中国铁路通信信号上海工程局集团 重庆 200436
摘要：在一个现代社会经济快速发展中，科学技术也经历了巨大的发展，无线通讯系统已经逐步广泛应用于人们的生产生活中。本文描述了无线电通信系统的基础上，城市轨道交通技术、特点及频率，分析频率部署中遇到问题及提出解决方案和建议。
关键词：轨道交通；通信系统；频率；部署；措施
中国正处于社会主义现代化建设中，人口日益增长的物质和文化需要与社会生产落后之间的矛盾尚未得到解决。特别是，城市交通的增加给人们的生活和工作带来了相当大的不便。如果这些问题不能及时解决，就会阻碍我国社会主义现代化和建设和谐社会主义社会的步伐。因此，有必要利用科学技术手段，将无线通信系统充分应用于城市轨道交通运输，从根本上解决这一问题。
一、概述
1.无线通信系统。无线通信系统主要用于利用电磁波和无线信道实时接收和传输信息和数据。一般来说，无线通信系统可以根据其自身的工作频带或传输介质分为不同类型的制式，根据不同的需求，提供对应的数据业务承载服务。随着无线电通信技术在现代社会的迅速发展和广阔应用，无线干扰问题日趋严重，因此加强对承载信息的无线电信号的规划、管理和优化的重要性凸显。
2.城市轨道交通。近年来，城市轨道交通的设计是为了减轻城市交通的压力，根据发展需要实施一种特定类型线路交通。在当前快速城市化的背景下，以列车或是单车等形式大规模载客的交通方式是最合理的公共交通方式。一般来说，城市铁路运输以城市轨道交通、轻轨、有轨电车等为主，是一种通过电力系统运送乘客的运输方式，城市交通的铁路运输逐渐成为主要为城市公共交通，有省时、减少污染和安全，它对城市交通的可持续发展很重要。
二、城市轨道交通无线电通信系统频率部署面临的难题
城市轨道交通每天承载着巨大的人流量，在满足不同人群使用无线通信服务的不同需求时，为城轨轨道交通内部建设、运营而设立的各种无线通信系统数量也快速增长，在相对封闭且狭小的城市轨道交通站点及隧道空间内，充斥着复杂的无线电信号，包括商用无线通信各种制式的2G、3G、4G、5G系统、关系着列车行车安全的CBTC系统、无线调度集群TETRA系统、公安无线通信系统、车地无线传输WLAN系统以及工程建设中临时设备的无线对讲系统等等。
例如，我国目前2.4GHz频段无线电设备种类繁多，应用丰富。商用、医学、工业、科学等领域微功率设备，均共享着CBTC目前在用的2.4GHz在频段，导致CRTC系统的运行环境中存在复杂的干扰源且已有某城市轨道交通由于2.4GHz频段干扰而被迫暂停运营的先例。
即使在使用工作频段隔离方案解决各无线系统的同频干扰问题后，任然会存在邻频道干扰、带外干扰、互调干扰和阻塞干扰等众多可预见的问题。
三、应对措施及建议
1.合理规划、使用频率，解决无线电干扰最基础也是最行之有效的办法就是频段隔离，采用多种不同频段制式进行相互保护。在TD-LTE频段中，CBTC是单独1785MHZ-1805MHz的频段，由于需要传输和冗余保护，需要至少15MHz的带宽。工业科技部规定，在公众已经使用无线接入系统的交通、电力、石油、电力、民航、铁路等单位和部分省份，频段用于特殊的通信和网络应用。为了确保更广泛地使用频谱，各级无线电管理机构一般不将整个频谱分配给一个操作员，因此很难要求使用15兆赫兹频带。如果将上述核心活动与TD-LTE+WLAN+GSM-R结合起来，就可以根据其重要性和安全性来解决这个问题。使用5MHz宽带连接传输TD-LTE的CBTC服务是足够的，尽管考虑未来宽带的冗余应用、频率应用和其他考虑是更可行的。此外，WLAN网络在城市轨道交通建设中的应用也十分普遍。城市轨道交通建设中WIFI信号覆盖能力，WLAN凭借其技术和网络，也可以作为CCTV和PIS的服务频率选择。
