鐵路集群通信系統(tǒng)跨隙干擾抑制方法研究

0 引言

在鐵路集群通信系統(tǒng)中，無線網(wǎng)絡的關鍵資源分配方法主要是雙工模式。在鐵路集群實時移動通信中，資源管理的重點是分頻雙工和分時雙工。兩個獨立的通信信道互不干擾，在分配時將上下通信鏈路分配到同一個信道，并分配到不同的時區(qū)，而上下兩個信道之間的有效隔離滿足了這一要求。通道間對資源的需求，使得不同的鐵路集群通信具有跨非對稱通信需求。上下通信信道之間的轉換分為定點轉換和非定點轉換。非固定點之間的信道切換可以滿足兩個通信信道之間實時轉換的適應性。然而，這樣在路徑操作中存在著通信的交叉，交叉的時隙可能會嚴重影響通信的質量，導致兩個獨立信道之間的通信阻塞或通信不一致。為了充分利用鐵路集群通信系統(tǒng)的雙通道通信，對上下行雙通道分配了合理的動態(tài)數(shù)據(jù)，設計了一種合理的方法來減少鐵路集群通信系統(tǒng)的干擾，優(yōu)化通信質量。

1 鐵路集群通信系統(tǒng)跨隙干擾抑制方法研究

1.1 鐵路干線通信系統(tǒng)跨隙抑制方法設計

鐵路集群通信交叉時的時隙干擾表現(xiàn)為基站使用任意一個通信信道在一個時隙上傳輸數(shù)據(jù)。在同一時間點，另一個空閑信道在同一時間點傳輸信息。由于時間上的沖突，兩站之間會產(chǎn)生相應的干擾。它表現(xiàn)為兩個基站和移動基站之間的相互信號失調。^[1]降低通信系統(tǒng)間的跨隙干擾已成為優(yōu)化鐵路集群通信的首要問題。通過設置一個簡單的隔離斷路帶，當斷路帶交叉時，數(shù)據(jù)的通信被切斷，雖然可以抑制干擾，但是集群通信中存在很多系統(tǒng)的交叉點，存在很大的通信信道損失和浪費?；蛘?，兩個站的中心可能是作為中心的兩個圓相交時，和相應的區(qū)域范圍，和兩輪之間的重疊區(qū)域的面孔是環(huán)繞，和地區(qū)作為交叉時間，和距離是盡可能避免。在交叉口，數(shù)據(jù)通信采用兩個圓形非交叉口區(qū)域進行，可以避免交叉隙產(chǎn)生的信道通信的影響，但這種方法容易對非交叉口剩余的通信單元造成相應的信號干擾，導致交叉。時間段的傳輸數(shù)據(jù)為空，導致剩余時間段的數(shù)據(jù)傳輸壓力增大。^[2]或設置開關點的實時傳輸。當通道有交叉時，在交叉時隨機轉換任意通道。雖然避免了資源配置的浪費，但對鐵路集群通信系統(tǒng)的通信線路規(guī)劃存在隨機影響，難以實現(xiàn)完善的規(guī)劃。結合上述多個抑制時段通信系統(tǒng)干擾的方法，設計1 套多模的優(yōu)勢，資源可以減少干擾實現(xiàn)方法通過優(yōu)化應用程序，并實現(xiàn)穩(wěn)定的信號傳輸基站和移動站之間，以避免集群的跨隙的障礙，和隔離樂隊的范圍相對較小，并且為了最大限度地利用資源，下面分析了區(qū)間站在交叉插隙中的干擾，然后提出了一個可實現(xiàn)的解決方案。

1.2 跨隙區(qū)間站干擾分析

鐵路集群通信系統(tǒng)站間時隙干擾因子隨移動站點距離的變化而實時變化。時隙干擾與移動臺間隔位移之間存在一定的關系。兩個溝通渠道交叉時，為了減少信號的干擾，車站的距離間隔站可以增加，信息傳輸在固定的時間段內(nèi)可以打開，從而避免了信號紊亂造成的短間隔站距離和減少干擾。該信號發(fā)射裝置的發(fā)射功率增加了運行中信號的功率，降低了干擾信號的功率，從而達到提高信噪比的目的。^[3]

