探究地铁信号系统无线通信传输抗干扰技术孙彦明

探究地铁信号系统无线通信传输抗干扰技术孙彦明

孙彦明

孙彦明

身份证号码：23212619890211XXXX黑龙江省哈尔滨市150000

摘要：由于无线通信具有成本低、传播空间不依赖物理线路以及可扩展性强等特点得到了广泛应用，地铁上的无线通信设备由于受到列车的移动改变而受到周围环境的影响，并且大多数情况下，车体和轨道是密集的钢结构，一些车段受到了大型设备的阻挡，列车电机在启动的瞬间产生的电压都会对无线信号起到干扰作用。鉴于此，本文就地铁信号系统无线通信传输抗干扰技术展开探讨，以期为相关工作起到参考作用。

关键词：地铁；信号系统；无线通信；抗干扰；分析

前言

车地无线通信网络的作用主要就是将与列车行驶有关的信息及时的传递到车站或者控制中心，确保实现控制中心与列车的数据交流，这样就能促进控制中心能够及时的了解地铁的运行状况，避免地铁在运行过程中出现安全事故。因此，就应合理的设计和运用车地无线通信方案，确保信息数据传递的安全性和可靠性，避免不安全事故的发生，切实的保障人们的出行安全。

1.地铁车地无线通信概述

通过对地铁车地无线通信概述的分析与了解，可在一定程度上有效的帮助我们实现车地无线通信系统应用性能的合理优化，确保提高该系统的运行可靠性，不断的向地铁运行提供更多安全可靠信号，保证地铁的安全稳定运行。下面，就针对地铁车地无线通信概述展开具体的分析与讨论。车地无线通信系统是在乘客信息系统的发展基础上演变而来的。其中，乘客信息服务系统主要就是通过组播的方式将信息下发到线路播控中心，并通过广播和寻址功能，将特定的信息发送到指定的列车，这样就能实现数据信息的有效传递。而视频监控系统能够实现对车辆运行的监控，并将监控到的信息发送到服务器中，这样列车员就能在驾驶室的终端看到相应的车辆行驶路线。而车地无线通信系统的使用，不仅可以实现数据的双向传输，而且还能在一定程度上满足数据传输的带宽需求，提高图像呈现的清晰度。因此，车地无线通信系统就具备以下几种特点：①在地铁运行期间，可以实现无线网络的线状覆盖，且能确保通讯系统切换的及时性和可靠性，这样就能避免信号在传输的过程中出现中断的情况。②地铁一般都在隐蔽且狭小的空间运行，而地铁车地无线通信系统的使用一般需要使用较多的设备。因此，在使用该系统时，就应统一调整设备的频率，避免造成信号相互干扰的情况。③地铁的车载机柜设备所存放的空间一般都有限，而列车行驶的空间又较为狭小，列车在行驶的过程中还会受到温度、振动以及电磁环境的影响。因此，为了有效的保障地铁列车的运行安全性，就应选择使用防护等级高且抗干扰能力较强的机柜设备，减少外界环境对其的影响程度。

2.无线通信抗干扰技术

2.1传统的无线通信抗干扰技术

（1）跳频技术。这种技术主要是集中对抗周边其它信号所存在的一些因素的干扰，常运用于民用通信中。跳频技术就是将频谱进行扩展，利用伪随机的形式可以使得载波频率在不同的频率上跳变，跳动的频率点越多抗干扰能力就越强。这种技术可以对某一频段进行保护隔离，不受干扰。（2）直接序列扩频。这种无线通信抗干扰技术主要是为了将频带的单位功率降低，扩展信号频谱，然后将解扩的扩频信号转成原始信息。这种抗干扰技术同时也被广泛的运用于民间通信和军事通讯上，具有隐蔽性好，低截获率及抗干扰性强等特点，主要适用于噪声环境下的通信传播，可以增强信息传播的质量。目前的个人通讯设施上，就广泛的运用到该技术，并且未来的发展潜力也是巨大的。（3）猝发通信技术。要提高通信的抗干扰能力，一般要减少信号暴露的时间，暴露时间越长，受到干扰的可能性就越大。猝发通信技术可以在1-2s，甚至更短的时间内快速发送信息，大力缩短了信号的暴露时间，并具有破解疑难的特点，极大的减少了无线信号受干扰的可能性，有效的保护了信息安全。一般运用于军事上的秘密通信，不易于被敌人截获。（4）多输入多输出技术。该技术的运用主要是为了防止传输中的信号被其它信号干扰中断，现已成为了现代通信系统的重要技术。多输入多输出主要是在发射端和接收端装入多个天线元，在信号的发射过程中，一个发射端上存在着多个天线元，一个接收端上的天线元可以接收多个天线发来的信号，一旦某个天线发送信号不成功，还可以接收其他天线发送的信号，这样一来就改善了信号中断的问题，以此降低了通信其他系统接收失败带来不利的影响。多输入多输出技术即具有传送质量高，系统容量大，传输数据快，又具有较强的抗干扰性，因此能够在实际生活中得到广泛运用。

