淺析移動(dòng)閉塞信號(hào)系統(tǒng)的無(wú)線抗干擾措施

邊興悅

【摘要】隨著各個(gè)城市軌道交通大規(guī)模的建設(shè)與開通，移動(dòng)閉塞信號(hào)系統(tǒng)也被越來(lái)越多的成功運(yùn)用。由于目前各大信號(hào)系統(tǒng)供貨商所提供的移動(dòng)閉塞信號(hào)系統(tǒng)車地通信方式，都是基于2.4G無(wú)線開放頻段進(jìn)行無(wú)線傳輸?shù)模虼巳绾螌?shí)現(xiàn)移動(dòng)閉塞信號(hào)系統(tǒng)的無(wú)線抗干擾措施也將是一個(gè)越來(lái)越重要的課題。

【關(guān)鍵詞】移動(dòng)閉塞信號(hào)系統(tǒng) 2.4G無(wú)線開放頻段 802.11 無(wú)線專用協(xié)議 抗干擾

1移動(dòng)閉塞信號(hào)系統(tǒng)車地通信的無(wú)線傳輸方式

目前移動(dòng)閉塞信號(hào)系統(tǒng)車地通信大體存在兩種無(wú)線傳輸方式：一種是利用2.4G無(wú)線開放頻段，基于802，11g無(wú)線通信協(xié)議進(jìn)行傳輸；另一種是利用2.4G無(wú)線開放頻段，采用專用或私用的無(wú)線傳輸協(xié)議進(jìn)行傳輸。

1.1利用2.4G無(wú)線開放頻段，基于802，11g進(jìn)行無(wú)線傳輸

此種方式下，信號(hào)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信子系統(tǒng)基于開放的業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)，有線通信部分采用IEEE802.3以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)線通信部分采用先進(jìn)的WLAN技術(shù)——IEEE802.11g標(biāo)準(zhǔn)，最大程度地采用現(xiàn)成的成熟設(shè)備。數(shù)據(jù)通信子系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

同時(shí)利用譯碼技術(shù)，確保與安全相關(guān)的子系統(tǒng)間采用故障－安全方式交換信息。利用OFDM（正交頻分復(fù)用）擴(kuò)頻技術(shù)，確保移動(dòng)閉塞車地通信數(shù)據(jù)抗干擾地傳輸，尤其在站臺(tái)和室外區(qū)域。而且，冗余的結(jié)構(gòu)可避免通信系統(tǒng)設(shè)備的單點(diǎn)故障。另外，靈活的倒換機(jī)制，在列車行進(jìn)過程中，可確保軌旁設(shè)備的平滑切換。

車地通信無(wú)線傳輸只是用2.4G無(wú)線開放頻段的一個(gè)信道。如圖2所示，其采用2.4G的第一個(gè)信道。

此種方式下，移動(dòng)閉塞信號(hào)系統(tǒng)車地通信的無(wú)線傳輸媒介，一般采用波導(dǎo)管與開放式天線。目前在國(guó)內(nèi)有實(shí)施項(xiàng)目的供貨商有德國(guó)西門子、法國(guó)阿爾斯通、意大利安薩爾多等知名信號(hào)廠商。

1.2利用2.4G無(wú)線開放頻段，采用專用或私用的無(wú)線傳輸協(xié)議

此種方式下無(wú)線傳輸?shù)念l段依然利用2.4G無(wú)線開放頻段，采用的車地?zé)o線傳輸與WLAN等系統(tǒng)不同，其通過空間傳播的信息不是基于IP地址的。每個(gè)裝備ATC的列車在系統(tǒng)中均有其獨(dú)一無(wú)二的列車和車廂編號(hào)，確保在區(qū)域和車載ATC間可靠傳送ATC數(shù)據(jù)包。這也有助于加強(qiáng)無(wú)線系統(tǒng)的抗干擾性，從而更好地抵抗外界系統(tǒng)干擾。

其選擇DSSS（直序序列擴(kuò)頻）調(diào)制。抗干擾是擴(kuò)頻通信主要特性之一，比如信號(hào)擴(kuò)頻寬度為100倍，窄帶干擾基本上不起作用，而寬帶干擾的強(qiáng)度降低了100倍，如要保持原干擾強(qiáng)度，則需加大100倍總功率，這實(shí)質(zhì)上是難以實(shí)現(xiàn)的。因信號(hào)接收需要擴(kuò)頻編碼進(jìn)行相關(guān)解擴(kuò)處理才能得到，所以即使以同類型信號(hào)進(jìn)行干擾，在不知道信號(hào)的擴(kuò)頻碼的情況下，由于不同擴(kuò)頻編碼之間的不同的相關(guān)性，干擾也不起作用。

