地鐵車地?zé)o線通信的干擾范文

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1無線信道的劃分

1.1CBTC系統(tǒng)中的同頻干擾分析同頻干擾是指有用無線電波信號與外界無線電波信號采用同一頻率，外界電波會影響接收機(jī)對有用信號的接收，從而產(chǎn)生的干擾。IEEE802.11系列標(biāo)準(zhǔn)的MAC層引入了載波偵聽多路接入/碰撞避免(CarriersenseMultipleAccesswithCollisionAvoidance，CSMA/CA)機(jī)制來解決這一問題。由CSMA/CA的特性可以知道，當(dāng)多個站點同時占用相同信道工作時，信道上一次只能發(fā)送一個數(shù)據(jù)幀，這時各個站點在發(fā)送數(shù)據(jù)幀前就需要經(jīng)歷幀間隔時間和后退時間，有可能是經(jīng)過多次的后退才能發(fā)送，這就會導(dǎo)致數(shù)據(jù)幀的發(fā)送具有一定的延時，另外，幀傳送前雖然延遲隨機(jī)時間但還是可能發(fā)生碰撞，而當(dāng)沖撞發(fā)生又偵測不出來時，此時傳送的幀就會漏失掉，導(dǎo)致丟包。比如地鐵中使用的PIS系統(tǒng)(旅客信息系統(tǒng))，它是向乘客提供信息服務(wù)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)車地通信采用無線方式，無線頻段采用IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)中的2.4GHz或者5.8GHz，當(dāng)PIS和CBTC系統(tǒng)占用相同信道時，會導(dǎo)致數(shù)據(jù)包的碰撞，CBTC工作站發(fā)送數(shù)據(jù)幀也會產(chǎn)生延時和丟包，影響了吞吐量。這就是PIS對CBTC系統(tǒng)造成同頻干擾的一個重要原因。

1.2CBTC系統(tǒng)中的鄰道干擾分析鄰道干擾簡言之就是相鄰信道功率落入接收機(jī)信道頻率范圍內(nèi)造成的干擾，在這種情況下，802.11系統(tǒng)的RF子系統(tǒng)(射頻系統(tǒng))與數(shù)字濾波器的設(shè)計可能對AP或基站的性能造成極大影響。如當(dāng)CBTC系統(tǒng)的WLAN和PIS系統(tǒng)的WLAN使用相鄰信道，或信道中心頻率間隔小于5MHz的時候會有一部分信道重疊，所以信號之間會產(chǎn)生影響，這個就是鄰道干擾對CBTC無線通信系統(tǒng)的影響。信道越接近，重疊的部分越大，影響越嚴(yán)重；反之，信道越遠(yuǎn)，重疊的部分越少，影響越小。

2.CBTC系統(tǒng)中無線干擾的處理辦法

針對上述理論分析的結(jié)果結(jié)合實際應(yīng)用中主要的幾種干擾來源提出了以下解決方案：

(1)加強(qiáng)對非行車用通信系統(tǒng)的建設(shè)管理由于采用無線局域網(wǎng)技術(shù)的CBTC車地通信過程會受到其他采用相同頻段無線電波的干擾。并且如果干擾源位于列車運行的切換處時，將對CBTC車地通信過程的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)增大。所以要加強(qiáng)對非行車用通信系統(tǒng)管理，主要是指移動、聯(lián)通等手機(jī)運營商，應(yīng)對其整個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的布局進(jìn)行合理規(guī)劃，特別對在地鐵隧道空間內(nèi)的安置的可能出現(xiàn)車地漫游切換點附近設(shè)備，并應(yīng)禁止架設(shè)其他任何類型的通信的發(fā)射和接收設(shè)備。