2.2新兴无线通信抗干扰技术

（1）超宽带技术和超窄带技术。超宽带技术，从发展时间上来说是一种新型的无线通信技术。其机制是对冲击脉冲直接调制，使信号带宽变宽。它具有不易被截获，抗干扰性强，传输率高，系统容量大，较低的功率谱密度和定位精准等优点。主要运用于无线局域网和个人局域网的接口、接入技术。超窄带技术，将信号频带缩短，促使信号传输相对集中，减少信号干扰，但是相较于超宽带技术，超窄带具有传输速率低，接入速度慢等缺点。致使其应用的范围也较少。（2）虚拟智能天线技术。虚拟智能天线技术包含有波束智能天线、自适应阵智能天线，在军事领域的运用较多，虚拟智能天线技术因其信号具有稳定性和安全性的优点，因此目前主要应用在特定区域内的信号接收。

3.车地无线通信方案优化措施

3.1频段5.8G分组传输网时钟同步车地无线通信方案

随着轨道交通行业的快速发展，近几年地铁系统也逐渐采用分组传送传输设备，在一定程度上有效的保障了带宽的传输效率，而且还具有一定的时钟同步功能。其中，PTN传输设备还能向车地无线系统提供相应的光接口，并结合时钟同步功能来解决车地无线发射信号的同步问题。此外，该系统区间内还采用收发一体区间基站设备，并通过采取敷设光缆的方式实现与相邻车站交换机的有效相连，确保实现信号的传递互通。因此，新改进的车地无线通信方案主要通过使用PTN设备的同步机制，来实现信号的传输，这样就无需在单独的车站增加GSU同步设备，不仅可以节约设备的安装成本，而且还能将列车的行驶画面流畅的显示出来，确保促进列车的稳定运行。

3.2当前车地无线通信方案的问题

随着人们生活水平的不断提高，对列车行驶的安全性提出了更高的要求。而当前的车地无线信号频也逐渐的由过去的1.8G、2.4G向5G时代迈进，不仅提高了信号传输的频率而且还缩短了信号的传输波长，增强了其的穿透能力。随着5G时代的到来，需要布设更多的基站设备和安装较多的天线，确保实现对5G信号的有效接收和传递。但是，这样就会在一定程度上增加工程的施工量，增大工程的施工成本。而5.8G属于开放频段，倘若在较为广阔的地区安装相应的基站设备，其信号强度会受到影响，进而也就给列车的安全稳定运行带来了影响。因此，为了确保5G信号能够得到有效传输，就可将该频段指定为地铁专用，这样就能避免其他信号对其造成干扰。

结语

随着新一代无线通信对无线宽带通信网络提出新的长距离、高移动、更大传输速率的军用、民用特殊应用场景的需求，尤其是以5G60GHz毫米波通信技术为代表的移动通信崛起的当下，针对地铁系统无线通信的理论研究与系统设计将会面临更多挑战，开展面向长距离、高移动的无线宽带系统的基础理论和关键技术研究，这将成为新一代宽带移动通信抗干扰研究最具潜力的方向之一。

参考文献：

[1]徐静.地铁信号系统通信控制技术研究[J].中国新通信，2018，20（11）：12.

[2]李重良.地铁通信无线系统的覆盖及网络优化[J].中国设备工程，2018（10）：61-62.