地铁中的无线电频率干扰及其对策论文

1、地铁中的无线电频率干扰及其计策论文地铁中的无线电频率干扰及其计策论文摘要提出了地铁中由于频率配置不当产生无线电频率干扰问题；介绍了一种比较完善的无线电频率治理程序移动通信频率整理和分 配程序；给出了应用该程序解决地铁中无线电频率干扰的方法,并 举出了实例；关键词地铁,无线通信,移动通信,无线电干扰目前地铁中除了原有的专用无线通信系统外,仍有各种各样的城 市商用移动无线通信系统引入；各种各样的无线电频率必定相互干 扰；因此,如何削减和防止这种无线电频率干扰,不但具有理论意 义,而且具有工程价值；1 各通信系统的使用频率1.1 专用移动通信系统所谓集群,指的是不按用途配置频道,而是信道为全部用户共

2、用,实现设备和信道共享,因此又称为共用信道方案；由于集群系统采 用信道共享及动态安排信道的技术,使系统内全部信道均忙的概率 要远小于专用信道繁忙的概率；假如系统容纳的用户数不变,就呼 损率大大减小 ; 反之,假如用户的呼损率不变,就系统容纳的用户数 大大增加；这是集群方案较之专用信道方案最主要的优点；另外,在牢靠性、保密性、扩容、占用无线电频率、频率切换和频道转换,以及呼叫功能和检测功能等方面,集群方案都优于专用信道方案；依据笔者运算,当信道数为3 个以上时,集群方案的优越性就表现出来；目前新建地铁一般采纳数字集群方案,但在特别情形下或在 已建地铁中也采纳专用信道方案；专用移动通信系统的使用频

3、率如下 :1 工作频段依据国家无线电治理委员会对移动通信工作频段的规定,系统工 作频段为 :160MHz频段为 138149.9MHz上行/150.05 167MHz下行 ,专用信道方案采纳 ;450MHz频段为 403420MHz上行/450 470MHz下行 ,专用信道方案采纳 ;800MHz频段为 806821MHz上 行/851 866MHz下行,集群方案采纳；上行频率指从移动台到基地台的发射频率,即移动台的发射频率,或基地台的接收频率,位于频段低端；下行频率指从基地台到移动台的发射频率,即基地台的发射频率,或移动台的接收频率,位于频段高端；2 频道间隔和标称频率每个频段的相邻频道间隔

4、均为25kHz；对于 160MHz、450MHz频段,标称频率的最终 2 位有效数字应为 00、25、50、75kHz;对于 800MHz频段,标称频率的最终 3 位有效数字应为 12.5 、37.5 、62.5 、87.5kHz；3 双工间隔 160MHz频段为 5.7MHz;450MHz频段为 10MHz;800MHz频段为 45MHz；地铁专用移动通信系统满意移动台“ 发低收高” 、基地台“ 发高 收低” ,以及上述频段、频道间隔和标称频率的要求；1.2 城市商用移动通信引入系统地铁因其采纳高强度、高密度的钢筋混凝土结构,从而对外部空 间电磁波产生了很强的屏蔽作用,形成城市商用移动通信的

5、死区和 盲区,在相当程度上限制了城市商用移动通信的进展和应用；解决好地铁内城市商用移动通信的引入问题,实现无障碍的城市 商用移动通信,必将产生良好的社会效益和经济效益；依据北京地 铁的情形,城市商用移动通信引入系统的频率有以下 9 种: 调频立体声广播,为 86108MHz;宽带无线寻呼,为137285MHz;中国联通CDMA移动电话,为 800MHz频段; 中国联通 GSM移动电话,为 900MHz 频段; 中国移动 GSM移动电话,为 900MHz频段; 中国移动 GPRS移动电话,为 1800MHz频段; 第三代移动电话,为2.1GHz频段 ; 多媒体与无线局域网通信,为 2.4GHz频

6、段; 公安、消防等特别性行业需要引入的系统,频率与原系统相同；由于是引入系统,因此掌握中心和交换机仍采纳原系统,地铁只设基地台或双向光纤射频中继器,用以增加或扩大无线管区；很显然,其频道间隔、标称频率和双工间隔与原系统相同；2 干扰定义及基本要求长期以来,国家和各级无线电治理委员会对频率的治理,仅在于安排无线电频段和详细的频点；这种治理可以防止同频干扰 重复使用频率 ,但忽视了 3 种干扰,即邻频干扰、三阶互调干扰和三阶准互调干扰；由于移动通信的场强波动大,加上接收机前级和发射机末级的非线性,必定产生大量交叉调制重量；其中尤以上述 3 种无线电频率干扰影响最大；2.1 干扰定义和相容邻频干扰,