(2)合理選擇無線頻段由于CBTC無線通信系統(tǒng)采用了IEEE802.11g系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)中開放的2.4GHz頻段，造成了或多或少的受到來自系統(tǒng)外的干擾，如若CBTC系統(tǒng)選用5.8GHz的頻段的傳輸數(shù)據(jù)速率不僅較2.4GHz的頻段快，而且可用的資源較多，僅僅是需要向國家無線電管理委員會申請有償使用?？紤]到CBTC中車地?zé)o線通信系統(tǒng)，傳輸數(shù)據(jù)少，占用無線帶寬資源較少，但安全等級高，有理由投資部分成本使其應(yīng)用5.8GHz頻段，這樣可以最大程度地解決干擾問題，保證地鐵的行車安全。如若因為某些特定原因CBTC車地?zé)o線通信系統(tǒng)必須使用IEEE802.11g系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)中開放的2.4GHz頻段，可以建議其它使用同頻段的地鐵通信系統(tǒng)如PIS系統(tǒng)改為使用5.8GHz的頻段。

(3)提高有用信號發(fā)射頻率或降低干擾信號發(fā)射頻率在干擾源與CBTC車地?zé)o線通信系統(tǒng)所采用信道間隔相同，即信道重疊部分相同的條件下，CBTC車地?zé)o線通信系統(tǒng)受干擾的影響取決于信號發(fā)射功率。當(dāng)有用信號發(fā)射功率提高時，干擾的影響逐漸減?。环粗?，當(dāng)干擾發(fā)射功率提高時，干擾的影響逐漸增大，所以首先應(yīng)在確保地鐵乘客手機(jī)通話質(zhì)量的前提下，降低各手機(jī)運營商信源的發(fā)射功率。以及在保證地鐵運行安全的前提下降低其它相同頻段通信系統(tǒng)的發(fā)射功率，來盡可能的減少干擾的影響?；蛘逤BTC車地?zé)o線通信系統(tǒng)應(yīng)該在2.4GHz頻段允許的范圍內(nèi)，提高AP天線的發(fā)射功率。地鐵中的PIS系統(tǒng)也采用2.4GHz，并且不間斷地向旅客提供列車到達(dá)預(yù)告、換乘車次等與乘車有關(guān)的信息，對CBTC車地?zé)o線通信系統(tǒng)來說，PIS屬于車載干擾。車載干擾的影響是比較嚴(yán)重的，提高CBTC車地?zé)o線通信系統(tǒng)信號設(shè)備的發(fā)射功率可以有效地克服這一問題。另外，采用AP定向天線、降低接收機(jī)靈敏度等方法，都可達(dá)到增強(qiáng)有用信號、減弱干擾信號的效果，從而提高了信噪比，最終實現(xiàn)抗干擾的目的。

(4)其它建議在優(yōu)化頻段和提高發(fā)射功率的基礎(chǔ)上還可以通過AP的冗余部署來防止系統(tǒng)的性能下降，提高傳輸?shù)男旁氡?。任何軌旁AP故障都可能導(dǎo)致系統(tǒng)性能下降。為避免AP故障引發(fā)系統(tǒng)性能降級，軌旁AP的部署間距可以考慮設(shè)計小于AP的覆蓋半徑，這樣即使單個AP(X)出現(xiàn)故障，相鄰2個AP(X-1)和AP(X+1)的信號依然能覆蓋到AP(X)的空缺范圍，保障無線信號連續(xù)不中斷。

3.總結(jié)

車地?zé)o線通信傳輸?shù)目垢蓴_措施還很多，以上只是對其中的一些主要方面進(jìn)行了闡述，具體在各個城市的軌道交通建設(shè)中，各個系統(tǒng)由于構(gòu)成不同所采用的方法可能都不盡相同但作為抗干擾技術(shù)發(fā)展的一個方向，此項研究會一直繼續(xù)下去，并且在不斷地提出新的抗干擾措施。未來除了集中在頻率的規(guī)劃干擾的主動避讓以及軟件更新上，將大力研究發(fā)展在硬件上的器件抗干擾技術(shù)?？傊踩珕栴}永遠(yuǎn)是無線網(wǎng)絡(luò)不可忽視的技術(shù)難點，也是地鐵安全所要考慮的重大問題之一。

作者：韓正洲單位：天津地鐵建設(shè)發(fā)展有限公司