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CBTC使用的2.4GHZ属于ISM频段,不必审批,只要发射功率合乎标准就可以直接使用,非常方便,而且专门给范围很小的地铁使用一个专用无线频段也太浪费频谱。

国内的车地通信基本上都是在已有的标准和协议之上做进步一修改得的,世界范围内也差不多都是这样。
我国有两套标准,对于列车使用GSM-R,对于地铁使用CBTC,CBTC本身是一种基于IEEE802.11g或者802.11 DSSS的WLAN技术,这种技术非常成熟,而且信道模型的建立也是久经考验的,国内外研究的都很透彻,并且设备种类多、可靠性高、成本低、开发难度低,非常适合。
我国CBTC技术的特点是固定频率通信以及使用直扩(DS)技术,DS技术的特点是以基带信号乘以扩频码将其频谱扩展之后中频变换到需要发射的信道上,基带信号在扩频过程中带宽会大大增加,在接收端解扩频的过程中信号可以获得一个比较大的解调增益,因此在接收端不需要很高的信噪比就能恢复出原始信号,属于用带宽换信噪比的做法。

这种方法对于平均功率不大的白噪声来说是一个非常好的方法,但是因为国内CBTC是定频通信,如果恰好在同一频点上有非常强的干扰信号(想想500mW的便携无线路由),而这个信号的强度又超过了直扩系统的容限,系统就会达不到指标。
并且更现实的问题是,802.11中使用了CSMA/CA协议,如果侦测到同一载波上有数据,那么双方会直接退让,使得空口期长、冲突概率大、重传率高。
如果考虑到邻频干扰,问题会更严重,所以出现过的几次地铁停运可能是多种因素共同作用的情况。

那么有没有办法解决定频强干扰呢?
答案必须是有,而且很简单,使用跳频扩频(FHSS)技术就可以,跳频技术最早是用于军用,抗干扰性非常强,虽然一样是扩频但和DSSS截然不同,跳频的方法是用伪随机码控制系统的载波频率,而在具体的每次通信之时,系统使用的带宽相对于直扩系统来说,非常窄,但如果选择了合适的跳频图样,避开定频干扰是非常容易的。并且在远近效应上的表现更好。

但是使用FHSS就行了么?
依然是不行,因为地铁的无线信道环境和一般的无线信道环境很不一样,FHSS方式中的具体某一次通信,实际上是一种窄带无线通信,如果遭遇到频率选择性衰落,全部信息都有可能接收不到,而DSSS除非遇到全频道的宽带衰落才会无法接受,如果具体的某一比较窄的带宽上出现深衰落,可以通过纠错等方式纠正回来,而这一点是FHSS做不到的,并且地铁环境中多径效应异常明显,多径的问题对于DSSS来说不算是很麻烦的事情,但对FHSS来说就需要加大跳频的速度,会使得设备非常复杂。

所以做CBTC的公司美国欧洲日本(这些公司基本也选择了2.4G ISM频段)都有,但做基于DSSS和FHSS依然都有,因为谁也不是完美的。

也就是说,无论DSSS还是FHSS,都无法完美解决所有问题,所以正确的方法应该是,分清楚最重要的问题,在国内讨论CBTC的时候比较早,那个时候Wi-Fi的还不像现在这样广泛,蓝牙设备也非常少,最近几年因为运营商3G+Wi-Fi才使得这个问题扩大(3G能引起多阶互调),10年前没人能想到如今大家都在用Wi-Fi,而除去抗强定频干扰这一项之外,DSSS的其他优势又非常明显,所以选择了DSSS。

至于解决方法,除去地铁运营方提出的Wi-Fi滚出地铁(记不得正式名称)的一厢情愿的方案和搬移到5.8GHz这种给未来增加隐患的方法,更好的方法是更新技术,在2010年之前国内就有提出选择DS-FH混合扩频技术,理论上可以比较好的解决这些问题,或者考虑将CBTC业务搬移到目前的GSM-R频段,这个频段目前来说还是可靠的。

— 完 —

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【知乎日报】
你都看到这啦,快来点我嘛 Σ(▼□▼メ)

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