摘 要在我国经济与社会快速发展的今天，为了保证我国高铁与城市轨道交通系统中乘客的通信与列车的准点到达，我们就必须针对轨道交通中通信系统存在的干扰问题提出有效的解决方案，在本文的研究中笔者主要对轨道交通在实现通信网络覆盖时所面临的干扰共存相关问题进行了具体研究，希望能够在一定程度上对我国轨道交通通信建设的发展起到促进作用。
【关键词】轨道交通 CBTC系统 干扰共存轨道交通
随着我国4G无线通信网络的大幅普及，我国移动通信业界开始注重保证高密度覆盖场景中用户通信质量的优化，而高铁与城市轨道交通为代表的轨道交通系统中的用户通信质量就是这一问题的主要表现形式，为了解决轨道交通通信系统中无线信号覆盖及干扰共存的相关问题，正是本文研究的目的所在。
1 轨道交通CBTC通信网络概述
1.1 轨道交通CBTC通信系统
所谓轨道交通CBTC系统，指的是基于通信的移动闭塞系统，其主要负责轨道交通的自动保护、自动运行、自动监控等功能，轨道交通CBTC系统能否正常的运行，关系着轨道交通运营的安全和稳定。我国近些年轨道交通事业的发展速度不断加快，而轨道交通CBTC系统凭借着自身传输信息量大、传输速度快、易于实现、成本低的特点在我国轨道交通中得到了较为广泛的应用。之所以轨道交通CBTC系统能够较好的满足轨道交通的运行需要，主要是由于轨道交通CBTC系统能够保证2.4GHz工作段不间断的双向通信所致。
1.2 移动Wi-Fi通信系统
在我国现今很多轨道交通线网中，应用移动Wi-Fi通信系统实现无线信号传输的情况较为常见，一般来说MIiFi设备较常用于轨道交通中的信号传输，这一传输能够实现轨道交通中特定移动信号的通信，我国当下很多轨道交通中实现4G通信就是应用这一设备实现的。
2 干扰原理
无线电波是实现移动通信的载体，这一载体在实现无线信号传输的同时，也必然决定着通信过程会受到多方面的影响，同频干扰、邻频干扰、互调干扰、阻塞干扰以及带外干扰等都属于较为常见的无线电波干扰形式，在轨道交通通信系统中，最易产生同频干扰与邻频干扰这两种干扰形式。所谓同频干扰指的是干扰信号的工作频段与在用信号的工作频段相同导致的干扰；而邻频干扰则是工作于相邻频段的通信系统，由于各自发射机和接收机自身设备老化等方面因素，造成其性能不理想所引起的干扰。
3 轨道交通场景下的通信性能研究
在轨道交通中，CBTC通信系统、移动Wi-Fi通信系统、轨道交通现场环境都会在一定程度上影响轨道交通的通信，其中CBTC通信系统与移动Wi-Fi通信系统可能出现的干扰问题正是本文研究的重点。为了能够基于这一问题较好的完成本文的研究，笔者结合理论分析和蒙特卡洛仿真完成了这一干扰问题的研究。
3.1 系统模型
轨道交通的CBTC通信系统一般存在着列车上车载天线VA至轨道旁AP的上行链路、轨道旁AP至列车上车载天线的下行链路两条无线链路，而移动Wi-Fi通信系统则需要保证在2.4GHz频率，这就与CBTC通信系统出现了同频干扰问题，而当轨道交通中使用移动Wi-Fi通信系统连接网络的人增多时，就会产生大量的信号链路，这些都会影响CBTC通信系统的正常运行。此外，当轨道交通中CBTC通信系统与移动Wi-Fi通信系统釆用同一信道传输信号时，还会出现互相竞争复用同一信道的现象，最终影响CBTC通信系统的正常通信，造成轨道交通运行安全问题的出现。
介于移动Wi-Fi通信系统MIiFi设备安装位置固定的特点，笔者采用了随机的方式模拟了现实中车厢内用户的分布，结合这一分布我们就能够创建车厢内用户分布模型，结合这一模型我们就可以得出车厢内Wi-Fi通信系统传播模型、隧道内Wi-Fi通信系统传播模型、从车厢至隧道的Wi-Fi通信系统传播模型。而参考IEEE802.11g物理层会聚协议中协议数据单元数据帧中的前同步信号、信头与净荷，我们就能够得出N0=NData+NHeader+Ncrc+NService+NTail这一数据传输总的比特数求解公式，而结合这一公式笔者得出CBTC通信系统下行链路每40ms传输500字节的结论。
3.2 理论推导
由于MIiFi设备是Wi-Fi信号的特殊应用，其在吞吐量、性能方面与Wi-Fi相似，所以我们需要对CBTC通信系统与车厢内Wi-Fi通信系统设备的干扰共存场景计算轨道交通CBTC通信系统受Wi-Fi通信系统干扰自身吞吐量的变化。
为了能够切实解决CBTC通信系统与移动Wi-Fi通信系统存在的干扰问题，笔者提出了一种简单可行的抗干扰DCF算法。在这一抗干扰DCF算法中，其本质上属于通过改变DCF协议提高CBTC通信系统接入节点概率，以此实现降低干扰影响的方法。
3.3 仿真结果
结合上文中提出的抗干扰DCF算法，笔者假设Wi-Fi通信系统设备模型为4095byte、1023byte、255byte等三种不同数据帧长度业务，这样我们就能够通过对比理论推导完成这一抗干扰DCF算法的仿真。值得注意的是，仿真中我们需要考虑VA平均数据包时延及传输失败率的变化情况。经过仿真笔者最后得出了车厢内的Wi-Fi通信系统设备在当前环境下的使用中可能造成轨道交通迫停，而本文所提出的抗干扰DCF算法则能够在很大程度上缓解这一问题的严重性。
4 结论
在本文对轨道交通通信系统中覆盖及干扰共存相关问题的研究中，笔者结合相关资料与实际调查的方式，提出了简单可行的抗干扰DCF算法，该算法的核心是通过改进传统的DCF协议以提高CBTC节点接入系统的概率，其能够实现争用窗口（CW）数值越小，接入概率越高，希望这一算法能够以此推动我国轨道交通建设的相关发展。
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作者姓名
潘玮（1986-），女，江苏省南京市人。大学本科学历。毕业于兰州交通大学。现为苏州市轨道交通集团有限公司运营分公司助理工程师。主要研究方向为专用通信。
作者单位
苏州市轨道交通集团有限公司运营分公司 江苏省苏州市 215000