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无线数字同频同播系统

作者:管理员发布于:2018-07-27 08:42:10

1.1 无线数字链路联网原理

本常规同播网采用无中心无线数字链路自组网技术,每个常规同播信道机同时配置数字链路信道机,承担独立的常规同播链路工作,直接与周边相关基站自动联网完成同频同播工作,全网无线常规区域同播只需要使用一个链路单频点完成,此无线通道是应急、应对各种恶劣条件下,确保工作特殊性无线专用指挥通道。

(1)无线联网框图:

同频同播.jpg

(2)工作原理:

无线中心常规同播联网即是指整个常规同播网络没有指定的转发中心,克服了传统常规同播系统重叠区同频干扰的问题,可以实现多个同播基站无缝覆盖。全无线链路常规同频同播网,即“无中心自组网”。

各同播基站通过无线链路自动寻找联网路由,由于无线数字链路技术的作用,任意多个无线自组网技术模式的基站,可以在无线链路可以涉及的范围内通电开机,其无线自组网技术模式的基站将自动相互握手协调,即可成为一个新的网络系统,有多少基站参与,就自动形成多少基站的新同播网络。临近基站网络进行联网备份,形成多重冗余路径。当其中某一同播基站因外界因素无法与相邻基站直接连通时,可通过冗余联网路径组网,不影响整个网络的通畅运行。在高速同播网中,同播基站互相级联,形成同播片区网络。各无线链路通畅的基站能够自行组网,防止网络中断。

(3)基站工程布局设计:

无线联网组网,有一个简单的客观逻辑需要分析,举例:需要建设4个基站的常规同播网,1号基站、2号基站、3号基站、4号基站。需要支撑最大覆盖面积的联网逻辑是:1号基站与2号基站可以无线连通,2号基站与3号基站可以无线连通,3号基站与4号基站可以无线连通,但是,1号与3号不通,2号与4号不通。无中心自组网可以在此条件下,自动连通1、2、3、4基站形成一个整体通信网。

继续分析,还有一个逻辑布局,就是1、2、3、4号基站是空中联网的最大总面积跨距,并不代表这四个基站就将其应该覆盖的面积良好覆盖,因此我们命名这四个基站是主干基站,因基站之间空中联网跨距太大而覆盖不连续或覆盖不良形成的盲区,可以在这四个基站区域内增加任意多个基站覆盖,任意多个基站将自动与主干基站或与新增基站组网,不需要工程干预,条件是增加的覆盖基站必须与2号、3号基站无线连通为客观条件。

此技术结构在覆盖面积上可以实现一个城市(无论多大)、一个地级市、一个县以及一个省直接全部无线连通覆盖。适用于高速公路条形覆盖。更适用于复杂客观条件下无法提供链路条件的组网应用。

自组网技术结构.jpg

自组网技术结构示意图

1.2 关键技术

1)   单频点联网技术

信道链路模块设置单频点,链路收发模块同频工作,为了避免冲突,采用TDMA方式进行时分收发,整个网络可采用单个频点完成链路联网,大大节省了频率资源。

2)   链路自组网技术

链路自组网技术基于全网唯一的ID号码和现场信号状态,通过智能自组网算法,在每次呼叫建立之前,快速地完成链路组网,具有建网快速、实时性好、适应性强、灵活度大和覆盖范围广等优点。

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如图所示,通过采用链路自组网技术可以方便地构建各种结构的无线网络。例如,B、C、D、E站可以构成链状网络,A、B、F、G、D站可以构成环状网络,A、B、C、D、F、G站可以构成星型网络,如此灵活的组网方式可以适用于公安、铁路、地铁、航空、机场、水利、消防等行业。

3)   同播技术

无线同频同播是指在一个区域内建立多个同频中转台,并利用链路将这些中转台连接起来,每个中转台负责一定范围的覆盖,用同一个频率,同时发送来自同一信源的语音或数据,也叫同步发射或准同步发射。用一个频率就能同时覆盖多个大区,并能同步发射同一个信息,系统节省资源,终端设备简单。

由于频谱资源的匮乏和无线通信环境的恶化,无线同频同播系统以其占用频率少、覆盖范围大、平滑过网、投资低、建网快等特点,近几年来在公安、消防、城市应急联动等专业无线通信网中得到了广泛应用。

4)   数模兼容技术

为了在统一的硬件平台上实现多种调制方式,我们必须寻求一种通用的调制解调方法,而正交调制的理论很好地解决了这一问题。尽管调制样式由多种多样,但是根据调制信号的数学公式知道,所有调制方式的实质不外乎调制载波信号的幅度、相位和频率。

 

公式.jpg

 

我们公司采用自主研发的正交调制解调技术,能够同时支持FM调制解调和4FSK调制解调,使得集群系统能同时支持模拟MPT1327和数字集群DMR等标准,即旧有的模拟手台与新的数字手台可以进行无缝语音通信,极大的保护了用户的现有投资,能够平滑的从模拟系统过渡到数字系统。

5)   语音编码技术

由于无线链路的带宽有限,数据传输速率比较低,如果不对语音信号进行压缩编码就根本无法进行传输,经过对多种语音编码技术的研究和对比,本设计最后采用了AMBE语音编码技术,AMBE语音编码算法是一种基于多带激励模型的低比特率、高性能的语音压缩编码算法,它不仅码率低,同时在低波特率下能保持优良的语音合成的自然度效果,还具有良好的抗背景噪声能力。如果加上FEC前向纠错编码,可对信道误码进行一定程度的纠错,十分适合于专用无线通信和要求低语音编码速率应用。