7、指两频道载频之差小于其频道间隔值 当两频道的频道间隔值不同时,取两种频道间隔值之和的一半表示 所造成的干扰；三阶互调干扰,是由于非线性以及两个或三个频道载频的和差值等于另一频道的载频而造成的干扰；三阶准互调干扰,指由于非线性以及两个或三个频道载频的和差值虽不等于另一频道的载频,但其频带落到另一频道的带宽内,从而造成的 干扰；在一频率序列中,如无上述 3 种干扰,就称为相容,否就称为不相容；2.2 基本要求地铁中无线通信系统正是要排除或削减上述 求如下 :3 种干扰,其基本要为了使地铁专用无线通信系统本身不产生干扰,无论地铁专用 无线通信系统采纳何种方案,均要求其所采纳的频率序列无上述 3 种干

8、扰 即为相容频率序列 ；假如把地铁专用无线通信系统所采纳的频率序列作为原频率序 列,把城市商用移动通信引入系统所采纳的频率序列作为待加入频 率序列,就要求加入频率序列与原频率序列彼此相容,即要求加入频率序列不对原频率序列产生干扰,原频率序列也不对加入频率序 列产生干扰；至于加入频率序列本身是否要求相容,由引入系统单 位打算；由于地铁可能有部分线路和车站位于地面或高架,并且车辆段 总是在地面,这时应把城市商用移动通信以及其它移动通信所采纳 的频率序列作为原频率序列,而把地铁专用无线通信系统所采纳的 频率序列作为待加入频率序列；这时除了要求加入频率序列与原频 率序列彼此相容外,仍要求加入频率序列相

9、容；3 移动通信频率整理和安排程序简介移动通信频率整理和安排程序是一个程序系统,它除了必要的菜单程序外,仍由移动通信频率整理 包括检查、调整、挑选、主加入、次加入 和安排 独分、接分、多分 共 8 个方面的 16 个应用程序 每个均包括肯定值程序和相对值程序 组成；所谓频率肯定值即频率真值,指的是以兆赫兹 MHz为单位的频率值,而频率相对值指的是以该频率序列中最小的频率为 1,其它频率由其值与最小频率之差除以频道间隔值所得的商加 1 表示; 或以某一起始频率 1 而求得；本程序系统具有以下功能特点 :1 关于频道间隔值为了有效地利用无线电频率,频道间隔要求越来越小；目前,我国无线电治理委员会规

10、定频道间隔值为25kHz;国外有的国家规定为20kHz,并且正在进一步讨论把频道间隔缩小为 12.5kHz；另外,多 话路电台、寻呼电台与单话路电台频道间隔值也不同；因此,在同 一无线管区存在多种频道间隔值的频率是完全可能的；本程序系统 充分考虑这种情形,其应用程序适用于多种频道间隔值组成的频率 序列,满意了实际的应用要求,优于通常仅适用于同一频道间隔值 的程序；2 关于检查 1本程序适用于邻频干扰、互调干扰、准互调干扰的检查,并给出 定量结果；这样,优于通常仅检查互调干扰的程序；3 关于调整 2本程序给出各种类型和级别的调整,即邻频干扰、互调干扰、准 互调干扰的调整,以及 3 种干扰同时调整

11、 ; 除邻频干扰调整和 3 种干 扰同时调整给出全部正确调整 即完全排除干扰且调整频率最少 外,互调干扰和准互调干扰的调整仍可以给出各种级别的调整,即调整 1 个干扰频率、 2 个干扰频率直至正确调整,每种调整的结果都有定 量表示；这样,用户可依据需要和条件挑选调整,从而以最小代价 的调整满意使用要求；该调整程序比通常仅给出一种调整的程序更 加完善和有用；4 关于挑选本程序给出正确挑选,即满意挑选条件 频率个数和相容 且挑选频率序列最多,从而达到有效地利用无线电频率的目的；5 关于主加入 3 和次加入 主加入,指待加入频率序列为设计主要方,原频率序列为另一方；加入条件为 : 假如原频率序列相容

12、,就加入频率序列相容,并且原、加频率构成的整个频率序列也相容; 假如原频率序列不相容,就加入频率序列相容,且原、加频率序列彼此相容；次加入,指原频率序 列为设计主要方,待加入频率列为另一方；加入条件变为 : 不要求加 入频率序列肯定相容,但要求原、加频率序列彼此相容；由于本程序系统适用于多种频道间隔值组成的频率序列,无论对 于主加入仍是地下加入,原频率序列既可是多种频道间隔值组成的 频率序列,也可是同一种频道间隔值组成的频率序列,而待加入频 率序列既可与原频率序列的频道间隔值相同,也可不同,都能够实 现正确加入；即满意加入条件且加入频率最多,从而达到有效利用 无线电频率的目的；主加入与次加入不

