地铁无线通信系统干扰因素及抗扰措施分析

2020-01-01丁瑶

数字通信世界 2020年8期

丁瑶

（武汉地铁运营有限公司，湖北武汉 430000）

随着城市现代化的不断发展，人们也对城市出行交通也有了更高的追求，每天人们乘坐地铁来往于城市的各个角落，地铁内的通信问题也成为大众关注的焦点，由于我国通信科技水平较发达国家相比相对落后，在地铁无线通信系统方面还存在很多问题，因此，有必要对地铁无线通信系统干扰因素及抗扰措施分析。

1 地铁无线通信系统的干扰因素

对地铁无线通信系统产生的干扰，通常来自于环境、系统应将以及各个频段频点之间的规划，主要由以下五种类型。

1.1 电磁干扰

众所周知，人们本身就生活在地球的大型磁场中，近年来随着科学技术的不断发展，各类电子产品的更新换代都会对磁场产生一定的干扰，而地铁中的输电配电系统和通信设备通常惯性时间常数都比较大，因此，在地铁的日常运行中，地铁无线通信系统很容易受到电磁干扰。

1.2 同频干扰

所谓同频干扰，就是有外界的无用信号与本体信号共用一个载频发生了冲突，因此，地铁无线通信系统的本体信号很容易受到外界信号传来的同频干扰，对于这个同频干扰，我们需要弄清楚干扰源发出的信号频率对本基站的干扰程度，再逐一针对各个干扰环节采取措施。

1.3 互调干扰

互调干扰通常发生在本体接收机同时受到两个或多个干扰的信号，并且在非线性的作用下，干扰信号的频率会刚好接近于本体信号频率，甚至于本体信号频率相同，在如此作用下，接收机无法分辨过滤出是否为干扰信号，干扰信号便成功通过接收机影响到相邻的系统频段，进而出现接收机防干扰能力下降的现象[1]。

1.4 阻塞干扰

通常来说，阻塞干扰指的是系统接收到一些有价值的微弱信号时，容易被接收频率周围的高频回路道干扰，一旦干扰值上升到堵塞门限的阈值时，就会令另一个系统的接收机信息接收饱和，最终导致无论接收机接收到的信号强度多大，都无法实现解调。

1.5 邻频干扰

邻频干扰指的是两个距离较近或者是相邻信道之间产生的干扰，由于通信本身是一个具有多信道的整体系统，因此，各个信道之间的间隔较小，各个频道之间的间隔约在200KHz左右，也就是说GSM系统中的1M带宽中的频点不能超过5个，这也是造成邻频干扰的主要原因。总而言之，针对邻频干扰，通常需要在系统中安装一个邻频干扰的保护比，如在GSM系统中的就可以安装一个0.2MHz的邻频干扰比：C/I＞-9dB，如果是相邻的为0.4MHz第二频道，则干扰参数应为C/I＞-41dB。

1.6 杂散干扰

杂散干扰主要与发射机的滤波性能有关，造成二次与三次谐波的分量在发射机中的输出极中被输出，从而产生具有杂波的辐射信号。除此之外，一旦发射机不符合相关的技术标准，质量不合格，就会产生噪声，因此，会在几兆赫兹的频带范围内产生干扰。

2 地铁无线通信系统的抗扰措施

由于地铁的通信系统属于一个较为复杂的系统，因此，针对于通信系统中产生干扰的问题，需要对其展开细致的分析，才能制定相应的解决方案，从而有效降低对无线通信系统造成的干扰。

2.1 控制电磁干扰

针对地铁无线通信系统会受到电磁干扰的这一问题，想要对其解决，要从干扰源头入手。首先，在铺设地铁线路时，要注意对地铁通信设备的甄选，要选择符合国家质量标准要求的企业购买专用设备，并优先考虑购买抗电磁干扰指标达标、抗干扰能力强的设备，产品具有良好的性能才能在高强度磁场中保持正常运行。其次，在铺设电缆线路时也要注意电缆的选择及分布方式，在选择电缆时，要采用可以屏蔽外界电磁波干扰的电缆，比如弱电智能系统数字信号可采用RVVP屏蔽电缆，模拟信号可采用RVVSP屏蔽双绞电缆。另外，在布线的过程中，要考虑到的首要要求就是信号传输过程中不会减弱，这就需要尽量将电缆分布耦合度降低，使其内部结构良好，实现高内聚性。例如可以采取分插槽孔、分设竖井等方式，降低地铁无线通信系统受到的电磁干扰。再次，选择接线盒材的时候要注意材料问题，选择合适的接线盒或者屏蔽盒可以有效地组织电磁场的侵入，接线盒要设计成密封结构并且要采取一定的防电磁泄露措施，由于低电阻率的良导体材料会与外界入侵的电磁波能量相互抵消，达到屏蔽的效果，因此应尽量避免使用PVC材料或者铝合金等非金属材料。

