度较低，大体上不能占用和耗费多少预算金额，故此获得了多数行业应用领域的广泛接纳。以地铁系统的无线通信相关装备来讲，因为列车运行过程中属于时常进行即时位移的状况，受周围相关环境的制约比较明显。加上各类设备阻挡效应及电流产生的电磁波干扰效应，地铁系统无线通信发生信号中断的状况比较常见。因此在此类情况频繁发生的前提下，针对相关网点的架设施工过程及天线的挑选等层面的领域内提出了更严格的相关技术规范和标准。

1 无线通信解决方案的概述

配合该通信系统的许用范围的区间大小，通常能依照使用者的差异划分为公用网络无线通信解决方案及专用网络无线通信解决方案两类。当中地铁系统中一般应用的为专用网络无线通信解决方案，使用该类方案能够第一时间了解地铁运营过程的基本情况，获得车厢内部发出的调度信号，且可以达成实时监控相关状态的效果。地铁系统无线通信系统不但具备较大的信息存储量，还需要具备捕捉物体移动信息的强大功能。

2 2.4G 赫兹无线通信解决方案的现实传送机理

为了实现确保相关部门在地铁列车（见图1）运营的整个进程中具备良好的抗干扰能力的目标，必须针对无线通信传送机理实施深入的了解和充分的认识，研究其背后深层次的核心机理。从国内地铁列车系统的无线通信领域来讲，该系统的内在信道访问原理直接针对传送的信息数据形式带来显著的制约效应。鉴于信息通路具有特定的针对性，因此只是处于某个用户使用该通路结束以后才可以与之达到真正意义上的脱离状态。2.4G 赫兹无线通信解决方案能够改善目前的信息通道访问机理，配合特定的规范减轻载波监听时的冲突现象。无论信息通道的工况怎样，均可用优先级筛选来确保用户有平等使用系统的权限。由现阶段状态来讲，经过使用电脑网络针对短波信号进行实时把控作业，能够确保频谱筛选解决方案可以在整体的地铁系统网络中表现出更有效的抗干扰效果，适合在地铁列车的整个系统搭建过程中推广。由抗干扰相关方案的工作机理来讲，可以有效地控制跳频及扩频情况的发生，规避强电磁干扰现象的出现。尤其是在地铁列车运行过程中，能够依靠动态频谱的方案补充频谱空间的空间。

图1 地铁列车

除此以外，还需要更深层次的探索频谱原理及信道造访体系的各种内容，借助多维的运算措施来改进现阶段的算法。详细来讲包含边缘计算技术及绿色多单元集群技术等层面的数据信息，这种操作能够提高整个系统相关数据信号的抗干扰能力[1]。在相关地铁系统无线通信信号传输的抗干扰方案体系化的解决方案下，即使产生了非常显著的叠加形式电磁波制约现象，也无法制约相关数据信息传送的精准程度，规避导致严重的相关地铁系统无线通信信号通信网络瘫痪的状况产生。

3 干扰地铁列车无线通信网络体系的制约因素

作为提高列车无线通信网络体系无线通信品质的重要因素，需要在第一时间监督及把控干扰源的情况。在地铁列车行驶的时程中，一直在快速行驶的进程中出现位移的状况。因此，为了规避产生非常明显的干扰影响状况，一定要要把全方位多角度的途径相关数据信息实行调整及处理。

3.1 电磁场制约因素

在地铁列车高速行驶的过程中，因为地铁列车的牵引系统及地铁列车车厢内部广播装置的互相作用，通常会导致电磁场相互干扰的状况。详细来讲，包含地铁列车牵引系统工作电流数值的变化制约、回流及谐波现象（见图2）制约地铁列车行驶用的钢材质轨道等。电磁场制约因素在某种程度上对于地铁列车无线网络通信的数据信号系统无线传输品质带来比较严重的影响。

3.2 多径制约因素

多径干扰是指地铁列车在隧道内运行的过程中能够出现无线网络数据信号的偏离反射现象，进而导致出现多径制约的状况，导致地铁列车的无线网络数据信号出现不稳定得现象。

3.3 相同频率制约因素

图2 谐波现象

外界其他无线通信装置能够为地铁无线通信网络体系造成相同频率制约的风险，包含相关功率较大的Wi-Fi 装置及bluetooth 技术装置。上述的三类干扰因素属于地铁无线通信网络系统中的谐波干扰因素，需要把该系统当作重点研究对象实行分析及探索。为了可以提高综合抗干扰能力，还要求针对相关无线通信网络装置实行全方位调整，排除外界干扰因素。一般来讲，挑选直接系列扩大频率技术及跳频扩大频率等模式能够行之有效地防止外界的不可预知干扰要素。由扩大频率技术的方面来讲，它能够把少量的资源借助相关数据信息传送的模式实行扩散。关于跳频技术扩大频率代码系列，通常会借助其它的调制解决方案实行调整。因为各个频道之间互相产生排斥的特性，因此在数据信号传送的进程中，在遭到此类要素制约的过程中，全部传送的数据信息就将出现失真的状况，无法获取真正有效的通信数据信息[2]。

