地鐵中的無線電頻率干擾及其對策探討

譚毅

（重慶市軌道交通（集團）有限公司 重慶市 400000）

地鐵中的無線電頻率干擾及其對策探討

譚毅

（重慶市軌道交通（集團）有限公司 重慶市 400000）

本文主要針對地鐵由于不當的頻率配置所所產生的無線電頻率干擾提出相關問題，并且筆者還將對無線電頻率管理作出一種較為完善的分配程序和頻率整理的移動通信應用，讓應用程序在地鐵中無線電頻率干擾問題得到良好的解決辦法，并且將舉出相關實例進行論述及其對策探討。

地鐵；無線電；頻率干擾；對策探討

現今的地鐵不僅有過去的專用無線通信系統，并且還引入了各種不同樣式的城市商用移動無線通信系統。這樣各個不同樣式的無線電頻率一定會形成互相的干擾反應。所以，這種無線電的干擾怎樣可以得到有效避免以及減少的問題，在理論上不僅具有重要意義，在工程上也具有重要的價值。

1 各個商用移動通信系統的不同使用頻率

1.1 專用移動通信系統的使用頻率

專用迪特移動通信系統一般的使用方式是根據工作通信進行劃分，有共用信道方案也可以說是集群方案，也有專用信道方案。其中根據用途配置信道，只把每一種用途使用一個信道，也就是說空閑狀態的信道也不會加以使用，但是若占用了某一信道，全線都會暫定使用，只能通過排隊等候，這就是專用信道方案的特點。專用信道擁有簡單的設備、較低的成本以及成熟的方案技術，在信道和子系統數少、不緊張的頻率資源的前提下，專用信道方案的才用是最佳合宜的。

而集群是指所有用戶共同使用信道，不根據用途配置頻道，能夠實現共享信道和設備，所以也叫共用信道方案。共用信道方案由于采用動態分配信道和信道共享的技術，所以能極大程度上讓系統內所有信道的繁忙概率要比專用信道繁忙概率小的多。如若在系統中的用戶數量固定，可以大大減小呼損率；相反，如若用戶的呼損率穩定，就會大大增加系統容納的用戶數量。這就是共用信道方案比專用信道方案勝出一籌的優勢所在。另一方面，在保密性、可靠性、占用無線電頻率、擴容、頻道轉換和頻率切換，以及檢測功能和呼叫功能等方面，共用信道方案比專用信道方案都更勝出一籌。以此，根據有關計算，達到三個以上的信道數量時，共用信道方案的優越性就能完全的體現出來。

工作頻段按照移動通信工作頻段在國家無線電管理委員會上的規定來講，系統工作頻段一般是：160MHz頻段是138～149.9MHz（上行）/150.05～167MHz（下行），采用專用信道方案的頻段是：450MHz頻段是403～420MHz（上行）/450～470MHz（下行），采用專用信道方案[1]。

1.2 城市商用移動通信系統的引入

由于地鐵結構式采用了高密度及高強度的鋼筋混凝土，所以相當強的屏蔽作用會在外部空間電磁波當中被產生出來，從而讓城市商用移動通信的盲區和死去得以形成，因此城市商用移動通信在一定程度上限制了其應用和發展。

把城市商用移動通信在地鐵中的引入問題解決好，是城市商用移動通信實現無障礙的必然要求，并且對經濟效益和社會效益都會產生良好的促進作用。

以重慶為例，選擇城市商用移動通信系統的引入，以下給出兩種組網方案意見。

（1）推薦400MHz頻段，并用共網

由于重慶現階段共網運營商較少，國內生產800MHz頻段專用設備也不多，并且進口設備價格相當昂貴，重慶也還沒有達到70%的國產化要求，所以不建議采用800MHz頻段，推薦采用400MHz頻段投入重慶地鐵商用移動通信系統進行組網方案最為合適。

