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摘要：地铁通信系统为公共交通和公共安全人员提供无缝的无线电覆盖，这些人员在地下部分车载列车以及车站平台和楼梯出口处运行，实现紧急情况下的疏散目的。通信系统捕获来自现有地面陆地移动无线电系统的无线射频信号，放大并馈送到位于整个地下的同轴电缆和点源天线，然后将信号辐射给无线电用户。本文对地铁通信系统的应用进行了分析，以期进一步提高地铁通信效率和质量。
關键词：地铁；通信系统；应用
1. 地铁通信系统的类型
1.1模拟通信
考虑到消息信号和通信介质的模拟特性，自然的设计选择是将模拟消息信号（例如，从声学域转换到电子域的音频信号）映射到模拟发送信号（例如，承载音频信号的无线电波，其与通信的物理介质兼容（例如，通过空中广播来自FM无线电台的音频）。
这种通信系统设计方法如图1所示，称为模拟通信。早期的通信系统都是模拟的：常见的应用包括AM（幅度调制）和FM（调频）无线电、第一代蜂窝电话技术（基于FM）、VHS或beta录像带。从第二代开始的蜂窝电话技术是数字的。由于经济和政治因素，诸如无线电之类的广播技术通常较慢升级，但是数字广播无线电和电视技术正在替换模拟FM / AM无线电和广播。
1.2数字通信
数字通信的概念基础由克劳德·香农于1948年创立，当时他创立了信息理论领域。这个理论有两个主线：·源编码和压缩：任何信息承载信号都可以通过数字信号（即从离散集中取值的离散时间信号）表示，其最简单的形式只是一个二进制数字序列（零或1）或位。
用于执行从原始源信号到比特序列的映射的技术通常称为源编码。它们通常以利用源信号的属性的方式涉及压缩或去除冗余（例如，可以利用图像中的相邻像素之间的重空间相关性来比像素逐像表示更有效地表示它。）。
一旦源编码完成，通信任务就会减少，以便在源编码器的输出端可靠地传输比特序列。任何地铁通信系统的性能取决于信号和噪声或干扰的相对强度，以及信道施加的失真。实践引用表明，一旦为任何通信信道确定了这些操作参数，就存在最大可能的可靠通信速率，称为信道容量。因此，给定源编码器输出端的信息比特原则上，只要信息速率小于信道容量，就可以在给定链路上可靠地发送信号。而在模拟通信中，随着信道条件变差，再现源信号的质量通常逐渐降低。
2. 地铁通信系统的应用
2.1源编码器
源编码器将消息信号转换为信息比特序列。信息比特率取决于消息信号的性质（例如，语音、音频、视频）和应用要求。即使修复了消息信号类别，源编码器的选择也很大程度上取决于地铁通信系统的设置。例如，当视频信号通过蜂窝链路发送到移动设备时被严重压缩，但是当被发送到高清晰度电视（HDTV）集时被轻微压缩。
除此之外，源代码可以完全与链接设计分离。对于灰度数字图像，每个像素的强度可以用8位表示。乘以像素数给出了大约630万位，或大约0.8Mbyte（一个字节等于8位）。然而，对于典型图像，相邻像素的强度是高度相关的，这可以被利用来显著减少表示图像所需的比特数。例如，可以采用二维傅立叶变换，其将较低频率的大部分信息集中在图像中，然后丢弃许多高频系数。对于自然图像，最先进的图像压缩算法可以提供10倍压缩（即相对于原始数据的位数减少）未压缩的数字图像几乎没有任何感知降级。对于视频，除了用于图像压缩的空间相关性之外，还可以利用连续帧之间的时间相关性。
2.2通道编码器
信道编码器为从源编码器获得的信息比特增加了冗余，以便在通过信道传输之后的错误恢复。然而，信道编码器添加的冗余是针对将要发生信息传输的信道而定制的，而原始消息信号中的冗余一般处于地铁通信系统的控制范围内。
2.3调制器
调制器将信道编码器输出端的编码比特映射到要通过信道发送的发送信号，其中用户之间和共存系统之间的干扰是主要问题。WiFi传输通常在2.4或5GHz频带中占用20-40MHz的带宽。第四代蜂窝系统中的传输通常可以在700MHz至3GHz的频率范围内占用1-20MHz范围内的带宽。
虽然这些信号带宽正在增加以努力提高数据速率（例如，新兴WiFi标准高达160 GHz，新兴蜂窝标准高达100 MHz），并且正在积极探索新的频段，传输的信号仍然需要进行调制以适应某些频谱约束。假设通过发送信号s（t）发送比特值0，并通过发送-s（t）发送比特值1，必须设计信号s（t），使其符合频谱约束（例如，两个不同的用户可以使用两个不同的频谱段以避免相互干扰）。对于无线通信，这些信号是由耦合到天线的电路产生的电压，并且最终作为来自天线的电磁波发射。地铁信道编码器和调制器通常是联合设计的，称为编码调制器。
3. 结语
本文介绍了地铁通信系统的概念基础。现代通信系统对于现代社会的运作是不可或缺的，在地铁的日常运行和管理中，通信系统更是发挥着重要的作用。通过对地铁通信系统的应用分析，可以更好地了解地铁通信系统的功能，从而提升其运行质量和效率。
参考文献
[1]张育萍.城市轨道交通中通信系统传输技术比较与分析[J].现代城市轨道交通，2014（05）：9-13.
