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地铁信号系统频段选择建议

         现代社会是一个离不开无线电频谱的社会。小到手机、门禁卡、GPS导航终端,大到高铁地铁、宇宙飞船、通信导航卫星,无线电频谱已全方位融入了我们的日常生活,融入了经济建设和社会发展。然而,随着无线电技术的快速发展和广泛应用,电磁环境日益复杂,无线电干扰时有发生,比如此前备受关注的深圳地铁信号系统受干扰导致停运的事件。

    无线电干扰的产生大都与无线电频谱的不当使用有关,因此要避免或消除无线电干扰就需要对无线电频谱的使用进行管理。无线电频谱具有频率、时间、区域的三维特性。不同的无线电设备只有在相同的频率、相同的时间、相同的区域使用无线电频谱,才能形成无线电干扰。因此,只要使三维条件不同时成立,无线电干扰就不会形成。无线电频谱管理的任务,就是要使处于同一区域、同时工作的设备不使用相同的频率;使同一区域使用相同频率的设备不同时工作;使相同频率同时工作的设备不在相互影响的范围内工作。

    深圳地铁信号系统之所以受到干扰,是因为它使用了2.4GHz不受保护的开放频段。当其所工作的环境中有大量同频率的设备同时工作,就容易产生干扰。怎样避免地铁信号系统受到干扰呢?让所有乘客关闭随身携带的2.4GHz无线设备吗?这样当然可以避免无线电干扰,但却是让所有乘客为设计者的错误买单。如果地铁信号系统合理选择工作频段,这一问题原本是可以避免的。

    地铁信号系统选择什么频段可以避免干扰?简单地说,只要选择在地铁运行的空间范围内不使用的频段即可。地铁位于地下,许多在地面上使用的无线电设备在地下是无法使用的,如卫星通信、卫星导航、航空通信、航空导航、气象探测、预警雷达、射电天文设备等,它们发射的电波不可能穿透地层传到地下,因此这些设备所使用的频段在地下是空闲的。地铁信号系统如果选择使用这些频段,在地下不会受到上述设备信号的干扰,也不会对上述设备造成干扰。

    当然,地铁信号系统的频段选择不仅要避开干扰,还要有足够的带宽容量、合适的电波传播特性和元器件。考虑到相邻频段在电波传播特性和元器件方面相差不大,而且地铁信号系统需要的带宽应该不超过83.5MHz,因此可以考虑在2.4GHz~2.4835GHz频段附近寻找约80MHz带宽的频段。

    紧邻2.4GHz~2.4835GHz频段的2.3GHz~2.4GHz频段和2.5GHz~2.69GHz频段,这两个频段我国已规划用于新一代公众移动通信系统。公众移动通信系统在有人群的地方必须保障用户通信,因此其信号必然要覆盖地铁车站和地铁车厢。地铁信号系统如使用这两个频段,一定会受到干扰。比2.3GHz~2.4GHz频段更低的是2.2GHz~2.3GHz频段。该频段主要用于空间操作和卫星地球探测业务,无线电信号从几百或几万公里高空的卫星上向地球发射,其设备必须设在地面上才能收到卫星信号,在地下空间不会存在这个频段的信号,也不会有工作于这个频段的设备,因此可以考虑将该频段用于地铁信号系统。

    另外,比2.5GHz~2.69GHz频段更高的2.7GHz~2.9GHz频段主要用于无线电导航和无线电定位业务,实际设备主要是航管雷达和气象雷达。这些雷达也必须部署在地面上才能工作,在地下空间不会存在这个频段的信号,因此2.7GHz~2.9GHz也可以考虑用于地铁信号系统。而且,2.2GHz~2.3GHz和2.7GHz~2.9GHz两个频段的带宽容量都比较大,完全可以满足地铁信号系统的带宽需求。

    当然,地铁信号系统如果选择2.4GHz以外的频段,必须向无线电管理部门申请电台执照,经无线电管理部门批准后方可使用。