轨道交通无线通信系统研究

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轨道交通通信与控制中，无线通信信号稳定性一直是难以攻克的课题，无线通信系统的网络覆盖和抗干扰能力是轨道交通无线通信系统服务质量的重要保证。研究轨道交通无线通信系统网络覆盖及其干扰问题，应用科学的方法和先进的技术，确保轨道交通无线通信畅通，保证列车稳定、安全运行具有非常重要的现实意义。

一、轨道交通无线通信系统网络覆盖

1.1覆盖率

轨道交通无线通信网络覆盖率是指轨道交通专用无线电波覆盖情况，其与时间环境和地理空间环境具有必然的联系。在无线网络质量控制中，无线信号基站之间的距离设置是保证无线信号覆盖的关键因素，因为无线信号功率距离发射设备越远则越小，计算无线信号功率随距离的增加而衰减的公式可以表达为：，其中d为无线基站之间的距离，d0=1，为近地参考距离，n为路径损耗指数。在以基站为中心的无线网络覆盖，计算基站覆盖率公式为：，其中，γ为接收信号阈值，R为覆盖区域半径，P为接收信号电平。

1.2覆盖特性

根据无线通信电波传播规律，轨道交通通信系统无线网络覆盖特性在不同环境下具有明显的差异性。可利用Hata模型对无线网络覆盖特性建立预测模型，Hata模型公式为L=A+B×log(d)，其中，L为路径损耗，A为截距，B为斜率，d为距离。不同环境下的无线通信路径损耗因子不同，譬如城市无线通信路径损耗修正因子为：3.2×（log11.75H）2-4.97；郊区无线通信路径损耗修正因子为：()2[log(f/28)]-5.42L市区；乡村无线通信路径损耗修正因子为：()-4.78(logf)18.33(logf)-40.942L市区×+；城市无线传播路径损耗公式可表达为：L(dB)=69.55+26.16logf－13.82log(Hb)+[44.9-6.55log(Hb)]logd－α(Hm)其中，Hb为基站高度，Hm为移动台高度。由此可知，无线通信路径损耗取决于截距的无线信号频率、基站高度和移动台高度。在轨道交通无线通信系统覆盖范围中，隧道作为特殊环境无线通信电波在传播过程中受到列车、隧道洞壁构造、隧道界面及曲面等因素的影响，可利用Motley模型计算无线电波路径损耗，计算公式为：PL=PL0(37dB)+10nlog(d)+Fwall+Ffloor，其中PL为1m范围内损耗参照点，n为衰减因子n=2，d为收发器距离，Fwall为基站与移动台之间墙壁引起信号衰减总值，Ffloor为基站与移动台之间地面衰减总值。

二、轨道交通通信系统干扰问题与应对策略

2.1干扰问题

轨道交通无线通信网络采用IEEE802.11标准无线局域网技术，该标准技术具有广泛的应用性和开放性，其中IEEE802.11a工作频段为5.8GHz，传输速率54Mbps，IEEE802.11b工作频段为2.4GHz，传输速率可达11Mbps，IEEE802.11g工作频段为2.4GHz，传输速率54Mbps。在轨道交通无线通信系统中，普遍采用IEEE802.11g标准的WLAN，频率范围在2412-2484MHz之间，信道有1-14个，平均带宽为22MHz。在无线通信系统工作中，经常出现各系统间相互干扰和争抢信道的问题，总结无线通信干扰源主要来源于同频干扰和邻道干扰。同频干扰问题是轨道交通通信系统所采用的通信频率与外界其他系统通信频率相同相互之间产生干扰现象。在同一信道上每次只允许发送一个数据帧，当来自不同系统信道同时发送请求时，会产生数据延时发送，并且在延时过程中数据帧之间发生碰撞会出现丢包问题。邻道干扰问题是相邻信道功率之间会产生信道频率干扰，譬如信道与信道之间产生重叠现象，导致通信串频现象。

2.2应对策略

在面对轨道交通通信系统通信干扰问题时可采取合理规划轨道交通周边基站设施建设、正确选择无线频段、提高有效信号发生频率、降低干扰信号发射频率等方法予以应对。在轨道交通通信基站的建设中，通过合理规划与布局，禁止架设其他类型的通信发射和接收设备，以确保轨道交通无线通信不受干扰；在轨道交通无线通信标准的选择上，采取与公用IEEE802.11g系统开放2.4GHz频段不同的频段，如5.8GHz频段，增强轨道交通无线通信频段的专属性；为保证轨道交通通信信道不受干扰，在轨道交通运行时适当降低其他通信源的发射功率，并增强轨道交通无线通信的发射功率。

三、结语

无线通信应用于轨道交通通信系统已经成为一种未来普及的发展趋势，为保证轨道交通无线通信信号稳定，确保轨道交通安全运行，在轨道交通无线基站建设上要以建设标准为依托，充分考虑实际环境因素的影响合理布局通信基站，并针对无线通信所面临的干扰问题予以进行治理。在未来相信随着技术的不断发展与成熟，将会有更加先进的措施提高轨道交通通信抗干扰能力，确保轨道交通无线通信畅通的新措施，这还需要我们进行不断的努力继续研究下去。

作者：于振 单位：中国铁路通信信号上海工程局集团有限公司