地铁无线CBTC车地通信抗干扰技术分析研究和对策

地铁无线CBTC车地通信抗干扰技术分析研究和对策

张锐

张锐

南京地铁运营有限责任公司江苏南京210012

摘要在地铁CBTC系统运行中，抗干扰是非常重要的一项问题。在本文中，将就地铁无线CBTC车地通信抗干扰技术和对策进行一定的研究。

关键词：CBTC；车地通信；抗干扰技术；分析；对策

1引言

随着我国科学技术的发展，基于车地通信的CBTC技术已经广泛的应用到了我国的地铁建设之中。而该技术在为我们提供便利的同时，也存在着一定的信号干扰情况，特别是车厢内同类频率的干扰，更是会对车辆运行过程中信号传输的稳定性产生影响。对此，就需要我们能够通过良好抗干扰技术的研究与应用对该问题进行解决。

2CTBC抗干扰技术

2.1FHSS体制

在该体制中，其将传统的窄带调制信号载波频率放置在一个具有伪随机序列控制之下对离散跳变进行实现，以此对频谱扩展功能进行实现。在此种环境下，发射机频率在发送之后首先会在预定频率下实现跳变，而其跳变时间所具有的间隔，我们则称之为跳速。载波频率的每一跳，都由该伪随机码所生成的编码确定，而其跳变所具有的规律，又可以称之为调频图案。当其出现在信号之中时，则将对干扰以及噪声产生叠加，而对于信息的接收方，为了能够更好的获取信息，就需要能够产生同信号发射端具有同步特征的调频序列。而在跳频扩频的过程中，其并不具有较为固定的中心频率，这种情况的存在，就会使载波频率在一个相对较宽的频带范围内以高速的方式实现跳变。同时，由于信息收发的双方在不同频率点上往往都具有着较短的停留时间，即使在某个时刻收发设备同干扰源处于同一频率，也可能出现信号间的同频干扰情况，并对系统产生较短时间干扰。而对于直序扩频来说，由于其对固定频率方式进行应用，如果CTBC同干扰源处在同一频率上，且干扰信号具有着较高的电平，则可能由于对CTBC信号产生压制而使列车出现停车情况。

2.2正交频分复用

对于该技术来说，其是一种较为特殊的、具有多载波特征的技术。同传统短波调制解调技术相同，该技术在频域内也将信道分成了较多的数量，并在每一个子信道上，通过独立子载波的应用以分别、独立的方式在对信号进行调制之后向外进行传输，且允许这部分信号频谱的重叠特征，并通过对波形正交情况的保持则能够对不同子信道上的信号干扰情况进行克服。其所具有的接收机实际为一组解调器，能够将不同类型的载波在转变成0频之后在同一个码元周期内对其进行积分，在此情况下，我们通过对子载波数目的增加则能够对相关数据的传送速率进行提升。

该技术所具有的优点，就是能够良好的克服窄带干扰以及选择性衰落情况。在单载波系统中，单个干扰或者衰落情况的存在很有可能因此导致整条链路出现通信失败的情况，而在多载波系统中，当该种情况出现时却仅仅有小部分载波因此受到干扰，且能够通过纠错码的应用对其存在的错误进行有效的纠正，以此较好的对波形间的干扰状况进行克服，非常适合应用在衰落信道以及多径环境下。而如果信道中因为以多径方式传输而使频率出现了选择性衰落情况，也只有处于频带凹陷位置的载波以及相关信息会因此受到影响，而其他的载波则不会受到影响。

但对于该种技术来说，除了优点之外也存在着较多的不足：首先，其对载波频偏以及相位噪声具有着较为敏感的特征。由于OFDM对于子载波在正交方面具有着较为严格的要求，如果有载波出现了较小的频偏情况，都会引发信道间的干扰情况。而同传统恒包络方式相比，在以该方式进行调制时也具有着一个较高的峰值因子。这是因为在该系统信号中，其总体信号是由多个数量的小信号组成的，而这部分信号的相位则由其所需要传输的序列决定。而对于部分数据来说，其所组成的小信号很可能存在同相的特点，并因此在幅度叠加的基础上形成较大的瞬时峰值幅度。当峰均比较大时，D/A以及A/D的复杂性也会因此增加，并会降低射频功率放大器的频率，进而在OFDM以及相邻频段间产生干扰情况。

3应对措施

在对上述技术进行应用的情况下，为了避免由于信号干扰而对地铁正常运行产生影响，我们可以从以下方式进行考虑：

3.1地铁专用频率

通过对CBTC专用无线频率的申请，则能够在实际信号传输过程中对非牌照频段可能存在的干扰源进行良好的避开，以此对列车运行的良好电磁环境进行创造。

3.2WiFi服务热点

地铁专用频率的申请虽然能够较好的对同频干扰情况进行解决，但对其进行申请以及开发相关频率的专用设备也需要较长的时间，并因此可能无法在未来5年之内对我国高速发展的城市轨道交通建设进行良好的符合。为了能够更好的对未来几年内的列车稳定运行进行实现，我们也需要从对列车运行产生影响的WiFi干扰源进行积极的治理。而在对多样WiFi设备进行治理的同时，也可以在轨道交通车厢内部对WiFi进行统一的引入，通过该种方式，则能够在满足人们上网需求的同时减少人们将笔记本、手机等作为上网热点的情况，更好的降低了来自WiFi热点的干扰。

3.3加强电磁环境检测

良好的电磁环境是保障列车稳定运行的基础。目前来说，我国在根据未来5年规划情况的基础上在对轨道交通进行建设时都选择了2.4GHz的CBTC系统。在此基础上，相关单位在日常工作开展中也需要能够加强电磁环境的管理与监测，在对移动WiFi干扰引起事件进行统计、分析的基础上适当优化行车对策。

3.4增加扩频技术

对于OFDM来说，虽然其在抗多径衰落方面具有着较好的优点，但该系统对于载波频偏以及相位噪声方面具有着较高的要求，如果所处的电磁环境较差，则会对其抗干扰性产生较大的影响。对此，可以在该技术的基础上同序列扩频以及其他类型的干扰抑制技术进行结合，在优势互补的基础上对CBTC的通信可靠性进行提升。

4结束语

可以说，在现今轨道交通运行中，通信的稳定、畅通是非常关键的一项因素。在上文中，我们对地铁无线CBTC车地通信抗干扰技术和对策进行了一定的研究，需要在实际工作开展中能够把握重点，通过良好对策方式的应用实现列车的稳定、安全运行。

参考文献：

[1]马若声.CBTC系统无线干扰分析与优化措施[J].铁道通信信号.2013（07）：55-57.

[2]陶伟.基于跳频扩频技术的无线CBTC系统抗干扰能力研究及建议[J].城市轨道交通研究.2013（06）：102-103.