同頻同播系統(tǒng)

1、話(huà)說(shuō)同頻同播系統(tǒng) 同頻同播系統(tǒng)是一種用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)講機(jī)遠(yuǎn)距離、無(wú)盲區(qū)覆蓋的專(zhuān)業(yè)無(wú)線(xiàn)通訊系統(tǒng)。簡(jiǎn)單的講，同頻同播系統(tǒng)是將多個(gè)工作在相同頻率的中轉(zhuǎn)臺(tái)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，每個(gè)中轉(zhuǎn)臺(tái)負(fù)責(zé)一片區(qū)域的覆蓋，從而形成大面積的無(wú)線(xiàn)覆蓋網(wǎng)。 說(shuō)說(shuō)同頻同播的應(yīng)用背景 同頻同播技術(shù)曾應(yīng)用于上世紀(jì)九十年代中期的尋呼系統(tǒng)中，用于改善低速數(shù)字尋呼的覆蓋效果。在2003年前后，開(kāi)始出現(xiàn)模擬常規(guī)同頻同播系統(tǒng)，后來(lái)又出現(xiàn)了模擬集群同頻同播系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)大區(qū)域單信道的調(diào)度話(huà)音通信或接入控制。 目前，模擬常規(guī)/集群同頻同播系統(tǒng)頗受公安、交通管理、森林防火等專(zhuān)業(yè)調(diào)度指揮部門(mén)的歡迎。雖然只能提供模擬話(huà)音信道但是卻是用最簡(jiǎn)單的方式解決了跨區(qū)域調(diào)度指揮

2、時(shí)的互聯(lián)互通難題。由于目前各類(lèi)模擬常規(guī)、模擬集群和數(shù)字集群實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通和廣域覆蓋還尚需時(shí)日，而反恐處突、搶險(xiǎn)救災(zāi)、跨省地市協(xié)同等實(shí)際工作的需要卻刻不容緩，因此在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)，同頻同播系統(tǒng)還有一定的生存和發(fā)展空間。 目前的模擬常規(guī)/集群同頻同播系統(tǒng)，主要傳輸?shù)氖侵匾ㄐ疟Ｕ先蝿?wù)中的高層級(jí)調(diào)度指揮命令，其重要性級(jí)別相當(dāng)高，不斷推進(jìn)其技術(shù)進(jìn)步對(duì)于提高應(yīng)急通信保障水平和維護(hù)國(guó)家的長(zhǎng)治久安具有重要意義。 談?wù)勍l同播的優(yōu)點(diǎn) 1、組網(wǎng)靈活，各基站差轉(zhuǎn)機(jī)平時(shí)在原有的信道上工作，如有重大任務(wù)需多基站聯(lián)網(wǎng)時(shí)，指揮中心可通過(guò)網(wǎng)管中心將各同播基站設(shè)為一個(gè)或多個(gè)同播組，使之組成一個(gè)同播網(wǎng)或多個(gè)同播網(wǎng)，網(wǎng)內(nèi)一呼百應(yīng)，

3、便于統(tǒng)一指揮調(diào)度； 2、指揮中心可設(shè)立網(wǎng)管中心，通過(guò)網(wǎng)管中心的調(diào)度完成多個(gè)同播基站的同時(shí)工作和互聯(lián)互通，使分支的無(wú)線(xiàn)通訊調(diào)度指揮統(tǒng)一在整體平臺(tái)上； 3、同頻同波網(wǎng)投入較低、實(shí)用性較強(qiáng)，易實(shí)現(xiàn)大范圍區(qū)域良好覆蓋，實(shí)現(xiàn)本地區(qū)無(wú)線(xiàn)通訊； 4、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理，可靠性高，操作性強(qiáng)，包括系統(tǒng)設(shè)備操作及移動(dòng)用戶(hù)使用操作系統(tǒng)具有指揮調(diào)度、管理維護(hù)、遠(yuǎn)程監(jiān)控等功能。 講講同頻同播系統(tǒng)的基本構(gòu)成 1、同播基站包含全雙工KG510基地臺(tái)、同播基站控制器、鏈路機(jī)、GPS接收板、遙控遙測(cè)單元、天饋系統(tǒng)等； 2、同播中心包含同播中心控制器、鏈路機(jī)等； 3、調(diào)度中心包含電腦服務(wù)器、調(diào)度軟件、專(zhuān)用遙控遙測(cè)軟件等； 4、遙控

