轨道交通信号系统无线传输抗干扰研究

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1、轨道交通信号系统无线传输抗干扰研究轨道交通信号系统无线传输抗干扰研究前言　　目前，城市轨道交通信号系统已经进入了CBTC通信列车控制系统的时代。CBTC采用车-地双向通信方式，实现移动闭塞，大大提高了系统性能，并为系统功能扩展打下了基础。在飞速发展的城市轨道交通行业，信号系统为老百姓快捷安全的出行提供了保障。　　1无线通信子系统结构和原理　　无线通信子系统承载车载和轨旁CBTC系统间的信号数据流，由位于轨旁的无线接入点（AP）、功分器、车载天线和车载无线调制解调器组成，包括2套相互独立的设备。　　每个轨旁无线设备由2个无线接入点组成，分别与各自的无线网络相连接

2、，并通过不同的光纤与有线网连接。无线接入点通过功分器连接定向天线，上传射频（RF）信号。　　车载无线调解器在无线覆盖区与无线网络完成握手及授权并接入。无线网络的漫游切换由车载无线调制解调器发起，切换过程为探测、搜索和加入3个阶段。一个轨旁无线接入点能够覆盖的范围称为无线小区。整个线路的无线覆盖由连续重叠的无线小区组成。　　车载无线调制解调器存储了一个已授权的无线网络列表，默认情况下与对应的无线接入点关联。无线网络列表由主用和备用2部分组成。当主用网络故障时，车载无线调制解调器将与备用网络的无线接入点建立连接。当车载无线调制解调器到达2个无线小区的重叠区时，进行

3、接入点间的切换。　　2基于802.11协议的无线传输抗干扰措施　　2.1调制方式的选择　　轨道交通信号系统的无线传输一般选用802.11协议，表1对各种协议的频率、调制方式、带宽、速率及协议发布时间进行统计。　　FHSS是一种跳频技术（Frequency-HoppingSpreadSpectrum），在同步且同时的情况下，接受两端以特定型式的窄频载波来传送信号。跳频是用一定码序列进行选择的多频率频移键控，也就是说用扩频码序列去进行频移键控调制本文由.L即正交频分复用技术（OrthogonalFre-quencyDivisionMultiplexing），采用一

4、种不连续的多音调技术，将被称为载波的不同频率中的大量信号合并成单一信号，从而完成信号传送。由于这种技术具有在杂波干扰下传送信号的能力，常用在易受外界干扰或者抵抗外界干扰能力较差的传输介质中。　　OFDM广泛应用于信号系统无线通信领域，相对FHSS（跳频序列扩频）和DSSS（直序列扩频），其在抗干扰性方面有以下优势。　　（1）抗脉冲干扰能力。CBTC业务数据（包括协议开销）的最大速率为双向100kb/s，仅占用6Mb/s无线通道的4%（每方向2%）。CBTC的业务数据包为200个字节，完成一次CBTC数据的传递，FHSS每16ms中需3ms，而OFDM每16ms

5、（单向传递100kb/s）中仅需0.5ms，所以OFDM可以利用最短的时间完成数据的传递，大大提高了系统的抗脉冲干扰能力。　　（2）抗背景干扰能力。抗背景干扰能力取决于信噪比。如果在6Mb/s的速率下传输200个字节的报文，OFDM技术可以在背景噪声高于信号强度10dB的条件下进行，也就是说OFDM的信噪比为-10dB。而同等条件下，FHSS在信噪比为+13dB时的数据速率为1Mb/s，DSSS在信噪比为0dB时的数据速率为5.5Mb/s。综上所述，基于目前轨道交通信号系统的业务需求和抗干扰性，OFDM是一种值得推广的无线通信调制方式。　　2.2双频点冗余　　

6、为了提高系统可靠性，信号系统应该采用冗余的无线通信网络，并且轨旁无线接入点应工作在2个不同的频点，当干扰源对一个频点造成干扰时，另一个无线接入点保持可用状态，确保无线通信正常工作。冗余接入点对应不同频点的应用，大大提高了无线通信网络的可靠性和可用性。此外，在2个不同频点间还应预留足够的带宽，这样可以避免与其他无线系统及相邻无线接入点发生同频干扰。　　2.3数据传输加密　　如果无线通信网络采用明文传输数据，无线系统的开放性特征使得其他无线用户能够窃听和破坏所传输的数据，那么信号系统将有必要对车-地之间的无线数据传输进行加密，以防止信息泄露。目前，i-chael算

7、法由公认彻底安全的CCMP讯息认证码所取代，而RC4也被AES取代。因此，Hz调整为5MHz，调整后，在总的发射功率不变的情况下，功率谱密度提高了6dB，从而显著提高无线调制解调器抗同频干扰能力，另外，2.4GHz频段常用的3个无干扰频段CH1、CH6和CH11均占用20MHz频宽，如果窄带无线调制解调器工作在CH2和CH13，各占用5MHz频宽，那么与其有频谱重叠的其他2.4GHz频段将非常少，受干扰的几率与20MHz相比显著降低，因此，正确选择工作频段也能提高自身的抗干扰能力。窄带无线调制解调器在实验室模拟测试和现场测试中表现出了以下抗干扰特性：在相同强度

8、的同频干扰情况下，窄带无线调制解调器承