軌道交通無線通訊系統研究論文

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軌道交通通訊與控制中,無線通訊訊號穩定性一直是難以攻克的課題,無線通訊系統的網路覆蓋和抗干擾能力是軌道交通無線通訊系統服務質量的重要保證。研究軌道交通無線通訊系統網路覆蓋及其干擾問題,應用科學的方法和先進的技術,確保軌道交通無線通訊暢通,保證列車穩定、安全執行具有非常重要的現實意義。

軌道交通無線通訊系統研究論文

一、軌道交通無線通訊系統網路覆蓋

1.1覆蓋率

軌道交通無線通訊網路覆蓋率是指軌道交通專用無線電波覆蓋情況,其與時間環境和地理空間環境具有必然的聯絡。在無線網路質量控制中,無線訊號基站之間的距離設定是保證無線訊號覆蓋的關鍵因素,因為無線訊號功率距離發射裝置越遠則越小,計算無線訊號功率隨距離的增加而衰減的公式可以表達為:,其中d為無線基站之間的距離,d0=1,為近地參考距離,n為路徑損耗指數。在以基站為中心的無線網路覆蓋,計算基站覆蓋率公式為:,其中,γ為接收訊號閾值,R為覆蓋區域半徑,P為接收訊號電平。

1.2覆蓋特性

根據無線通訊電波傳播規律,軌道交通通訊系統無線網路覆蓋特性在不同環境下具有明顯的.差異性。可利用Hata模型對無線網路覆蓋特性建立預測模型,Hata模型公式為L=A+B×log(d),其中,L為路徑損耗,A為截距,B為斜率,d為距離。不同環境下的無線通訊路徑損耗因子不同,譬如城市無線通訊路徑損耗修正因子為:3.2×(log11.75H)2-4.97;郊區無線通訊路徑損耗修正因子為:()2[log(f/28)]-5.42L市區;鄉村無線通訊路徑損耗修正因子為:()-4.78(logf)18.33(logf)-40.942L市區×+;城市無線傳播路徑損耗公式可表達為:L(dB)=69.55+26.16logf-13.82log(Hb)+[44.9-6.55log(Hb)]logd-α(Hm)其中,Hb為基站高度,Hm為移動臺高度。由此可知,無線通訊路徑損耗取決於截距的無線訊號頻率、基站高度和移動臺高度。在軌道交通無線通訊系統覆蓋範圍中,隧道作為特殊環境無線通訊電波在傳播過程中受到列車、隧道洞壁構造、隧道介面及曲面等因素的影響,可利用Motley模型計算無線電波路徑損耗,計算公式為:PL=PL0(37dB)+10nlog(d)+Fwall+Ffloor,其中PL為1m範圍內損耗參照點,n為衰減因子n=2,d為收發器距離,Fwall為基站與移動臺之間牆壁引起訊號衰減總值,Ffloor為基站與移動臺之間地面衰減總值。

二、軌道交通通訊系統干擾問題與應對策略

2.1干擾問題

軌道交通無線通訊網路採用IEEE802.11標準無線區域網技術,該標準技術具有廣泛的應用性和開放性,其中IEEE802.11a工作頻段為5.8GHz,傳輸速率54Mbps,IEEE802.11b工作頻段為2.4GHz,傳輸速率可達11Mbps,IEEE802.11g工作頻段為2.4GHz,傳輸速率54Mbps。在軌道交通無線通訊系統中,普遍採用IEEE802.11g標準的WLAN,頻率範圍在2412-2484MHz之間,通道有1-14個,平均頻寬為22MHz。在無線通訊系統工作中,經常出現各系統間相互干擾和爭搶通道的問題,總結無線通訊干擾源主要來源於同頻干擾和鄰道干擾。同頻干擾問題是軌道交通通訊系統所採用的通訊頻率與外界其他系統通訊頻率相同相互之間產生干擾現象。在同一通道上每次只允許傳送一個數據幀,當來自不同系統通道同時傳送請求時,會產生資料延時傳送,並且在延時過程中資料幀之間發生碰撞會出現丟包問題。鄰道干擾問題是相鄰通道功率之間會產生通道頻率干擾,譬如通道與通道之間產生重疊現象,導致通訊串頻現象。

2.2應對策略

在面對軌道交通通訊系統通訊干擾問題時可採取合理規劃軌道交通周邊基站設施建設、正確選擇無線頻段、提高有效訊號發生頻率、降低干擾訊號發射頻率等方法予以應對。在軌道交通通訊基站的建設中,通過合理規劃與佈局,禁止架設其他型別的通訊發射和接收裝置,以確保軌道交通無線通訊不受干擾;在軌道交通無線通訊標準的選擇上,採取與公用IEEE802.11g系統開放2.4GHz頻段不同的頻段,如5.8GHz頻段,增強軌道交通無線通訊頻段的專屬性;為保證軌道交通通訊通道不受干擾,在軌道交通執行時適當降低其他通訊源的發射功率,並增強軌道交通無線通訊的發射功率。

三、結語

無線通訊應用於軌道交通通訊系統已經成為一種未來普及的發展趨勢,為保證軌道交通無線通訊訊號穩定,確保軌道交通安全執行,在軌道交通無線基站建設上要以建設標準為依託,充分考慮實際環境因素的影響合理佈局通訊基站,並針對無線通訊所面臨的干擾問題予以進行治理。在未來相信隨著技術的不斷髮展與成熟,將會有更加先進的措施提高軌道交通通訊抗干擾能力,確保軌道交通無線通訊暢通的新措施,這還需要我們進行不斷的努力繼續研究下去。