GSM-R作为传统的高铁通信控制技术，成熟度较高，虽然传输速率交底，但系统使用频段专属、传输距离远、漫游切换速度高等优势，可与上述其他两种无线制式构成互补，极大的保证城市轨道交通系统行车安全。
2.采用分集，均衡和信道编码等技术改进接收信号质量。分集的基本原理是通过多个信道（时间、频率或者空间）接收到承载相同信息的多个副本，由于多个信道的传输特性不同，信号多个副本的衰落就不会相同。接收机使用多个副本包含的信息能比较正确的恢复出原发送信号。如果不采用分集技术，在噪声受限的条件下，发射机必须要发送较高的功率，才能保证信道情况较差时链路正常连接。在移动无线环境中，所以反向链路中所能获得的功率非常有限，而采用分集方法可以降低发射功率。分集技术又包含空间分集、极化分集、频率分集、场分量分集、角度分集、时间分集等。
均衡是指接收端的均衡器产生与信道相反的特性，用来抵消信道的时变多径传播特性引起的码间干扰。在带宽受限的信道中，由于多径影响的码间干扰会使被传输的信号产生变形，从而在接收时发生误码。码间干扰是移动无线通信信道中传输高速数据时的主要障碍，而均衡是对付码间干扰的有效手段。
数字信号在无线传输中往往由于各种原因，使得数据流中产生误码。所以通过信道编码这一环节，对数码流进行相应的处理，使系统具有一定的纠错能力和抗干扰能力，可极大地避免码流传送中误码的发生。误码的处理技术有纠错、交织、线性内插等。
3.进行频率覆盖测试、加强城市轨道交通内无线环境的网络优化。在无线网络频率的优化方面，可以通过设置准确的参数、合理划分基站群的方式来实现合理运用无线资源。首先，合理设置网络工程的设计参数和系统参数，这些参数的设置如果合理，则能够为该区域的提供优质的网络信号覆盖率。其次，合理划分和建设网络基站，基站的建设数量可以根据城市轨道交通的建设情况而定，选择适应本区域需求的基站群，合理规划其规模，保证网络的准确性和信号的连续性。再次，提高无线覆盖区域信干比，提高无线系统可靠性。提高无线信号的信干比有两种方案，第一种是提供发射端功率，但受到技术管理政策的制约以及设备自身功率的限制；第二种则可以减小天线的覆盖范围，采用小角度定向天线，为其特定的覆盖区域提供服务；提升天线的增益性能，提高有用信号，避免信号的无效泄露。
城市轨道交通无线系统的网络优化工作，不但从初期的网络规划、网络建设，再到运营维护阶段的优化调整，阶段性改造，都一个可以持续提高和改进的过程。
4.强化城市轨道交通内无线环境监测和不合格无线产品的监管。在城市轨道交通干扰源种类复杂的情况下，对无线环境的密切监视可起到有效的预警作用，对城市轨道交通车站、隧道、敞开段、车辆段及车厢内部的合理位置，布置监测点。对行车安全的重点频段的干扰进行全天候监测，发现并预警干扰源的功率大小、占用情况及发展趋势等。及时告知城市轨道交通运营维护部门消除干扰，最大限度保障轨道交通系统的运行安全。
此外，城市轨道交通无线通信干扰还是一个社会性问题，每个交通参与者都有义务和责任保障其安全性。无线产品监管部门也应采取相关措施，无线屏蔽器，干扰器等非正规产品进行查处。城市轨道交通安检部门在乘客进站时严格对非法无线通信产品进行筛查和没收。
四、结束语
城市轨道交通的发展，是我国工业化、现代化、城市化的必经之路。无线通信技术在城市轨道交通以及广大人民群众生产、生活中提供了关键性的技术保障和信息支撑。无线通信运用已日趋成熟，但对其管理、合理性运用及发展趋势，在今后很长一段的时间里，仍然具有重要的研究意义。
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