引言
无线通信系统是地铁列车在高速行驶中和地铁调度管理系统的连接通道，必须深入研究，尽可能减少各种干扰因素，确保其稳定性和可靠性。本课题通过对无线通信系统的工作原理以及相关标准进行论述，简要分析地铁信号系统无线通信信号传输的抗干扰技术。
1无线通信技术概述
按照系统的使用范围，可以分为依赖公共移动信号的公网无线通信以及专门用于地铁轨道交通的专用无线通信。地铁的主要通信数据包括车辆/车站实时调度指令、列车运行状况数据、环境实时监控图形数据等，无线通信系统必须具有大数据容量以及可快速移动的特性。随着技术的不断进步，相关的标准也在不断更新。
22．4GHz无线技术传输机制
提高地铁无线通信的抗干扰能力，必须要对其无线传输机制有一个正确的认识。我国地铁列车无线通信的信道访问机制决定了，当某个时间点用户需要传输数据时，一个信道只能在其他用户对其使用结束后才可以被使用，ISM802．11标准的2．4GHz的频段在信道访问机制上尽可能避免了载波监听和使用过程的冲突。无论是信道被占用还是信道处于空闲状态，其使用的优先级，每个用户都是一致平等的。如今，实时的频谱选频技术通过和计算机控制的短波自适应算法相结合已经诞生出通信抗干扰能力更强的通信方式，相信在地铁列车上会逐步得到推广应用。抗干扰技术的关键在于尽可能抑制跳频、扩频以及强磁干扰等因素的发生。尤其是在地铁列车这样的运行方式下，复杂电磁干扰环境使得诸如“动态频谱”分析技术以及“频谱空洞”理论有了实际的应用以及验证场景。除了对信道访问机制以及频谱理论进行研究扩展，利用高维(多目标)运算，寻找数据传输最优化的算法，包括边缘计算、绿色多单元集群等技术同样使得无线通信的抗干扰能力得以加强。在最优化算法下，即便临频之间电磁波波形发生叠加干扰，也不会影响最终传输数据的准确度和实时性，数据冲突以及网络瘫痪的故障将会减少。
3地铁列车无线通信系统常见的干扰源分析
干扰源的分析是提高无线通信质量的关键，地铁列车由于空间位移处于高速移动状态，因此面临着各种各样的干扰因素，从干扰产生的途径方面来讲，可以分为如下几种干扰。
3．1电磁干扰
电磁干扰的产生主要是由于列车行驶过程中由于牵引系统、钢轨回流以及车内广播设备等产生。包括:地铁钢轨回流谐波干扰、地铁牵引系统电流变化干扰、86MHz-108MHz调频广播。
3．2多径干扰
多径干扰主要是由于列车在途径隧道等地方时，无线信号由于在隧道内壁、列车车体等表面产生的反射，由于反射所带来的多径效应。
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3．3同频干扰
同频干扰的干扰源主要来自于其他无线通信设备，例如大功率WiFi设备、蓝牙设备、2．4GHzPIS系统、微波发射系统等所产生的无线信号。以上干扰也可以称作地铁无线系统的谐波干扰，是地铁无线系统抗干扰分析的主要研究对象，为了加强无线通信设备的抗干扰水平，列车多会采取干扰抑制及躲避的手段，通常“直接序列扩频(DSSS)、正交频分复用(OFDM)及跳频扩频(FHSS)”等手段可以一定程度上减弱干扰的效应。DSSS技术只需少量能量即可把数据传输出去。FHSS技术扩频码序列，采取“移频键控(FSK)”的调制措施，可以导致“载波频率”跳变。
3.4排除外部干扰因素的措施
(1)地铁沿线外部网络的管理方面。外部的干扰主要来自于外部的网络设备，所以与网络建设相关的部门一定要严格要求，注意好这附近的地铁线路安排，建立起科学合理的管理制度，将我国地铁的网络系统进行一个合理的规划，平衡网络资源的使用。除此以外，还要对乘客的安全意识进行教育和管理，在乘车过程中尽可能不要选择与地铁无线信号相同频率的手机发射器，这样才可以有效的处理好乘车安全问题。(2)维护人员素质培养。想要较好的对地铁线路无线通信的传输进行一个有效的管理。那么企业在选取工作和维修设备的人员的时候就一定要慎重再慎重，首先要进行前期的培训，其实也一定要具备一些应对临时突发的问题的能力而且在奖惩制度方面也一定要做到位，如果员工勤劳踏实肯干，那么就需要给予适当的奖励，反之，如果员工懒惰焦躁，偷工减料的话，那么就需要施加一些相应的惩罚措施;而且为了提高工作人员的积极性，还可以定期的举行一些比赛，比如说带有奖金的应对临时突发问题的处理比赛等等。(3)设备环境。一个无线发射器的自然环境如果不好，那么后期再多的维护和保养，也无法大幅度的提高一个基站的使用寿命，更加不用说减少设备发生故障的几率，所以对一个基站来说，使用的环境一定是最为重要的，首先一定要保持周围环境的干净整洁，其次要避免一些潮湿的地区，尤其是一些酸碱度比较高的地区，这些设备一定要避免在以上地区出现，同时也一定要保障无线发射设备的供电稳定性，一定要有备用的电源，一旦发生断电的现象，就一定要及时供应;最后就是要和当地的维修站点和物业处理好关系，只有这样，后期人们才会第一时间的帮助抢修。
4抗干扰的主要措施
因此，针对地铁系统，可以采取多种无线“抗干扰”措施。(1)专网技术+专用无线频谱。将无线系统设置为地铁列车的专用通信网络，并将频谱设置为固定的某个频段，可以极大地减少其他杂波以及同频干扰，提高无线系统的可靠性和准确度。(2)采取IEEE802．11标准下的私有协议。IEEE802．11协议物理层采取抗干扰性能强的“DSSS与FHSS”等解调技术;强化信道应用优先级力度可以获取处理后的额外增益。(3)“特殊的分频、提升系统容错水平、实时传输水平”等，最大化地减少尤其是同频之间以及其他设备所发出的无线干扰。(4)空间、频率分集。空间分集是利用列车不同空间位置的多套数据接收设备来联合实现无线信号接受，这种技术能够有效减少地铁途径隧道或建筑物内的情况下多径干扰的发生。不同于空间分集原理的多个设备接收信号，并将其合成为一个较强的信号来排除干扰，频率分集是指利用不同的频率段来发送或接收数据，这样可以避免单个频率下信号产生的失真情况，优化了无线传输系统的数据准确度。
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
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论文作者:杨剑峰 王霞
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第24期
论文发表时间:2019/11/27
标签：地铁论文; 干扰论文; 无线通信论文; 抗干扰论文; 列车论文; 系统论文; 设备论文; 《中国西部科技》2019年第24期论文;