主页（http://www.pttcn.net）：铁路无线通信系统的静噪应用分析
铁路无线通信系统是在调频无线对讲系统的基础上构建的，为提高铁路无线通信系统中的通话质量及有效地抑制频带内其他业务的话音干扰，静噪的应用极为重要。从静噪原理上来分，大致有导音静噪、门限静噪和噪声静噪三种，下面就对这三种静噪的原理及应用一一分析。 1、导音静噪 导音静噪也称单音静噪或导频静噪，是利用人类话音频带外的一个单音作为是否打开音频通道的一个条件从而屏蔽其他不带导音的信号。人类的话音大部分能量集中在300-3000Hz,由于人耳300 Hz以下及更低的频率不敏感，所以通常选择低于人类话音下限300Hz（即亚音频）以下的频率作为导音，铁路无线通信系统中应用了CTCSS系统中的114.8Hz、123.0Hz、186.2等频率。 亚音频信令编解码的实现方法较多，从成本控制、可靠性及电路复杂程度上综合考虑配合单片机应用专用芯片FX465的情况较多。它能够满足低压3V供电，涵盖了67.0Hz to 254.1Hz中47个单音，可以直接采用并口或串口的方式和单片机连接，具有功耗低、外围电路简单、易于控制等特点。进行亚音频编码时，只需用单片机向FX465发送编码频率及命令即可；解码时需提前预置要解出的频率，然后在解码指示管脚上判断高低电平即可，芯片及外围电路图如图1所示。 导音静噪多用于追踪导频信令、控制信令和转信维持信令等，见表1。还有一部分导音演变成了呼叫命令，在铁路通信系统中叫亚音频信令。机车设备或地面设备接收到相应的亚音频信令后才进入相应的对讲状态，从而抑制了同频率的其他业务的无线干扰。 表1 控制、维持信令 2、门限静噪 在无线通信技术上我们使用载波传递信息，将话音信号调制到一个高频载波上然后再在空中发射和接收，铁路无线通信使用450MHz频段。由于所有的机车、地面设备都使用这个频段里的指定频率，这就造成空中有很多同频率的弱信号存在，而这些弱信号的载频并不是设备想接收的。 通常我们把载频幅度小到一定数值以下就认为是不应接收的干扰信号，该数值定义为载频的接收门限。 无线调频接收机都有接收信号强度输出接口统称为RSSI（Received Signal Strength Indicator），该接口是接收载频的强度指示，通常输出一个电压，此电压和载频信号幅度成正比关系，比如1uV的载频信号幅度对应的RSSI电压值约为0.5V。 在设备电路中多数使用运放搭建的比较器来实现判断接收载频信号强度并控制是否打开音频门，如图2. 为放置门限过大导致有用信号不能接收进来，此时用深静噪灵敏度指标来控制，铁道部行业标准要求如下： 随着集成电路的发展和单片机功能的日益强大，门限的判断可以用带有模数转换的单片机直接采样实现。 成都铁路局成功地利用通过GPS定位控制门限值在不同的运行区域根据现场通话要求进行自动调整，实现了门限的智能化改变。机车设备在枢纽地区适当地抬高门限，可以有效地降低枢纽地区其他设备频繁呼叫带来的同频干扰。 3、噪声静噪 调频接收机在收不到任何载频信号的情况下，音频输出端会输出一个幅度较大的白噪声，而当载频信号增强时鉴相器的压噪特性会使白噪声电平变低。当噪声电平值低到某种程度才能打开音频门，通过检查噪声电平来控制音频门的静噪方法就是噪声静噪。检测噪声大小通常选择话音带外的一个点，多数接收机厂家选择10KHz这个频点。 南宁铁路局为更好地接收列尾信息，机车设备的门限调得非常低，这样通常会有以下微弱载频信号的噪声出现，当温度发生变化较多时，有时接收机也会输出一些白噪声，虽然不会给通话造成影响但是在一定程度上使驾驶室的安静造成不好的感觉。南宁铁路局巧妙地运用了噪声静噪的特性一举攻克了此问题，应用时只需对接收机的噪声静噪级别进行设置即可。 小结 针对现有的铁路无线通信系统中应用的导音静噪、门限静噪和噪声静噪从可实现性，抗干扰效果及电路复杂程度对比如下： 上述三种静噪方式在铁路中不是孤立单独使用的，而是有机地组织在一起，相互补充、相互配合综合应用的，最常见的是导音静噪和门限静噪相结合的方式，门限大小的设置要根据现场的场强分布、通话距离的要求等各方面综合考虑，从而实现既能有效的防止干扰又能提供可靠的通话保证。
图1 亚音频编解码电路图
图2 门限静噪RSSI电平比较器电路图 (中国集群通信网 | 责任编辑：陈晓亮) |