2.2 采用调频技术

随着社会经济的不断发展，人们也越来越追求生活品质，由于在乘坐地铁时可以避免堵车的问题，因此很多人选择乘坐地铁出行，但是很多用户在乘坐地铁时常常因手机收不到信号带来很大的麻烦，同频干扰的问题让地铁用户的无法满足正常通信需求。为优化地铁无线通信系统的抗干扰能力，可以采用调频技术，例如，可以选择定向天线，定向天线具有的较强方向性特点可以增大无线通信系统的功率，在大范围信号覆盖下，既可以提高无线通信系统接收信号的能力，也可以有掉地降低同频干扰；另外，还可以在采用调频技术，这种技术可以对空中接口出现的噪声和地铁通信网络外的WLAN信号实施监控。调频技术会在出现干扰信号的瞬间对其进行快速调整，如此也可以降低同频干扰对铁无线通信系统的干扰。

2.3 合理分配频率资源

基于大众选择移动设备的运营商和运营模式不同，在进入到地铁站内的时候，可以适当的采用器件隔离的方式，既能达成通信信息的共享，也可以有效地防止通信系统之间的干扰。最好的消除方法就是能够做到合理地分配频率资源，并将两台发射机之间拉开一定的距离。不过，目前频率资源短缺，致使很多的发射器集中在一起，置放空间上也产生的污染，国家为解决此项问题，特在[1998]101号文件中规定了寻呼发射机应加装单向器或单向器与滤波器的组合器件，以及一系列相关的技术标准。其中，单向器体积比较小且热稳定性良好，具有保护发射机的功能，可以适当地减少故障率，并且能够有效地吸收外界信号对发射机的干扰能量，但缺点是3dB带宽较宽，且属于单向滤波，不能完全的抵制外界的杂波和干扰，这时就需要与带通滤波器的功能相互补充，形成隔离滤波器，这种滤波器集中了单向器和带通滤波器的优点，可以更加有效的抵抗互调干扰。此外，地铁无线通信系统的相关管理部门要对不同通信运营商设立严格的规范，各个通信运营商应将调频范围设置在地铁无线通信系统的规定范围内，不得随意对地铁内的调频频率进行改动，这样才能保证地铁内的无线通信系统和通信系统各自安全稳定的运行[2]。

2.4 抑制阻塞干扰

如果想要实现对阻塞干扰的抑制，可以通过隔离多频的合路器抑制干扰，如果系统中设定的阻塞门限为x（dBM），多频合路器中设置的隔离数值为y（dBM），而干扰器发射的信号强度为zdBM，则可以利用一下计算公式确定干扰指标，即利用公式进行计算，只要杂散的影响能够符合系统的要求，则也就可以符合阻塞标准，避免阻塞产生的信号干扰。

2.5 采取可靠接地方式

由于高频的器件会导致设备由于接地不良而对信号造成干扰，因此，相关的工作人员需要严格遵守接地标准，各个设备以及器件均应该良好接地，另外，各个运营商的设备、公网设备以及专网设备也必须保持良好的接地，与此同时，如果系统全面开通后，相关的工作人员还需要对设备进行严格的检查和测试，必须确保设备的安全性和可靠性，一旦发现设备存在问题，则需要与建设方展开讨论，制定相应的解决方案，最大限度减少对地铁通信系统造成的干扰。

2.6 减少杂散干扰

由于系统中引入了POI与功分器，再加上耦合器和合路器均是无源器件的一种，因此发射信号的各个基站设备性能指标需要严格按照相应的标准，但是由于设备是处于室内的，则覆盖系统中接进的信号源中可以包含直放站，而直放站的各项参数又与基站的设备存在一定的差距。由此可见，在减少杂散干扰时，工作人员需要重点关注直放站的性能指标，也就是抬升底噪。除此之外，为了最大限度降低杂散干扰对地铁无线通信系统的干扰，还可以适当地减少热噪声的功率。对此有以下两种方案，第一是可以在设备测增加设备各个通道之间的隔离距离，另一种方案则是可以通过上下行的分路方式，先将收发进行分离，自然就可以扩大上下行信号与上行通信道路之间的空间隔离距离，减少通信系统中的链路损耗。