[2]何琳娜.无线通信技术在列车控制系统中的应用[J].通信技术，2018（10）：201-203.
（作者单位：南京地铁运营有限责任公司）
關键词：地铁；通信系统；应用
1. 地铁通信系统的类型
1.1模拟通信
考虑到消息信号和通信介质的模拟特性，自然的设计选择是将模拟消息信号（例如，从声学域转换到电子域的音频信号）映射到模拟发送信号（例如，承载音频信号的无线电波，其与通信的物理介质兼容（例如，通过空中广播来自FM无线电台的音频）。
这种通信系统设计方法如图1所示，称为模拟通信。早期的通信系统都是模拟的：常见的应用包括AM（幅度调制）和FM（调频）无线电、第一代蜂窝电话技术（基于FM）、VHS或beta录像带。从第二代开始的蜂窝电话技术是数字的。由于经济和政治因素，诸如无线电之类的广播技术通常较慢升级，但是数字广播无线电和电视技术正在替换模拟FM / AM无线电和广播。
1.2数字通信
数字通信的概念基础由克劳德·香农于1948年创立，当时他创立了信息理论领域。这个理论有两个主线：·源编码和压缩：任何信息承载信号都可以通过数字信号（即从离散集中取值的离散时间信号）表示，其最简单的形式只是一个二进制数字序列（零或1）或位。
用于执行从原始源信号到比特序列的映射的技术通常称为源编码。它们通常以利用源信号的属性的方式涉及压缩或去除冗余（例如，可以利用图像中的相邻像素之间的重空间相关性来比像素逐像表示更有效地表示它。）。
一旦源编码完成，通信任务就会减少，以便在源编码器的输出端可靠地传输比特序列。任何地铁通信系统的性能取决于信号和噪声或干扰的相对强度，以及信道施加的失真。实践引用表明，一旦为任何通信信道确定了这些操作参数，就存在最大可能的可靠通信速率，称为信道容量。因此，给定源编码器输出端的信息比特原则上，只要信息速率小于信道容量，就可以在给定链路上可靠地发送信号。而在模拟通信中，随着信道条件变差，再现源信号的质量通常逐渐降低。
2. 地铁通信系统的应用
2.1源编码器
源编码器将消息信号转换为信息比特序列。信息比特率取决于消息信号的性质（例如，语音、音频、视频）和应用要求。即使修复了消息信号类别，源编码器的选择也很大程度上取决于地铁通信系统的设置。例如，当视频信号通过蜂窝链路发送到移动设备时被严重压缩，但是当被发送到高清晰度电视（HDTV）集时被轻微压缩。
除此之外，源代码可以完全与链接设计分离。对于灰度数字图像，每个像素的强度可以用8位表示。乘以像素数给出了大约630万位，或大约0.8Mbyte（一个字节等于8位）。然而，对于典型图像，相邻像素的强度是高度相关的，这可以被利用来显著减少表示图像所需的比特数。例如，可以采用二维傅立叶变换，其将较低频率的大部分信息集中在图像中，然后丢弃许多高频系数。对于自然图像，最先进的图像压缩算法可以提供10倍压缩（即相对于原始数据的位数减少）未压缩的数字图像几乎没有任何感知降级。对于视频，除了用于图像压缩的空间相关性之外，还可以利用连续帧之间的时间相关性。
2.2通道编码器
信道编码器为从源编码器获得的信息比特增加了冗余，以便在通过信道传输之后的错误恢复。然而，信道编码器添加的冗余是针对将要发生信息传输的信道而定制的，而原始消息信号中的冗余一般处于地铁通信系统的控制范围内。
2.3调制器
调制器将信道编码器输出端的编码比特映射到要通过信道发送的发送信号，其中用户之间和共存系统之间的干扰是主要问题。WiFi传输通常在2.4或5GHz频带中占用20-40MHz的带宽。第四代蜂窝系统中的传输通常可以在700MHz至3GHz的频率范围内占用1-20MHz范围内的带宽。
虽然这些信号带宽正在增加以努力提高数据速率（例如，新兴WiFi标准高达160 GHz，新兴蜂窝标准高达100 MHz），并且正在积极探索新的频段，传输的信号仍然需要进行调制以适应某些频谱约束。假设通过发送信号s（t）发送比特值0，并通过发送-s（t）发送比特值1，必须设计信号s（t），使其符合频谱约束（例如，两个不同的用户可以使用两个不同的频谱段以避免相互干扰）。对于无线通信，这些信号是由耦合到天线的电路产生的电压，并且最终作为来自天线的电磁波发射。地铁信道编码器和调制器通常是联合设计的，称为编码调制器。
3. 结语
本文介绍了地铁通信系统的概念基础。现代通信系统对于现代社会的运作是不可或缺的，在地铁的日常运行和管理中，通信系统更是发挥着重要的作用。通过对地铁通信系统的应用分析，可以更好地了解地铁通信系统的功能，从而提升其运行质量和效率。
参考文献
[1]张育萍.城市轨道交通中通信系统传输技术比较与分析[J].现代城市轨道交通，2014（05）：9-13.
[2]何琳娜.无线通信技术在列车控制系统中的应用[J].通信技术，2018（10）：201-203.
（作者单位：南京地铁运营有限责任公司）