基于LTE技术的地铁车地无线通信的干扰分析

潘文

【摘要】本文对LTE技术进行简要概述，结合某地铁轨道交通车地无线通信系统中对LTE技术的应用实例，对主要车地无线通信主要干扰源进行分析，最后对抗干扰的关键应对措施进行总结，仅供参考。

【关键词】地铁;车地无线通信;抗干扰;LTE

一、LTE地铁车地无线通信概述

作为3G技术的演变与进化形式，LTE技术界于3G与4G通信技术间，是3.9G的全球化标准。以3G通信技术为依托，LTE技术全面增强了3G空中接入，在无限网络进化标准上也引入了OFDM与MTMO相结合的形式。与传统3G通信技术相比，LTE技术表现出了数据传输速率更高，对分组传输兼容性更好，改善数据传输延迟，覆盖广域性等在内的一系列优势。目前，各大运营商对LTE技术得数据传输速率最大支持已经达到100.0Mbps以上，可满足车地无线通信的全部要求。在地铁车地无线通信系统实际应用中，LTE承载PIS、以及CBCT等相关业务，全覆盖车站、正线、折返线、停车场、试车线以及车辆检修基地等区块的无线信号，其网络逻辑架构如下图（见图1）所示。

二、LTE地铁车地无线通信干扰

在地铁列车内所涉及到的无线通信系统众多，包括民用移动通信引入系统、专用无线通信系统、车地无线通信系统以及公安消防无线通信系统等在内。当车地无线通信系统应用LTE技术时，必须充分考虑与上述系统的干扰问题，尤其是与民用移动通信系统同步应用时的干扰问题，这是由于两者的频段高度接近（LTE应用频段区间为1795.0MHz～1805.0MHz，而民用移动通信系统应用频段区间为1745.0MHz～1755.0MHz/1805.0MHz～1820.0MHz）。而对于LTE系统内部而言，实际应用中存在的干扰以同频干扰为主，尤其是轨道交通同一隧道中两相邻同频小区间的干扰以及车站两侧小区单元间的干扰问题。

三、LTE地铁车地无线通信抗干扰

（一）同频干扰

考虑到车地无线通信系统所服务地铁车段业务容量需求持续扩大以及频段资源紧张等客观情况，多数地铁列车全线组网采用同一频率进行，但LTE系统内同频干扰势必会在一定程度上影响小区吞吐量以及无线网络信号的覆盖质量。因此，尤其是轨道交通同一隧道中两相邻同频小区间的干扰以及车站两侧小区单元间的干扰问题必须引起工作人员的关注。

其一，在针对同一隧道中两相邻同频小区干扰问题进行分析时，可以引入如下图（见图2）所示模型，分车辆位于车站且处于本小区/对侧小区无线网络覆盖范围内两种情况进行分析，以评估穿透损耗或隔离度是否能够符合无线通信信号的抗干扰要求。

同频隔离度（dB）=32.5+20×log（频率）+20×log（接收终端与天线间距离/1000）+墙壁损耗参考值×墙壁数目

其二，在考虑切换迟滞因素的情况下，两相邻同频小区在边缘侧的信噪比最差值可以达到0、﹣2，因此必须在应用LTE的同事考虑对同频小区的抗干扰问题，以降低边缘上下行干扰问题，提高载波干扰比，更好的满足车地无线通信系统各类业务需求。工作人员可以根据地铁车地无线通信系统的实际应用情况，考虑选用调度、ICIC、以及IRC等技术手段来协调干扰，甚至消除干扰。以ICIC技术为例，本技术措施可以限制下行资源管理设置，使多个小区单元动作处于协调状态下，结合实际情况限制资源调度或某个资源块内发射功率，达到改善接收端接收载干比，优化边缘侧信号覆盖全面性，提高数据传输速率的目的。

（二）多径干扰

在LTE系统应用过程中，OFDM是其核心单元。因此，为了降低多径干扰对地铁车地无线通信系统所产生干扰影响，可以将循环前缀插入方法引入正交频分复用传输环节中，直接复制正交频分复用符号最后一部分，插入符号启示位置，如下图（见图3）所示，通过这种方式生成正交频分复用符号长度+循环前缀长度的新符号。通过这种方式，信道时延扩散仅需要满足不超出循环前缀长度的要求，就能够保证子载波间的正交性，从而避免信道时延扩散对LTE下车地无线通信系统的干扰影响。

（三）与其他系统干扰

LTE系统应用频段近似于民用移动通信GSM1800系统应用频段，这意味着两者可能在同步应用中出现干扰，以LTE杂散落入GSM1800系统频带内进而导致带內干扰问题产生为主。考虑到地铁彻底无线通信系统中LTE与GSM网络在隔离度方面的要求，两者间杂散隔离度以及阻塞隔离度均需要符合低于30.0dB的标准即可避免干扰产生。除此以外，还可通过两者共用室内分布系统的方式，达到同样的抗干扰效果。

四、结束语

城市化发展速度不断加快的背景下，城市圈持续扩张，城镇人口数量加速膨胀，交通系统拥堵程度日益激烈，轨道交通凭借其运力充足、发展快速等一系列优势，在缓解城市拥堵方面发挥的作用日益凸现出来。而伴随着轨道交通承载力的提升以及建设规模的持续扩大，地铁列车与地面通信的需求也更加多样化、复杂化。如何保障通信系统的安全可靠备受业内认识的关注与重视。LTE技术应用于地铁车地无线通信系统中可显著提高其安全稳定，降低工程投资，但同时应用中所产生的干扰问题也必须引起关注。本文即结合某地铁轨道交通车地无线通信系统中对LTE技术的应用实例，探讨主要干扰源以及抗干扰的应对方法，望能够引起重视。

参考文献：

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