基于LTE技術的地鐵車地無線通信的干擾分析

潘文

【摘要】本文對LTE技術進行簡要概述，結合某地鐵軌道交通車地無線通信系統中對LTE技術的應用實例，對主要車地無線通信主要干擾源進行分析，最后對抗干擾的關鍵應對措施進行總結，僅供參考。

【關鍵詞】地鐵;車地無線通信;抗干擾;LTE

一、LTE地鐵車地無線通信概述

作為3G技術的演變與進化形式，LTE技術界于3G與4G通信技術間，是3.9G的全球化標準。以3G通信技術為依托，LTE技術全面增強了3G空中接入，在無限網絡進化標準上也引入了OFDM與MTMO相結合的形式。與傳統3G通信技術相比，LTE技術表現出了數據傳輸速率更高，對分組傳輸兼容性更好，改善數據傳輸延遲，覆蓋廣域性等在內的一系列優勢。目前，各大運營商對LTE技術得數據傳輸速率最大支持已經達到100.0Mbps以上，可滿足車地無線通信的全部要求。在地鐵車地無線通信系統實際應用中，LTE承載PIS、以及CBCT等相關業務，全覆蓋車站、正線、折返線、停車場、試車線以及車輛檢修基地等區塊的無線信號，其網絡邏輯架構如下圖（見圖1）所示。

二、LTE地鐵車地無線通信干擾

在地鐵列車內所涉及到的無線通信系統眾多，包括民用移動通信引入系統、專用無線通信系統、車地無線通信系統以及公安消防無線通信系統等在內。當車地無線通信系統應用LTE技術時，必須充分考慮與上述系統的干擾問題，尤其是與民用移動通信系統同步應用時的干擾問題，這是由于兩者的頻段高度接近（LTE應用頻段區間為1795.0MHz～1805.0MHz，而民用移動通信系統應用頻段區間為1745.0MHz～1755.0MHz/1805.0MHz～1820.0MHz）。而對于LTE系統內部而言，實際應用中存在的干擾以同頻干擾為主，尤其是軌道交通同一隧道中兩相鄰同頻小區間的干擾以及車站兩側小區單元間的干擾問題。

三、LTE地鐵車地無線通信抗干擾

（一）同頻干擾

考慮到車地無線通信系統所服務地鐵車段業務容量需求持續擴大以及頻段資源緊張等客觀情況，多數地鐵列車全線組網采用同一頻率進行，但LTE系統內同頻干擾勢必會在一定程度上影響小區吞吐量以及無線網絡信號的覆蓋質量。因此，尤其是軌道交通同一隧道中兩相鄰同頻小區間的干擾以及車站兩側小區單元間的干擾問題必須引起工作人員的關注。

其一，在針對同一隧道中兩相鄰同頻小區干擾問題進行分析時，可以引入如下圖（見圖2）所示模型，分車輛位于車站且處于本小區/對側小區無線網絡覆蓋范圍內兩種情況進行分析，以評估穿透損耗或隔離度是否能夠符合無線通信信號的抗干擾要求。

同頻隔離度（dB）=32.5+20×log（頻率）+20×log（接收終端與天線間距離/1000）+墻壁損耗參考值×墻壁數目

其二，在考慮切換遲滯因素的情況下，兩相鄰同頻小區在邊緣側的信噪比最差值可以達到0、﹣2，因此必須在應用LTE的同事考慮對同頻小區的抗干擾問題，以降低邊緣上下行干擾問題，提高載波干擾比，更好的滿足車地無線通信系統各類業務需求。工作人員可以根據地鐵車地無線通信系統的實際應用情況，考慮選用調度、ICIC、以及IRC等技術手段來協調干擾，甚至消除干擾。以ICIC技術為例，本技術措施可以限制下行資源管理設置，使多個小區單元動作處于協調狀態下，結合實際情況限制資源調度或某個資源塊內發射功率，達到改善接收端接收載干比，優化邊緣側信號覆蓋全面性，提高數據傳輸速率的目的。

（二）多徑干擾

在LTE系統應用過程中，OFDM是其核心單元。因此，為了降低多徑干擾對地鐵車地無線通信系統所產生干擾影響，可以將循環前綴插入方法引入正交頻分復用傳輸環節中，直接復制正交頻分復用符號最后一部分，插入符號啟示位置，如下圖（見圖3）所示，通過這種方式生成正交頻分復用符號長度+循環前綴長度的新符號。通過這種方式，信道時延擴散僅需要滿足不超出循環前綴長度的要求，就能夠保證子載波間的正交性，從而避免信道時延擴散對LTE下車地無線通信系統的干擾影響。

（三）與其他系統干擾

LTE系統應用頻段近似于民用移動通信GSM1800系統應用頻段，這意味著兩者可能在同步應用中出現干擾，以LTE雜散落入GSM1800系統頻帶內進而導致帶內干擾問題產生為主。考慮到地鐵徹底無線通信系統中LTE與GSM網絡在隔離度方面的要求，兩者間雜散隔離度以及阻塞隔離度均需要符合低于30.0dB的標準即可避免干擾產生。除此以外，還可通過兩者共用室內分布系統的方式，達到同樣的抗干擾效果。

四、結束語

城市化發展速度不斷加快的背景下，城市圈持續擴張，城鎮人口數量加速膨脹，交通系統擁堵程度日益激烈，軌道交通憑借其運力充足、發展快速等一系列優勢，在緩解城市擁堵方面發揮的作用日益凸現出來。而伴隨著軌道交通承載力的提升以及建設規模的持續擴大，地鐵列車與地面通信的需求也更加多樣化、復雜化。如何保障通信系統的安全可靠備受業內認識的關注與重視。LTE技術應用于地鐵車地無線通信系統中可顯著提高其安全穩定，降低工程投資，但同時應用中所產生的干擾問題也必須引起關注。本文即結合某地鐵軌道交通車地無線通信系統中對LTE技術的應用實例，探討主要干擾源以及抗干擾的應對方法，望能夠引起重視。

參考文獻：

[1]魯秋子.城市軌道交通延伸工程信號系統車地無線通信技術方案研究[J].現代城市軌道交通，2018，（12）：80-83.

[2]趙朝娜，鄭國莘，徐靖， 等.基于裂縫波導的車地無線通信系統性能指標測試分析[J].城市軌道交通研究，2019，22（1）：44-49.