本文经重新编辑后已发表于期刊《铁道通信信号》2012年第10期，以下文字来自本人发表前原稿摘录，旨在通过实际案例介绍让初入行者能够对地铁信号车-地通信系统有一个大致的了解(近来太忙，没空写东西，先用以前的文章来把这个专题继续下去)：

深圳地铁3号线正线信号系统采用庞巴迪CITYFLO 650列车自动控制系统，系统专用通信网络由数据传输子系统(DTS，Data Transmission System)和车地无线通信子系统(TWC，Train-to-Wayside Communications)组成。其中，TWC系统是基于ISM 2.4GHz开放频段的用以实现轨旁设备与车载设备之间信息双向传递的无线通信系统。

1、系统概述

TWC系统采用分布于轨旁的轨旁网络无线组件(WNRA，WaysideNetworked Radio Assembly)连接漏缆或天线来实现有线网络和无线系统之间信息的连续传递。WNRA通过DTS系统与RATP机柜内的无线通信处理器(RCP，Radio Communication Processor)相连。轨旁信息(如移动授权、临时限速信息、扣车/跳停等)从RATP机柜内RCP开始，经轨旁数据网络、WNRA，由漏缆或LOS(Line-Of-Sight)天线通过无线网络传给列车。最终，VATC通过车载天线(漏缆天线或LOS天线)接收并处理这些信息。列车将信息传至轨旁的过程与此相反。深圳地铁3号线车地无线通信系统如图1所示。

图1：深圳地铁3号线车地无线通信系统

2、系统原理

2.1 频率规划

TWC系统2.4GHz带宽中共有5个不同的频率用以确保每两个相邻的无线区域具有不同的频率。无线频率是可编程的，系统中的频率如表1所示。无线频道间隔最少为6MHz。

表1：系统频率规划

2.2 无线通信原理

系统采用庞巴迪私有协议，不兼容IEEE 802.11，无线信息传输也不基于IP地址。系统为每辆ATC装备列车配有一个独有的列车和车辆地址，用于轨旁和车载ATC之间数据包的传递。同时，系统将全线划分为若干个无线区域，VATC采用车载电子地图根据列车天线所处位置确定相应电台(或相应无线区域)正确频率。列车在运行过程中自动改变其无线频率以匹配相应无线区域频率。来自区域的初始化信息(轮询信息)会广播到所有的WNRA。由于每个WNRA运行在一个非重叠的频率，因此，信息会在系统所有频率上同步(忽略网络延时)传送，只要VATC选择了正确的无线频率，列车就可在定位后与轨旁正常通信。3、设备配置

系统在地下段主要采用漏缆传输，在地面段和高架段则采用LOS天线进行无线覆盖。

3.1 地下段(隧道内)

图2：地下段轨旁无线设备配置

通常，漏缆沿轨道设置，并由WNRA驱动。由于漏缆跨轨道是不现实的，因此，每个隧道都有一组自己的WNRA。信号耦合器用于将WNRA与漏缆天线连接在一起。在此配置中，每个无线区域典型情况下一般可单线覆盖500米(最大可达到600米)。如果额外使用信号耦合器或超长同轴跳线(超过10米)，这一距离将缩短。每个无线区域中有两个WNRA，一主用(A)，一备用(B)。各区域主备用WNRA运行在相同频率。WNRA "A"和"B"均可与列车通信，但不能同时进行。如果"A"主用，"B"将热备并监视A和B共享的无线射频信道。3.2 地上段(地面段和高架段)

图3：地上段轨旁无线设备配置

在隧道外配置LOS天线。WNRA A和B分别与图3中所示的独立点源天线连接。天线安装在轨旁天线柱顶部，WNRA A和B不共用同一天线或天线柱。这是为了防止直接雷击造成的单点故障。相邻两WNRA之间的距离取决于列车顶部天线与轨旁柱装天线之间的视线是否良好。如果线路相对较直且无障碍物，系统允许列车从轨旁天线开始运行300米后再切换至下一无线区域。这使得两相邻WNRA之间的距离最大可达到600米。如果使用超长FSJ4同轴跳线(超过10米)，这一距离将缩短。在地上站，来自于其它轨旁LOS天线的信号可能不足以覆盖站内轨旁区域，尤其是当有列车停在站台的时候。为了减轻这种潜在影响，每个地上站均配置一组冗余的WNRA和天线，用以覆盖站内轨旁区域。同时，安装在站台外部的WNRA可驱动其LOS天线为站台附近区域提供无线覆盖。3.3 车载设备

图4：车载无线设备配置

如图4所示，每套车载ATC(VATC)有3个天线。两个定向LOS天线位于列车顶部的前端和后端，分别面向前方和后方。此外，每套VATC还有一个单独的漏缆天线，面向安装在隧道顶部的漏缆。每个无线电台连接两个LOS天线，由一个内部的天线开关选择使用哪一个天线。天线选择是在VATC控制下进行的。由于每辆车上有两套VATC，因此，每列车顶部共安装有6个天线。所有天线与无线电台之间的同轴线缆通常须短于10米以限制信号损耗。

4、系统主要特色

4.1 无线区域交接

系统无线区域切换是基于列车位置的，且可预测，与常见的WLAN切换不同。常见的WLAN切换依赖于多重路径移动射频环境中信号强度的剧烈波动和误码率门限值。而庞巴迪系统则用列车和车辆地址代替IP地址，通过移动无线电台从一个频率区域切换到另一个，提高了系统性能和确定性。系统中使用的Afar通讯电台是商业上现成可用的电台，且不同于802.11 “Wi-Fi” 设备。它采用专用于庞巴迪列车控制应用的私有协议，不兼容802.11x，可避免其与其它通用设备通信，同时也使轨旁区域间的移动切换可在车载ATC的控制下进行，而非无线设备软件。轨旁无线广播不需要基站和移动电台之间的IP连接便可实现，其优秀的切换特性在一定程度上限制了级联故障或网络入侵对数据通信系统的伤害。4.2 优化的射频数据速率和处理增益

系统采用直接序列扩频(DSSS)技术，无线传输数据速率为500 Kbps。DSSS具有抗干扰性强、私密性好、易于实现码分多址(CDMA)、抗多径等特点，非常适用于多径衰减比较严重的移动通信环境。同时，较低传输速率可最大限度地提高DSSS调制的处理增益，并提高接收机灵敏度。

4.3 射频链路重传

为保证信息成功传递，系统还配置有ATC数据包通过无线链路重传的机制。 根据设计，系统每秒可轮询大约66辆车，每列车1秒内可被轮询4次(取决于区域内列车数量)，如果列车3秒内未收到任何消息，车载ATC将施加常用制动。因此，在与列车通信出现故障之前，信息可多次重传。

参考文献

[1] 王强. 城市轨道交通中的车-地间无线通信技术研究[J]. 铁道通信信号, 2008(08)

[2] 林海香, 董昱. 无线CBTC系统车地通信方案研究[J]. 兰州交通大学学报,2010(06)

[3] 李瑞芳,唐寿成. 浅谈轨道交通车-地通信技术[J]. 铁道通信信号, 2009(05)