地鐵信號系統頻段選擇

現代社會(huì )是一個(gè)離不開(kāi)無(wú)線(xiàn)電頻譜的社會(huì )。小到手機、門(mén)禁卡、GPS導航終端，大到高鐵地鐵、宇宙飛船、通信導航衛星，無(wú)線(xiàn)電頻譜已全方位融入了我們的日常生活，融入了經(jīng)濟建設和社會(huì )發(fā)展。然而，隨著(zhù)無(wú)線(xiàn)電技術(shù)的快速發(fā)展和廣泛應用，電磁環(huán)境日益復雜，無(wú)線(xiàn)電干擾時(shí)有發(fā)生，比如此前備受關(guān)注的深圳地鐵信號系統受干擾導致停運的事件。

無(wú)線(xiàn)電干擾的產(chǎn)生大都與無(wú)線(xiàn)電頻譜的不當使用有關(guān)，因此要避免或消除無(wú)線(xiàn)電干擾就需要對無(wú)線(xiàn)電頻譜的使用進(jìn)行管理。無(wú)線(xiàn)電頻譜具有頻率、時(shí)間、區域的三維特性。不同的無(wú)線(xiàn)電設備只有在相同的頻率、相同的時(shí)間、相同的區域使用無(wú)線(xiàn)電頻譜，才能形成無(wú)線(xiàn)電干擾。因此，只要使三維條件不同時(shí)成立，無(wú)線(xiàn)電干擾就不會(huì )形成。無(wú)線(xiàn)電頻譜管理的任務(wù)，就是要使處于同一區域、同時(shí)工作的設備不使用相同的頻率；使同一區域使用相同頻率的設備不同時(shí)工作；使相同頻率同時(shí)工作的設備不在相互影響的范圍內工作。

深圳地鐵信號系統之所以受到干擾，是因為它使用了2.4GHz不受保護的開(kāi)放頻段。當其所工作的環(huán)境中有大量同頻率的設備同時(shí)工作，就容易產(chǎn)生干擾。怎樣避免地鐵信號系統受到干擾呢？讓所有乘客關(guān)閉隨身攜帶的2.4GHz無(wú)線(xiàn)設備嗎？這樣當然可以避免無(wú)線(xiàn)電干擾，但卻是讓所有乘客為設計者的錯誤買(mǎi)單。如果地鐵信號系統合理選擇工作頻段，這一問(wèn)題原本是可以避免的。

地鐵信號系統選擇什么頻段可以避免干擾？簡(jiǎn)單地說(shuō)，只要選擇在地鐵運行的空間范圍內不使用的頻段即可。地鐵位于地下，許多在地面上使用的無(wú)線(xiàn)電設備在地下是無(wú)法使用的，如衛星通信、衛星導航、航空通信、航空導航、氣象探測、預警雷達、射電天文設備等，它們發(fā)射的電波不可能穿透地層傳到地下，因此這些設備所使用的頻段在地下是空閑的。地鐵信號系統如果選擇使用這些頻段，在地下不會(huì )受到上述設備信號的干擾，也不會(huì )對上述設備造成干擾。

當然，地鐵信號系統的頻段選擇不僅要避開(kāi)干擾，還要有足夠的帶寬容量、合適的電波傳播特性和元器件?？紤]到相鄰頻段在電波傳播特性和元器件方面相差不大，而且地鐵信號系統需要的帶寬應該不超過(guò)83.5MHz，因此可以考慮在2.4GHz~2.4835GHz頻段附近尋找約80MHz帶寬的頻段。

緊鄰2.4GHz~2.4835GHz頻段的2.3GHz~2.4GHz頻段和2.5GHz~2.69GHz頻段，這兩個(gè)頻段我國已規劃用于新一代公眾移動(dòng)通信系統。公眾移動(dòng)通信系統在有人群的地方必須保障用戶(hù)通信，因此其信號必然要覆蓋地鐵車(chē)站和地鐵車(chē)廂。地鐵信號系統如使用這兩個(gè)頻段，一定會(huì )受到干擾。比2.3GHz~2.4GHz頻段更低的是2.2GHz~2.3GHz頻段。該頻段主要用于空間操作和衛星地球探測業(yè)務(wù)，無(wú)線(xiàn)電信號從幾百或幾萬(wàn)公里高空的衛星上向地球發(fā)射，其設備必須設在地面上才能收到衛星信號，在地下空間不會(huì )存在這個(gè)頻段的信號，也不會(huì )有工作于這個(gè)頻段的設備，因此可以考慮將該頻段用于地鐵信號系統。

另外，比2.5GHz~2.69GHz頻段更高的2.7GHz~2.9GHz頻段主要用于無(wú)線(xiàn)電導航和無(wú)線(xiàn)電定位業(yè)務(wù)，實(shí)際設備主要是航管雷達和氣象雷達。這些雷達也必須部署在地面上才能工作，在地下空間不會(huì )存在這個(gè)頻段的信號，因此2.7GHz~2.9GHz也可以考慮用于地鐵信號系統。而且，2.2GHz~2.3GHz和2.7GHz~2.9GHz兩個(gè)頻段的帶寬容量都比較大，完全可以滿(mǎn)足地鐵信號系統的帶寬需求。

當然，地鐵信號系統如果選擇2.4GHz以外的頻段，必須向無(wú)線(xiàn)電管理部門(mén)申請電臺執照，經(jīng)無(wú)線(xiàn)電管理部門(mén)批準后方可使用。