中铁十二局集团电气化工程有限公司 天津市 300308
摘要：近些年，在社会发展的影响下，我国的城市化进程加快，使城市交通拥挤的问题也越来越严重，进而城市轨道交通得到快速发展。在地铁交通中，无线通信信号的稳定性关系到交通系统指挥以及安全，对于系统的稳定性运输具有决定性影响。由于地铁运行的特殊环境导致通信信号容易受到干扰，如何利用技术手段加强信号的抗干扰能力是关键。
关键词：地铁信号；无线通信；抗干扰技术；分析
引言
无线通信因传播空间不依赖物理线路，成本更低、可扩展性更强被广泛应用，地铁上的无线通信设备通常会由于列车的移动改变而受周边环境因素影响很大，而且地铁车体以及轨道大多是密集的钢结构、部分车段存在大型设备阻挡、列车的电机启动的瞬时电压、周围其他同频无线网络的干扰等多种干扰因素，均可能使无线产生信号发生扰动。在这种情况下无线通信网络如何布点、天线如何选配、频段信道如何配置、安装位置如何选定等，对通信技术传输抗干扰技术有非常高的要求。
1无线通讯网络概念
无线通信网络指的就是利用网络手段，实现双方的无线交流传输。发展历程经过了模拟化到数字化的这一阶段，现在市场上比较常见的一些通信模式有：GSM网络，无线通信网络中有基站子系统BSS，网络子系统NSS，操作支持系统OSS，以及移动台MS，下文所涉及的内容就是无线通讯网络技术的抗干扰性分析。
2无线通信中的抗干扰技术
2.1扩频技术
扩频技术是无线通信中一种常见的抗干扰技术，其又叫直接序列扩频技术。扩频技术传递相应的信号时，其发射端一般采用直接的高码序列作为主要的扩展信号频谱，而接收端则采用相同的扩频码序列来实现对信号的有效解扩，以此来促进扩频信号向原始信号的有效转换。扩频技术的使用，可以通过对信号的扩频处理，来降低整个信号的功率，这样就能降低其他干扰信号对其的影响。因此，扩频技术在使用的过程中就具有隐蔽性强以及被截获概率低等特点，其在实际的生活中也得到了较为广泛的应用。
2.2跳频技术
跳频技术对无线通信抗干扰要重要的作用，在无线通信抗干扰的工作中跳频技术也是很常用的技术。一般来说，跳频技术一般用在民用的无线通信系统中具体有一些原因：一是无线通信技术的使用者大部分都是人民，其使用数量是庞大的，为了保证民用通信的使用质量就需要这样的强大的抗干扰技术。二是跳频技术应用灵活，跳频技术的含义是通过一定的规律和速度进行来回的跳动的无线通信技术干扰手段，其具有规律性和速度性，其能在利用多频率频移键控进行码序列选择的情况下，努力保持载波频率不断的发生跳变，最后实现频谱扩展。跳频技术具有以下特点：调速与无线通信跳频系统的性能成正比，调速越高其无线通信跳频系统的性能就越好，调速越低那么无线通信跳频系统的性能就越差；跳频宽度和无线通信系统的抗干扰性能也成正比，跳频带宽越宽就说明无线通信系统的抗干扰性能就越好，跳频带宽越窄那么无线通信系统的抗干扰性能就越差。
2.3 LTE网络技术系统
同时LTE网络技术在地铁信号系统中得到了广泛地应用，其能够改善用户的性能，降低系统延迟。同时该技术还可以有效提高通信速率，一般上行峰值速率为50Mbps、下行为100Mbps。以分组域业务为主要目标，能够确保实时业务（如VoIP）的服务质量。可以支持1．25～20MHz间的多种系统带宽，保证系统部署上的灵活性。有效降低无线网络时延，在保持目前基站位置不变的情况下，提高了系统的比特速率，从而有效地提高了无线通信抗干扰能力。
3地铁列车无线通信系统常见的干扰源分析
3.1电磁干扰
3.2互调干扰因素
当无线通信设备在运行时，其通常会存在很多信号。因此，无论是自然环境因素还是互调干扰因素，都会影响无线通信信号的传播质量。倘若不对这些影响因素采取针对性的防治措施，就会影响通信设备的正常运行，进而也就无法保证无线通信信号的高质量传输。
3.3虚拟天线抗干扰技术
虚拟天线抗干扰技术是在实践中产生的最先进的抗干扰技。虚拟天线抗干扰技术是利用虚拟的天线来代替实际需要的天线，使其他装备的通天线互相产生作用，在同一区域内实现虚拟天线的作用，减少干扰。
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3.4综合应用抗干扰技术
在无线通信干扰中存在着不同种类的干扰，如果只针对特定的干扰来作出解决方案就会很复杂，而且也不一定能取得很好的效果。所以为了能更加快速和有效的解决复杂的干扰问题，需要尽快建立综合的抗干扰技术，不再是只针对某一种干扰技术进行的方法的应用，而是在分析和了解各种复杂的干扰下，探索出综合解决干扰的技术。综合技术就是对各种无线通信抗干扰技术进行分解和合并，能够在一起不排斥的留下集合，集中分析各种的干扰因素，综合应用多种不同的抗干扰技术提升无线通信系统的抗干扰能力。例如，综合应用跳频抗干扰技术、扩频抗干扰技术、虚拟天线抗干扰技术，实现最大效果的抗干扰性能。
3.5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。
4地铁信号系统抗干扰措施
4.1站台换乘信号干扰的防范
有时，站台换乘信号频率会变得和通信信号频率相近，这时，就会对地铁通信系统造成严重的干扰，解决这个问题可以从两个方面进行考虑。一方面是将通信系统的信号制式独立，同时以此来区分不同的信号频点，避免同频外来信号所造成的干扰；另一方面可以改变地面和机车之间的通信方式，以此来避免同频段内信号的干扰现象。首先，通过选择不同计划方向天线的方式提高信号的抗干扰能力；其次，可以通过调整定向天线的方向角来提高信号的抗干扰性能；最后，所采用的载波侦听多址协议要具有冲突避免的功能，提高信号稳定性。
4.2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。
4.3排除自身干扰因素的措施
随机误差产生的干扰车载通信系统，这一点是不可避免的，但可以减少和削弱，如果想消除干扰因素，相关部门需要有一定的技术手段和方法，通过合理的规划和举行终端的位置和无线传输功率降低其干扰的产生同频率。如果在现实的传播中出现了此类问题，就一定要遵循合理的科学手段和要求，在多数新到的选择过程中，一定要选择一些合理，距离较远的信道进行控制，如选择1，6，13这3个信道，就可以很好的避开一些繁琐的问题。与此同时，采用一些合理的调频技术，也有助于提高系统的抗干扰能力。
4.4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。
结语
城市化的发展使得城市公共交通也得到了很好的发展，尤其是地铁轨道技术在不断进步。在地铁的实际使用中，无线通讯信号是否稳定将直接影响到整个地铁的安全运行，对于地铁的安全性和稳定性。无线通信网络指的就是利用网络手段，实现双方的无限交流传输。发展历程经过了模拟化到数字化的这一阶段，对于目前我国地铁线路无线通信的发展有很大帮助，所以，笔者针对这一问题和现象展开阐述，从而推动交通运输行业的持续发展。
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论文作者:范书伟
论文发表刊物:《防护工程》2019年19期
论文发表时间:2020/2/27
标签：抗干扰论文; 无线通信论文; 干扰论文; 信号论文; 技术论文; 地铁论文; 系统论文; 《防护工程》2019年19期论文;