地铁TETRA无线射频系统的设计分析

　　【摘要】结合地铁线路多层次的特点，国内外的铁路建设一般都采用地铁TETRA无线调度通信系统。地铁TETRA无线射频系统是当前世界上较为先进的专用移动通信系统，具有快速反应能力和多种指挥调度功能。在目前几种常用的数字集群系统中，TETRA系统的容纳量特别大，操作比较灵活，抵抗外界干扰的能力也比较强，在我国的地铁无线通信系统中起着尤为重要的作用。
　　【关键词】TETRA 场强覆盖 射频信号 地铁无线调度通信系统
　　随着科技的进步，我国的地铁无线通信系统逐步得到完善。最新开发的TRTEA无线射频系统在铁路方面取得骄人成绩，归因于其自身的优良性能。TRTEA是针对于调度网而设计的，不但可以保证行车安全，还可以在处理紧急突发事件时发挥通讯连接的作用。地铁无线调度通信系统主要包括地铁无线CAD子系统，地铁无线CAD子系统之间以虚拟网的方式实现资源共享，对本调度管辖范围的无线用户起调度作用，彼此之间互不影响，互相独立。地铁与地面能够借助无线系统进行随时通信，地铁列车的无线通信系统主要表现在调度高效率、更高优先级方式、高可靠性的功能，由调度统一呼叫指挥行车。
　　1 TETRA系统组成结构
　　地铁无线通信系统主要采用小区制结构，在地铁途经的每一个车站都要设置一个基站，在地铁控制中心设置交换控制设备，交换控制设备与各基站之间通过有线传输通道连接，地铁沿线设有漏泄同轴电缆，实现全线场强覆盖。地铁TETRA无线通信集群系统主要包括网络控制中心、沿线基站、数传调度台和移动通信台，不但满足了地铁轨道交通在运营时多个用户同时进行通信的要求，还使每个用户都可以进行资源的共享。
　　2 TETRA无线射频系统在地铁中的设计
　　2.1 地铁隧道内场强方式的设计
　　地铁区间隧道内采用场强覆盖方式，射频场强的覆盖方式包括两种：将隧道天线作为辐射源的空间波覆盖方式以及将漏泄电缆作为传输线和分布天线的覆盖方式。前者少投资、安装工程量小，但难以控制场强覆盖面，会对隧道内的电磁环境造成不良影响，无法为控制越区切换、降低同频干扰等具体问题进行针对性的场强分布精确设计；而后者尽管造价昂贵、施工工程量大，但由于采用漏泄电缆，能够实现对电磁波辐射和传播的严密控制，既保证了自身系统的抗干扰能力，又不容易对其他无线系统造成干扰。因此，在国内外地铁的建设中均被广泛应用，并达到了满意的效果。
　　2.2 地铁射频信号方式的设计
　　地铁长大区间采用射频信号放大的方式，采用漏泄电缆实现区间隧道射频信号的场强覆盖，当区间太长时，需要在漏缆中间增加对射频信号进行放大的放大器，方便信号传播。常用的放大器有射频直放中继器和采用光纤作为传输媒介的光纤直放站。通过比较两者噪音、可靠性、信号传输时延、延伸距离、级联放大互调等影响，并综合考虑实际的工作情况，一般采用多基站光纤直放站的结构。该结构具有频率资源利用率较高、话务分布较为均匀、干扰较少、系统可靠性较高、系统扩容灵活简便等特点，能够在实际操作中较好地满足群组通信的需求。
　　3 软件设计结构
　　3.1 层次结构
　　无线调度系统的整体层次系统如下图1所示。
　　处于无线调度系统最底层的是物理设备层，一般是由网络通信设备、无线机器和连接线路组成的；处于第二层的是网络支撑平台，它利用了TCP和IP之间的相互对应关系，从而构成了最基本的网络通信层；处于第三层的称为应用支撑平台，为TETRA系统在无线调度系统中的二次开发提供了信息环境；处于第四层的称为应用开发平台，主要用于开发综合性的无线系统，并及时处理系统信息，也可以根据系统的具体情况，采用先进的Visual C++通信技术对应用软件系统进行开发；处于最顶层的称为应用软件层，它主要用于测试无线调度系统的应用程序。
　　3.2 软件结构
　　为了保证高效地处理数据，得到准确数据，在无线调度系统的应用程序中需要采用的开发方式是C/S （Client/Server）即客户机对应于服务器的结构。每条线的CAD服务器与CAD调度台都可以通过C/S方式进行连接，无线系统的调度功能则需要通过调度Proxy服务器的功能模块来完成。C/S结构的开发既利用了先进的网络技术和应用服务器技术，又加入了数据库技术，从而将无线调度系统建设成一个安全性能比较高、使用比较方便、业务量大相对较大的CAD调度子系统，使无线调度软件的结构更加完整。
　　4 结语
　　作为一种高效能的无线通信指挥调度系统，模拟集群技术已在许多地铁部门得到广泛应用。在数字化快速发展的今天，许多用户不断提高对通信的需求，为满足专业用户对指挥调度信息传输和综合业务不断增长的需求，模拟集群系统正在向频谱利用率高、保密性能好、通信质量好、业务种类多的数字集群通信技术过渡，对我国地铁轨道交通建设有很重要的意义。
　　参考文献
　　[1]杨国荣.TETRA系统在地铁中的应用设计[J].电子设计工程，2011（5）.
　　[2]郑祖辉，陆锦华，郑岚编著.数字集群移动通信系统（第2版）[M].北京：电子工业出版社，2005.
　　[3]徐小涛.数字集群移动通信系统原理与应用[M].北京：人民邮电出版社，2008.