1.3 基于隔離帶的跨隙移動站間干擾解決方案

為了抑制干擾的跨隙鐵路集群系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸，間歇性地間隔的調頻的輸出數(shù)據(jù)的訪問用戶傳輸信號在不同的時期，與未使用的調頻信號都排放在同樣的權力。這樣，兩個移動臺接收到的信號之間的間隔就會變差，其差值近似為測量到的距離。^[4]當檢測到采集到的信號的移動臺發(fā)射強度時，接收信號發(fā)射臺的功率與最近的移動臺的功率之差小于固定極限值i dB，則視為用戶已進入相應的隔離帶。在這種情況下，用戶的通道需要及時轉移到其他非交錯的時間段。這樣就可以抑制鐵路集群通信用戶的交叉時隙對時隙的干擾。

首先，將兩個移動臺之間的起始坐標設置為（0，0），（2r，0），移動臺處于實時運動狀態(tài)。將運動的實時坐標設為（x，y），則運動中兩點基站之間的距離可由式(1) 計算。

如式（1）所示，d 表示兩點之間的距離，實時定位兩點的移動距離，根據(jù)對應的坐標，利用圓上的不動點對兩邊的不動點公式計算距離。具體隔離區(qū)范圍流程圖如圖1 所示。

如圖1 所示，O₁和O₂為兩個基站圓的圓心，點A和點B 為交點邊界點。3:3 和2:4 基站的坐標在用戶的運動，和信號傳輸設備的正常使用。是P，和接收到的頻率調制信號之間的兩個相鄰移動臺接收的用戶在使用過程中設置為P，P，理想的分布模式的兩個通道模型、信號量的磨損和距離數(shù)據(jù)傳輸路徑的傳輸方程2 所示。

式中，a為傳輸衰減量，加上20乘以距離的對數(shù)，用可用功率之差表示，計算單位統(tǒng)一設為dBm。在實施現(xiàn)場監(jiān)測過程中，移動臺傳輸?shù)膶崪y功率傳輸信號，且信號強度之差等于固定極限值。具體公式如下。

在式（3）中，通過計算距離之間的對數(shù)，可以近似出兩個基站發(fā)射裝置之間的功率差，并將d₁ 和d₂ 同時代入式中。下行通信信道信號接收基站的功率可計算兩次，基本調頻功率的信號的差分值均固定在一定的極限值內(nèi)。^[5]得到如下公式組。

在上述公式組中，兩個公式分別表示圖1 中的兩個圓。當用戶位于圓上實線位置時，可以檢測出調頻信號發(fā)射裝置在運動區(qū)間內(nèi)的工作功率。最近移動基站的發(fā)射裝置的設備頻率強度等于固定額定值，計算單位為dB。當用戶繼續(xù)在鐵路上運行時，隔離帶的范圍逐漸進入。在圖1 中，兩個圓形和非虛線部分的信號強度小于虛線與圓相交的部分。在這段時間內(nèi)，隔離帶的覆蓋面積雖小，但距離信號發(fā)射裝置相對較遠。這段時間獨立波段的覆蓋范圍劃分如圖2 所示。

如圖2 所示，使用的信號范圍調整后的用戶，沒有干擾跨隙的陰影部分，只有當用戶是圓的中心，B，可控信號干擾，接收信號的強度可以通過不斷調整調整點A和B之間的距離滿足設計的方法基于跨隙鐵路中繼通信系統(tǒng)的干擾抑制。

2 對比實驗分析

為了驗證本文設計方法的實用性，對鐵路運行中基站接收到的信號數(shù)進行同時多次檢測。首先設置5 000個信號數(shù)據(jù)，在固定的時間內(nèi)同時傳輸信息。采用傳統(tǒng)的交叉隙抑制方法對信號進行接收和識別。采用本文設計的基于鐵路干線通信系統(tǒng)的交叉隙干擾抑制方法對相同的步驟進行再檢測。實驗都在同一個基站進行。進行3組數(shù)據(jù)比較，設置正常組和實驗組，并提供反饋數(shù)據(jù)。分析結果如下表1 所示。

通過比較兩種方法對信號識別次數(shù)的比較，可以得出在同一條鐵路干線通信系統(tǒng)下，經(jīng)過多次數(shù)據(jù)比較，本文設計了基于鐵路干線通信系統(tǒng)的跨隙干擾抑制方案。該方法比傳統(tǒng)方法具有更高的信號識別率，識別率提高了約10%。

3 結束語

本文通過研究鐵路干線通信系統(tǒng)的跨隙干擾抑制方法，利用設置隔離帶計算信號傳輸設備的功率與距離之間的關系。與其他方法相比，本文的設計方法針對較大的使用范圍，且數(shù)據(jù)傳輸?shù)膿p失也很小。未來該方法的應用還需要不斷優(yōu)化，這將為未來鐵路通信業(yè)的優(yōu)化提供支持。

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（本文來源于《電子產(chǎn)品世界》雜志2023年3月期）