13、同的是 : 前者的加入条件要求加入频率序列一 定相容 ; 而后者并不要求,因此加入频率序列可能相容,也可能不相 容；6 关于独立安排 4 ,5独立安排的要求是 : 在满意相容的条件下,占用频宽尽量小,从 而达到有效地利用无线电频率的目的；本程序采纳挑选法或数学方法由用户挑选；挑选法可得到全部最 佳解,当频率数较少 3 11时,可快速获得结果 除正确解外,仍 包括全部第 1 准正确解 ; 但当频率数较多 大于 11 时,运算时间相 当长；本程序采纳接续运算法可相对克服这一缺点；无论频率数多少,数学方法都可快速或比较快速地得到结果,但所得结果不肯定 正确,也可能接近正确；7 关于接续安排 6接续安

14、排,指原频率序列为另一方,接续安排频率序列为设计方；由于设计方无权转变另一方使用的频率,只能转变本方的频率,因 此接续安排条件为 : 假如原频率序列相容,就接续安排频率序列相容,并且原、接频率构成的整个频率序列也相容; 假如原频率序列不相容,就接续安排频率序列相容,并且原、接频率序列彼此相容；由于本程序系统适用于多种频道间隔值组成的频率序列,对于接 续安排来讲,原频率序列既可是由多种频道间隔值组成的频率序列,也可是同一种频道间隔值组成的频率序列,而接续安排频率序列既 可与原频率序列频道间隔值相同,也可不同,都能够满意接续安排 的要求,求得全部正确接续安排频率序列；由于原频率序列的影响,本程序采

15、纳挑选法；当接续安排频率较多时,运算时间相当长,本 程序采纳接续运算法可相对克服这一缺点；8 关于多序列安排 7多序列安排的条件是 : 各频率序列相容,并且全部频率相异；本 程序采纳挑选法或数学方法由用户挑选；挑选法可得到满意按列递 增规律的全部正确解,但随着频率数或序列数的增加,运算时间迅速增加；本程序采纳接续运算法可相对克服此缺点；数学方法无论频率数或序列数多少,都可比较快速地得到结果,但所得结果不一定正确,也可能接近正确；4 移动通信频率整理和安排程序的应用无线电频率干扰是随机性干扰,它和频率配置、场强分布、电台性能等有关,很难定量测量,也难于监督,即使发生干扰也难于查明缘由；为明白决地

16、铁中的无线电频率干扰,第一应当要求电台的发射机和接收机性能满意指标要求,工程设计上严格遵循相应的无线电设计规范；另外,应对地铁中各无线系统的挑选频段、频率配置、频道间隔、双工收发间隔等进行仔细分析,找动身射机和接收机带通滤波器能够通过的频率,并挑选移动通信频率整理和安排程序系统相应的应用程序进行运算,以确保使用的频率相容；举例如下 :某地铁专用移动通采纳专用信道方案,工作频段挑选在 450MHz,双工收发间隔 10MHz；该市无线电治理委员会批给该地铁专用移动通信 6 组频率 :F1/F1为 460. 500MHz/450.500MHz;F2/F2为460.675MHz/450.675MHz;

17、F3/F3为460.875MHz/450.875MHz;F4/F4为460.925MHz/450.925MHz;F5/F5为460.950MHz/450.950MHz;F6/F6为 461.125MHz/451.125MHz；引入系统虽有 9 种,但前 8 种都不是 450MHz频段,因此可不加 考虑; 只有第 9 种 特别性行业 采纳 450MHz频段,需要考虑；假如地铁专用移动通信系统采纳160MHz频段,就无线寻呼的干扰应当考虑; 假如采纳 800MHz,就中国联通CDMA移动电话的干扰应当考虑；其工作频率为 4 组: f1/f1 为 464.825MHz/454.825MHz; f2/

18、f2 为 464.875MHz/454.875MHz;f3/f3 为 464.975MHz/454.975MHz;f4/f4 为 465.000MHz/455.000MHz；高端频率用于下行,车站台或中继器发、移动台收 ; 低端频率用于上行,移动台发、车站台或中继器收；由于高低端频率之间有足够的间隔,带通滤波器可把干扰信号滤掉,因此可以不考虑高 -低端频率之间的无线电频率干扰；但应防止高端频率之间、低端频率之间,以及带通滤波器内的其它无线电频率干扰；1 该市无线电治理委员会批给该地铁专用移动通信 6 组频率并不相容,通过检查程序查出两组互调干扰,而待加入频率序列本身是相容的；2 为了满意第一个基本要求,采纳挑选程序；当挑选 6 个频率时,无挑选频率序列,和检查结果一样; 当挑选 5 个频率时,挑选频率序列有 2 个,挑选第 1 个频率序列