主頁（http://www.130131.com）：鐵路無線通信系統(tǒng)的靜噪應(yīng)用分析

鐵路無線通信系統(tǒng)是在調(diào)頻無線對講系統(tǒng)的基礎(chǔ)上構(gòu)建的，為提高鐵路無線通信系統(tǒng)中的通話質(zhì)量及有效地抑制頻帶內(nèi)其他業(yè)務(wù)的話音干擾，靜噪的應(yīng)用極為重要。從靜噪原理上來分，大致有導(dǎo)音靜噪、門限靜噪和噪聲靜噪三種，下面就對這三種靜噪的原理及應(yīng)用一一分析。

1、導(dǎo)音靜噪

導(dǎo)音靜噪也稱單音靜噪或?qū)ьl靜噪，是利用人類話音頻帶外的一個單音作為是否打開音頻通道的一個條件從而屏蔽其他不帶導(dǎo)音的信號。人類的話音大部分能量集中在300-3000Hz,由于人耳300 Hz以下及更低的頻率不敏感，所以通常選擇低于人類話音下限300Hz（即亞音頻）以下的頻率作為導(dǎo)音，鐵路無線通信系統(tǒng)中應(yīng)用了CTCSS系統(tǒng)中的114.8Hz、123.0Hz、186.2等頻率。

亞音頻信令編解碼的實(shí)現(xiàn)方法較多，從成本控制、可靠性及電路復(fù)雜程度上綜合考慮配合單片機(jī)應(yīng)用專用芯片F(xiàn)X465的情況較多。它能夠滿足低壓3V供電，涵蓋了67.0Hz to 254.1Hz中47個單音，可以直接采用并口或串口的方式和單片機(jī)連接，具有功耗低、外圍電路簡單、易于控制等特點(diǎn)。進(jìn)行亞音頻編碼時，只需用單片機(jī)向FX465發(fā)送編碼頻率及命令即可；解碼時需提前預(yù)置要解出的頻率，然后在解碼指示管腳上判斷高低電平即可，芯片及外圍電路圖如圖1所示。

導(dǎo)音靜噪多用于追蹤導(dǎo)頻信令、控制信令和轉(zhuǎn)信維持信令等，見表1。還有一部分導(dǎo)音演變成了呼叫命令，在鐵路通信系統(tǒng)中叫亞音頻信令。機(jī)車設(shè)備或地面設(shè)備接收到相應(yīng)的亞音頻信令后才進(jìn)入相應(yīng)的對講狀態(tài)，從而抑制了同頻率的其他業(yè)務(wù)的無線干擾。

表1 控制、維持信令

2、門限靜噪

在無線通信技術(shù)上我們使用載波傳遞信息，將話音信號調(diào)制到一個高頻載波上然后再在空中發(fā)射和接收，鐵路無線通信使用450MHz頻段。由于所有的機(jī)車、地面設(shè)備都使用這個頻段里的指定頻率，這就造成空中有很多同頻率的弱信號存在，而這些弱信號的載頻并不是設(shè)備想接收的。

通常我們把載頻幅度小到一定數(shù)值以下就認(rèn)為是不應(yīng)接收的干擾信號，該數(shù)值定義為載頻的接收門限。

無線調(diào)頻接收機(jī)都有接收信號強(qiáng)度輸出接口統(tǒng)稱為RSSI（Received Signal Strength Indicator），該接口是接收載頻的強(qiáng)度指示，通常輸出一個電壓，此電壓和載頻信號幅度成正比關(guān)系，比如1uV的載頻信號幅度對應(yīng)的RSSI電壓值約為0.5V。

在設(shè)備電路中多數(shù)使用運(yùn)放搭建的比較器來實(shí)現(xiàn)判斷接收載頻信號強(qiáng)度并控制是否打開音頻門，如圖2.

為放置門限過大導(dǎo)致有用信號不能接收進(jìn)來，此時用深靜噪靈敏度指標(biāo)來控制，鐵道部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求如下：

隨著集成電路的發(fā)展和單片機(jī)功能的日益強(qiáng)大，門限的判斷可以用帶有模數(shù)轉(zhuǎn)換的單片機(jī)直接采樣實(shí)現(xiàn)。

成都鐵路局成功地利用通過GPS定位控制門限值在不同的運(yùn)行區(qū)域根據(jù)現(xiàn)場通話要求進(jìn)行自動調(diào)整，實(shí)現(xiàn)了門限的智能化改變。機(jī)車設(shè)備在樞紐地區(qū)適當(dāng)?shù)靥Ц唛T限，可以有效地降低樞紐地區(qū)其他設(shè)備頻繁呼叫帶來的同頻干擾。

3、噪聲靜噪

調(diào)頻接收機(jī)在收不到任何載頻信號的情況下，音頻輸出端會輸出一個幅度較大的白噪聲，而當(dāng)載頻信號增強(qiáng)時鑒相器的壓噪特性會使白噪聲電平變低。當(dāng)噪聲電平值低到某種程度才能打開音頻門，通過檢查噪聲電平來控制音頻門的靜噪方法就是噪聲靜噪。檢測噪聲大小通常選擇話音帶外的一個點(diǎn)，多數(shù)接收機(jī)廠家選擇10KHz這個頻點(diǎn)。

南寧鐵路局為更好地接收列尾信息，機(jī)車設(shè)備的門限調(diào)得非常低，這樣通常會有以下微弱載頻信號的噪聲出現(xiàn)，當(dāng)溫度發(fā)生變化較多時，有時接收機(jī)也會輸出一些白噪聲，雖然不會給通話造成影響但是在一定程度上使駕駛室的安靜造成不好的感覺。南寧鐵路局巧妙地運(yùn)用了噪聲靜噪的特性一舉攻克了此問題，應(yīng)用時只需對接收機(jī)的噪聲靜噪級別進(jìn)行設(shè)置即可。

小結(jié)

針對現(xiàn)有的鐵路無線通信系統(tǒng)中應(yīng)用的導(dǎo)音靜噪、門限靜噪和噪聲靜噪從可實(shí)現(xiàn)性，抗干擾效果及電路復(fù)雜程度對比如下：

上述三種靜噪方式在鐵路中不是孤立單獨(dú)使用的，而是有機(jī)地組織在一起，相互補(bǔ)充、相互配合綜合應(yīng)用的，最常見的是導(dǎo)音靜噪和門限靜噪相結(jié)合的方式，門限大小的設(shè)置要根據(jù)現(xiàn)場的場強(qiáng)分布、通話距離的要求等各方面綜合考慮，從而實(shí)現(xiàn)既能有效的防止干擾又能提供可靠的通話保證。

圖1 亞音頻編解碼電路圖

圖2 門限靜噪RSSI電平比較器電路圖