（2）采用數字集群方式

數字集群方式能完全滿足地鐵較新線無線通信系統的功能需求，有關人士已經請各方地鐵、軌道交通的專家進行了有效論證，都一致認為數字集群是城市軌道無線通信系統必要的發展方向。因為早在2005年模擬集群方式已經退出了市場。

（3）采用專用頻道通信方式

由于數字集群方式采用的費用較高，而專用頻道通信方式比數字集群要少花一千多萬，重慶輕軌線路工程的資金有限，專用頻道通信方式能夠更加實惠地投入引用。因此，重慶在輕軌較中采用專用頻道通信方式更為合適。

2 無線電頻率干擾的定義及要求

各級無線電管理委員會和國家在長期以來的頻率管理中，只是對具體的頻點和無線電頻段進行分配。中管理方式能夠讓頻率避免重復使用，也就是同頻干擾，但是三階準互調干擾、三階互調干擾以及鄰頻干擾這三種干擾在這種管理方式下容易得到忽略。

因為場強波動較大的移動通信，加之發射機末級和接收機前綴的非線性，大量的交叉調制分量必然會被產生，其中三階準互調干擾、三階互調干擾以及鄰頻干擾的影響最大。

2.1 干擾的定義

（1）三階準互調干擾

因為2個或者3個頻道以及非線性載頻的和差值，但不予另一頻道相等的載頻。頻帶在另頻道的帶寬內落入，因此出現了干擾。

（2）三階互調干擾

因為2個或者3個頻道以及非線性載頻的和差值，但不予另一頻道相等的載頻而造成的干擾。

（3）鄰頻干擾

其頻道間隔值大于兩頻道載頻之差，因此造成的干擾。

2.2 基本要求

減少或者消除無線通信系統在地鐵中的干擾正是上述三種干擾，有以下幾點基本要求：

（1）為了不使干擾在地鐵專用無線通信系統上產生，所以不管采用什么樣的放在在地鐵專用無線通信系統上都要求其頻率序列的采用不能有三階準互調干擾、三階互調干擾以及鄰頻干擾。

（2）因為地鐵也許有一些車站和線路在高架或者地面，并且地面上總是會有車輛，這個時候應該將其他移動通信以及城市商用移動通信用原頻率序列取代其所用的頻率序列，如果待加入頻率序列采用專用在地鐵上無線通信系統的頻率序列代替，這個時候不僅要求原頻率序列要與加入頻率序列進行相容，還有對加入頻率序列的相容進行要求[3]。

3 移動通信頻率的整理及分配程序概述

分配程序和移動通信頻率整理是一個程序系統，這個程序系統不僅包括菜單程序，還包括整理、檢查、次加入、主加入以及選擇和多分、接分、獨分，共計八個方面十六個應用程序組成。

3.1 頻道間隔值

為了能夠讓無線電頻率有效得到利用，要求頻道間隔逐漸縮小。現今，無線電管理委員會頻道間隔值在我國的規定為25kHz；而在國際上的無限電頻道間隔值有的國家規定為20kMz，并且對頻道間隔的深入研究縮小為12.5kHz。另一方面，單話路電臺、尋呼電臺與多話路電臺頻道間隔值也有所不同。所以，多種頻道間隔值的頻率存在同一個無線管區中也是完全有可能的。這種情況被本程序系統充分考慮在內，因此組成多種頻道間隔值的頻率序列都能被其應用程序所適用。對其實際的應用要求達到了滿足，比一般適用在同一頻道間隔值的程序更加具有優越性。

3.2 檢查

上述程序適用在三階準互調干擾、三階互調干擾以及鄰頻干擾的檢查，并提供定量結果。這樣比一般只檢查互調干擾的程序更加具有優越性。

3.3 選擇

本程序會對選擇條件達到滿足，并給出最佳選擇的同也可以最多的選擇頻率序列，因此實現無線電頻率被有效利用的目的。

3.4 主加入和次加入

待加入頻率序列的主要設計方為主加入，加入條件：如若是相容的原頻率序列，那么加入頻率序列也相容，并且構成原頻率與加頻率的整個頻率序列也相容；如若是不相容的原頻率序列，那么加入頻率序列相容，并且原頻率域加頻率彼此相容。

