铁路集群通信系统跨隙干扰抑制方法研究

作者：秦益文(中国铁路北京局集团有限公司北京西电务段,北京 100055) 时间：2023-03-29 来源：电子产品世界收藏

编者按：针对传统铁路干线通信系统信号接收能力差的问题，研究了基于铁路干线通信系统的跨隙干扰抑制方法。结合其优点，对不同的抑制方法进行了研究。通过对交叉隙的干扰分析，设计了基于隔离带的交叉隙干扰抑制方案。通过对测试形式的比较，测试同一条铁路通信系统下同时输入5 000个信号，所设计的系统对接收信号的程度，为通信行业的进一步发展提供解决方案。

本文引用地址：//m.amcfsurvey.com/article/202303/445076.htm

0 引言

在铁路集群通信系统中，无线网络的关键资源分配方法主要是双工模式。在铁路集群实时移动通信中，资源管理的重点是分频双工和分时双工。两个独立的通信信道互不干扰，在分配时将上下通信链路分配到同一个信道，并分配到不同的时区，而上下两个信道之间的有效隔离满足了这一要求。通道间对资源的需求，使得不同的铁路集群通信具有跨非对称通信需求。上下通信信道之间的转换分为定点转换和非定点转换。非固定点之间的信道切换可以满足两个通信信道之间实时转换的适应性。然而，这样在路径操作中存在着通信的交叉，交叉的时隙可能会严重影响通信的质量，导致两个独立信道之间的通信阻塞或通信不一致。为了充分利用铁路集群通信系统的双通道通信，对上下行双通道分配了合理的动态数据，设计了一种合理的方法来减少铁路集群通信系统的干扰，优化通信质量。

1 铁路集群通信系统跨隙干扰抑制方法研究

1.1 铁路干线通信系统跨隙抑制方法设计

铁路集群通信交叉时的时隙干扰表现为基站使用任意一个通信信道在一个时隙上传输数据。在同一时间点，另一个空闲信道在同一时间点传输信息。由于时间上的冲突，两站之间会产生相应的干扰。它表现为两个基站和移动基站之间的相互信号失调。^[1]降低通信系统间的跨隙干扰已成为优化铁路集群通信的首要问题。通过设置一个简单的隔离断路带，当断路带交叉时，数据的通信被切断，虽然可以抑制干扰，但是集群通信中存在很多系统的交叉点，存在很大的通信信道损失和浪费。或者，两个站的中心可能是作为中心的两个圆相交时，和相应的区域范围，和两轮之间的重叠区域的面孔是环绕，和地区作为交叉时间，和距离是尽可能避免。在交叉口，数据通信采用两个圆形非交叉口区域进行，可以避免交叉隙产生的信道通信的影响，但这种方法容易对非交叉口剩余的通信单元造成相应的信号干扰，导致交叉。时间段的传输数据为空，导致剩余时间段的数据传输压力增大。^[2]或设置开关点的实时传输。当通道有交叉时，在交叉时随机转换任意通道。虽然避免了资源配置的浪费，但对铁路集群通信系统的通信线路规划存在随机影响，难以实现完善的规划。结合上述多个抑制时段通信系统干扰的方法，设计1 套多模的优势，资源可以减少干扰实现方法通过优化应用程序，并实现稳定的信号传输基站和移动站之间，以避免集群的跨隙的障碍，和隔离乐队的范围相对较小，并且为了最大限度地利用资源，下面分析了区间站在交叉插隙中的干扰，然后提出了一个可实现的解决方案。

1.2 跨隙区间站干扰分析

铁路集群通信系统站间时隙干扰因子随移动站点距离的变化而实时变化。时隙干扰与移动台间隔位移之间存在一定的关系。两个沟通渠道交叉时，为了减少信号的干扰，车站的距离间隔站可以增加，信息传输在固定的时间段内可以打开，从而避免了信号紊乱造成的短间隔站距离和减少干扰。该信号发射装置的发射功率增加了运行中信号的功率，降低了干扰信号的功率，从而达到提高信噪比的目的。^[3]

1.3 基于隔离带的跨隙移动站间干扰解决方案

为了抑制干扰的跨隙铁路集群系统数据传输，间歇性地间隔的调频的输出数据的访问用户传输信号在不同的时期，与未使用的调频信号都排放在同样的权力。这样，两个移动台接收到的信号之间的间隔就会变差，其差值近似为测量到的距离。^[4]当检测到采集到的信号的移动台发射强度时，接收信号发射台的功率与最近的移动台的功率之差小于固定极限值i dB，则视为用户已进入相应的隔离带。在这种情况下，用户的通道需要及时转移到其他非交错的时间段。这样就可以抑制铁路集群通信用户的交叉时隙对时隙的干扰。

首先，将两个移动台之间的起始坐标设置为（0，0），（2r，0），移动台处于实时运动状态。将运动的实时坐标设为（x，y），则运动中两点基站之间的距离可由式(1) 计算。

如式（1）所示，d表示两点之间的距离，实时定位两点的移动距离，根据对应的坐标，利用圆上的不动点对两边的不动点公式计算距离。具体隔离区范围流程图如图1 所示。

如图1 所示，O₁和O₂为两个基站圆的圆心，点A和点B为交点边界点。3:3 和2:4 基站的坐标在用户的运动，和信号传输设备的正常使用。是P，和接收到的频率调制信号之间的两个相邻移动台接收的用户在使用过程中设置为P，P，理想的分布模式的两个通道模型、信号量的磨损和距离数据传输路径的传输方程2 所示。

式中，a为传输衰减量，加上20乘以距离的对数，用可用功率之差表示，计算单位统一设为dBm。在实施现场监测过程中，移动台传输的实测功率传输信号，且信号强度之差等于固定极限值。具体公式如下。

在式（3）中，通过计算距离之间的对数，可以近似出两个基站发射装置之间的功率差，并将d₁和d₂同时代入式中。下行通信信道信号接收基站的功率可计算两次，基本调频功率的信号的差分值均固定在一定的极限值内。^[5]得到如下公式组。

在上述公式组中，两个公式分别表示图1 中的两个圆。当用户位于圆上实线位置时，可以检测出调频信号发射装置在运动区间内的工作功率。最近移动基站的发射装置的设备频率强度等于固定额定值，计算单位为dB。当用户继续在铁路上运行时，隔离带的范围逐渐进入。在图1 中，两个圆形和非虚线部分的信号强度小于虚线与圆相交的部分。在这段时间内，隔离带的覆盖面积虽小，但距离信号发射装置相对较远。这段时间独立波段的覆盖范围划分如图2 所示。

如图2 所示，使用的信号范围调整后的用户，没有干扰跨隙的阴影部分，只有当用户是圆的中心，B，可控信号干扰，接收信号的强度可以通过不断调整调整点A和B之间的距离满足设计的方法基于跨隙铁路中继通信系统的干扰抑制。

2 对比实验分析

为了验证本文设计方法的实用性，对铁路运行中基站接收到的信号数进行同时多次检测。首先设置5 000个信号数据，在固定的时间内同时传输信息。采用传统的交叉隙抑制方法对信号进行接收和识别。采用本文设计的基于铁路干线通信系统的交叉隙干扰抑制方法对相同的步骤进行再检测。实验都在同一个基站进行。进行3组数据比较，设置正常组和实验组，并提供反馈数据。分析结果如下表1 所示。