4 达成基于通信的列车自动控制系统保护的解决措施

为了可以确切地完成处理无线网络相关数据传输抗干扰的弊端，在真实使用作业的进程中要求把地铁信号无线网络传输体系的抗干扰关键因素找出来，进而使用行之有效的保护措施实施处置，针对一般抗干扰解决方案实行探析及研究。

4.1 降低乘客信息系统的制约因素

针对乘客信息系统产生的制约影响，通常状况下会借助频点阻隔及补空两类模式达成相关功能。由频点阻隔模式来讲，一般情况下会借助把乘客信息系统及基于通信的列车自动控制系统分离的模式提升输出频率，进而规避某些外来数据信号扰动因素制约整个数据信息传输的工作效率；关于补空的模式，一般是由乘客信息系统的数据信息出发搞好处置。配合真实使用状况，经相关工程技术人员研究得出补空模式具备比较大的实际运作性。但是从实际状况来讲，乘客信息系统具有比较多供应商，因此未能获得行之有效的落实。针对这种情况，通常状况下将借助调节频率时段的模式来处理数据信号之间的冲突状况，去除外界的相关数据信号扰动，规避造成非常严重的信号冲突状况发生。

4.2 减少基站转换乘进程中的频率制约要素

由基站的区域排布来讲，地铁行驶隧道（见图3）里面的开放性比较显著。尤其是在基站转换的时候，转换数据信号将针对其它的无线通信附属系统发出不一致的数据信号制约。在这种的状况下，一般会使用主动且行之有效的解决方案来避免数据信号制约的状况。

图3 地铁行驶隧道

4.2.1 针对信号频率的辨别进程中的状况

一般情况下会应用不一致类型的信号装置设备针对无线网络系统内部数据信息实行处置，唯有这种操作方式才可以降低相关数据信号制约状况的产生；与此同时在实际作业进程中，除了使用相关数据信号频率辨别的措施，还能够使用相关数据信号对接的模式实施处置，该模式一般是把数据信号不同种类语言排布在各个区域，单项频率单信号的输送可以显著降低信号扰动的现象。

4.2.2 假如二者之间的频率基本保持相同的状况

通常会借助挑选不一致类型的天线实行处置。此外，也能够挑选不一致类型的列车实行地表通信措施。为了达到获取更优异通信效果的目的，第一时间调节车载天线的合适角度。

4.3 抗击非法外来网络链接，去除无线攻击的弊端

由无线网络的特性来讲，由于整个的开放度比较高，因此该状况会产生某些无法控制的要素。在开放网络的条件下，外界无线网络极易遭到其它数据信号的制约，甚至还有可能导致非法外来网络链接的状况产生。因此要求借助严密的加密解决方案针对相关网络体系实行保护，规避产生明显的网络瘫痪状况[3]。在保护相关网络搭建的进程中，一般会对服务集标识实施禁用，抵抗外界网络的恶意攻击。为了提高相关网络系统的安全稳定性，一般还要设置介质访问控制，以确定的电脑使用客户名单来保障网络系统内部运行的运行平稳及安全性。

4.4 防控多径措施

伴随着多径措施的持续推广，将导致列车与地表实行数据交换的过程中会产生非常明显的无线网络信号失真状况，导致无线网络通信网络内部运行的平稳性非常不利。因此，一定要预先搞好相关网络安全的防控工作，依照每种频率的参数信息实行多子载波试验，保障参数信息传送的平稳性。此外，还应该注意周围的数据信息制约要素，规避产生数据信息盗取的危险状况。假如发生了参数信息传输进程中出现了遗失状况，通常会借助数据信息接收基站的结合编码实施数据恢复工作，唯只有这种情况才可以提高多径措施的整体实际使用效率。

5 结束语

综上所述，为了可以保障地铁在安全平稳行驶中提高综合的行驶效率，通常会通过基于通信的列车自动控制系统，对该系统实行技术化研究。在无线网络数据传送部分时常会遭到外界未知信号的制约及对抗，会导致相关参数信息的安全隐患。从国内区域内的地铁线路来讲，不同的城市之间的地铁线路系统都存在比较明显的差异。为了促使整体无线通信网路的平稳性及安全性得到相应的提高，还要求以标准化的解决方案来针对相关措施实行规范化管理。搞好地铁系统无线通信信号传输网络的数据参数开发工作，使该系统可以在平稳行驶的条件下达到实际使用的目的。