3.5 獨立分配

獨立分配中要求在相容條件得到滿足的情況下，盡量小的占用頻寬，因此然后無線電頻率能夠實現有效利用[4]。

4 移動通信頻率整理和分配程序的應用

隨機性干擾屬于無線電頻率干擾，無線電頻率干擾和場強分布、頻率配置以及電臺性能都有關聯，所以定量測量很有困難，同時監督也存在困難，對于干擾的發生原因，很難做出查明。

另一方面，各個無線系統在地鐵上應對的頻率配置、頻段選擇、雙工收發間隔以及頻道間隔等問題，能進行認真的分析，從而找出能夠通過接收機帶通濾波器和發射機的頻率，并且對移動通信頻率整理和分配程序系統的應用程序選擇相應的計算方式進行計算，以此讓頻率的使用相容能夠得到保障。舉例如下：

在某地鐵里移動通信系統中采用專用通信方案，以450MHz作為工作頻段的選擇，以10MHz作為雙工收發間隔。批給此地鐵六組專用移動通信頻率：

（1）F1/F1為460.500MHz/450.500MHz；

（2）F2/F2為460.675MHz/450.675MHz；

（3）F3/F3為460.875MHz/450.875MHz；

（4）F4/F4為460.925MHz/450.925MHz；

（5）F5/F5為460.950MHz/450.950MHz；

（6）F6/F6為460.125MHz/451.125MHz。

其工作頻率為以下四組：

（1）f1/f1為464.825MHz/454.825MHz；

（2）f2/f2為464.875MHz/454.875MHz；

（3）f3/f3為464.975MHz/454.975MHz；

（4）f4/f4為465.000MHz/455.000MHz。

下行被高端頻率所使用，中繼器發或者車站臺、移動臺收；上行被低端頻率所使用，移動臺發、中繼器收或者車站臺。

因為高端頻率和低端頻率之間有著充分的間隔，干擾信號能夠被帶通濾波器進行過濾掉，所以，在高端頻率和低端頻率之間可以不考慮無線電頻率干擾的問題。但是帶通濾波器之內，低端頻率之間，以及高端頻率之間應該盡量避免其他無線電頻率的干擾。

為了是基本要求能夠達到滿足，采用移動通信分配程序系統的程序，以及移動通信頻率整理中的檢查，對次加入程序和主加入程序進行運算，得出結果見表1[5]。

表1

由表1可見，六組頻率并不相容，有兩組經過檢查程序查出是互調干擾，相容的只有待加入頻率序列。

采用程序選擇是為了讓基本要求得到滿足。六個頻率被選擇時，選擇頻率沒有序列，與檢查結果相同。

雖然待加入頻率序列與原頻率序列均各自相容，但是構成待加入頻率和原頻率的整個頻率序列之間并沒有相容，并有三組通過檢查程序發現為互調干擾。所以，通過檢查程序得到的驗證結果是構成加入頻率和原頻率的整個頻率序列相容。

[1]蔣招金.地鐵中的無線電頻率干擾及其對策[J].移動信息，2015，67（4）：34～36.

[2]陳杰.地鐵無線通信系統電磁干擾分析及解決方案研究[J].2014，35（54）：62～65.

[3]林國維.地鐵無線通信系統干擾分析及抗擾措施[J].城市建設理論研究（電子版），2013，44（3）：574～575.

[4]梁海燕.無線電子標簽手持終端的設計[J].2011，65（41）：45～47.

[5]徐華林.地鐵中的無線電頻率干擾及其對策[J].城市軌道交通研究，2003，6（6）：41～46.

U231.7

A

1004-7344（2016）05-0145-02

2016-2-5

譚毅（1977-），男，工程師，大學本科，主要從事軌道交通通信技術方面的工作。