其車地?zé)o線傳輸方式廣泛采用漏纜或定向天線。雖然沒有一個(gè)無(wú)線系統(tǒng)能夠完全抵御相同頻段下的一個(gè)超強(qiáng)信號(hào)的干擾，但是采用漏纜時(shí)（如在隧道內(nèi)或者開放空間內(nèi)），這類系統(tǒng)可提供更強(qiáng)的抗干擾能力。

在國(guó)內(nèi)按照這種方式進(jìn)行項(xiàng)目實(shí)施的信號(hào)廠商目前僅有美國(guó)的龐巴迪公司。

其車地通信設(shè)備構(gòu)成原理如圖3所示。

2目前對(duì)移動(dòng)閉塞信號(hào)系統(tǒng)的最大無(wú)線干擾源

伴隨城市服務(wù)功能的不斷增強(qiáng)，普通市民對(duì)出行過程中服務(wù)功能要求也愈發(fā)提高。目前各個(gè)大中城市中，分別開通了基于聯(lián)通、移動(dòng)、電信等國(guó)內(nèi)大型電信運(yùn)營(yíng)商的3G通信服務(wù)及城市無(wú)線上網(wǎng)覆蓋（含WIFI或WLAN）。在某些城市中這些3G通信服務(wù)及無(wú)線上網(wǎng)覆蓋（含WIFI或WLAN），也被引入地鐵或輕軌等城市軌道交通基礎(chǔ)設(shè)施中。由于那些3G轉(zhuǎn)WIFI功能的便攜無(wú)線路由設(shè)備或基于WLAN的無(wú)線上網(wǎng)覆蓋設(shè)備也采用2.4G無(wú)線開放頻段，這使得城市軌道交通所采用的移動(dòng)閉塞信號(hào)系統(tǒng)必須面對(duì)這些強(qiáng)大的外界干擾源并采取一定的抗干擾措施。

3移動(dòng)閉塞信號(hào)系統(tǒng)可采取的無(wú)線抗干擾措施

移動(dòng)閉塞信號(hào)系統(tǒng)可采用的無(wú)線抗干擾措施大體有以下幾種方式：

首先，可采用專用的5.8G無(wú)線頻段，5.8G無(wú)線頻段是一個(gè)目前可以使用的無(wú)線專用頻段，但是使用該頻段須經(jīng)過國(guó)家無(wú)線電管理部門的專門批復(fù)。僅從技術(shù)角度講，2.4GHz頻段已經(jīng)被到處使用，采用5GHz-6.5GHz的頻帶可以讓信號(hào)系統(tǒng)的車地?zé)o線通信具有更少?zèng)_突的優(yōu)點(diǎn)。然而，高載波頻率也帶來(lái)了負(fù)面效果。該頻段幾乎被限制在直線范圍內(nèi)使用；由于該頻段的無(wú)線電波更容易被吸收，也導(dǎo)致它不能像2.4G無(wú)線開放頻段傳播的那樣遠(yuǎn)。這使得在地鐵或輕軌這種彎道較多的城市軌道交通系統(tǒng)工程中必須使用更多的無(wú)線接入點(diǎn)。目前市面上針對(duì)5.8G頻段開發(fā)的無(wú)線傳輸設(shè)備也較少，如果各大信號(hào)系統(tǒng)供貨商考慮采用此頻段，也將會(huì)使他們面臨大規(guī)模增加成本的巨大壓力，進(jìn)而導(dǎo)致地鐵信號(hào)系統(tǒng)投資規(guī)模的增加。

其次，各個(gè)城市軌道交通的運(yùn)營(yíng)商在進(jìn)行聯(lián)通、移動(dòng)、電信等國(guó)內(nèi)大型電信運(yùn)營(yíng)商的無(wú)線公網(wǎng)引入時(shí)，可考慮只引入語(yǔ)音通話和短信服務(wù)，暫不引進(jìn)3G通信服務(wù)及城市無(wú)線上網(wǎng)覆蓋（含WIFI或WLAN）。但是這種做法，從某種程度上會(huì)給城市軌道交通所產(chǎn)生的社會(huì)效益產(chǎn)生一定的負(fù)面影響。

4綜述

無(wú)論各大信號(hào)系統(tǒng)供貨商所提供的移動(dòng)閉塞信號(hào)系統(tǒng)是基于何種無(wú)線傳輸方式，面臨何種的無(wú)線干擾問題，各個(gè)城市的地鐵與輕軌等城市軌道交通系統(tǒng)應(yīng)首先保證其便利廣大市民行車出門的主要社會(huì)效益及功能，只有在此社會(huì)效益及功能得到滿足的前提下，才能考慮引入其他諸如3G通信服務(wù)及城市無(wú)線上網(wǎng)覆蓋（含WIFI或WLAN）等有特色的人性化服務(wù)，從而促進(jìn)城市社會(huì)及經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。