4、遙測(cè)設(shè)備包含遙測(cè)遙控單元、遙控遙測(cè)軟件等。 聊聊同頻同播系統(tǒng)的技術(shù)特性 在同頻同播系統(tǒng)中，有三大關(guān)鍵技術(shù)： 1、下行發(fā)射同頻技術(shù)。即通過(guò)頻率校正，使各同播基站發(fā)射載頻的中心頻率偏差控制在幾赫茲至十幾赫茲的水平，以免因同頻干擾中的中心載頻偏差引起令人厭煩的“嘯叫”。 2、下行發(fā)射同步技術(shù)。即遁過(guò)定時(shí)同步，將同一路話(huà)音信號(hào)經(jīng)過(guò)不同同播基站轉(zhuǎn)發(fā)且被同一移動(dòng)臺(tái)接收時(shí)各路相同的話(huà)音信號(hào)的相位偏差控制在一定范圍內(nèi)，明顯改善在相鄰?fù)セ鞠滦行盘?hào)強(qiáng)度相近時(shí)的接收話(huà)音質(zhì)量。 3、上行接收判選技術(shù)。即當(dāng)同一路上行發(fā)射被多個(gè)同播基站同時(shí)接收到時(shí)，從中選擇信號(hào)質(zhì)量最佳的一路進(jìn)行中繼轉(zhuǎn)發(fā)，以改善上行話(huà)音質(zhì)量。 從更深

5、層次的技術(shù)原理上看，現(xiàn)有同頻同播系統(tǒng)的通信質(zhì)量保證主要依靠的是窄帶調(diào)頻制本身所具有的同頻干擾容限（典型值為8dB），上述下行發(fā)射技術(shù)手段的使用，能在一定程度上改善相鄰?fù)セ鞠滦行盘?hào)的強(qiáng)度差異在同頻干擾容限之下（即小于8dB）時(shí)的通信質(zhì)量。 找找影響同頻同播通信質(zhì)量的制約因素 1、同一路模擬話(huà)音在經(jīng)過(guò)中繼鏈路轉(zhuǎn)發(fā)的過(guò)程中會(huì)引入失真和噪聲，這些失真和噪聲在不同程度上讓本該完全相同的同一路模擬話(huà)音波形變成了多路基本相似的模擬話(huà)音波形，但在具體的波形細(xì)節(jié)上仍存在一定的差異。 如果是數(shù)字同頻同播，雖然中繼傳輸過(guò)程不會(huì)引入失真和噪聲，但不同同播基站中數(shù)字信號(hào)基帶濾波器的群延時(shí)和失真特性是存在差異的，仍會(huì)

6、導(dǎo)致濾波后用作調(diào)制信號(hào)的波形在具體的波形細(xì)節(jié)上存在一定的差異。 2、在各個(gè)同播基站下行轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)的調(diào)制過(guò)程中，各個(gè)調(diào)制器的調(diào)制信號(hào)幅度、調(diào)制靈敏度和調(diào)制響應(yīng)特性也存在差異，目前流行的鎖相倍頻調(diào)制器，從調(diào)制信號(hào)的幅度變化到VOC輸出期望頻率的載波之間有一個(gè)過(guò)渡過(guò)程。 受鎖相環(huán)路濾波特性、VCO壓控特性等多種因素的影響，該過(guò)渡過(guò)程中實(shí)際的載波頻率均值雖然滿(mǎn)足調(diào)制特性要求，但其載波頻率變化的方差是隨機(jī)的；這樣的已調(diào)載波被同播之后，再與其他調(diào)制器輸出的具有類(lèi)似隨機(jī)頻率變化細(xì)節(jié)的已調(diào)載波線(xiàn)性疊加，其合成的結(jié)果必然是“同”頻干擾嚴(yán)重的；如果數(shù)字同頻同播時(shí)仍采用鎖相倍頻方案的調(diào)制器，則很難滿(mǎn)足較高速率數(shù)據(jù)的同頻

7、同播要求。 3、即使是在理想的發(fā)射同步信息支持下，各個(gè)同播基站在每個(gè)瞬間時(shí)刻所發(fā)射載波的頻率實(shí)際上也并不相同，不僅僅只存在幾赫茲至十幾赫茲的固定頻率偏差，也不僅僅是因受中繼鏈路引入的失真、噪聲、基帶濾波器特性（數(shù)字）、調(diào)制信號(hào)幅度、調(diào)制靈敏度和調(diào)制響應(yīng)特性等多種因素的影響而在一定范圍內(nèi)呈隨機(jī)變化。 而且經(jīng)過(guò)同播發(fā)射后，在相鄰?fù)セ鞠滦行盘?hào)的強(qiáng)度差異不大的區(qū)域中，因傳輸路徑長(zhǎng)度差異（數(shù)百米到幾公里，引入的時(shí)延差在幾微秒到幾十微秒之間）還會(huì)引入前后不同頻率之間的相互干擾（模擬話(huà)音波形是不斷變化的）；此外，不同傳播路徑上隨機(jī)波動(dòng)的傳播衰減還會(huì)進(jìn)一步使這種相互干擾的幅度和變化規(guī)律呈現(xiàn)隨機(jī)變化。 因此

8、，盡管有些廠(chǎng)商宣稱(chēng)采用了前述技術(shù)手段之后能完全消除同頻干擾，但從技術(shù)原理和實(shí)際應(yīng)用情況來(lái)看，同頻干擾是客觀(guān)存在的，同頻校正和發(fā)射同步技術(shù)手段的采用只是在一定程度上降低了同頻干擾的影響，在那些相鄰?fù)セ鞠滦行盘?hào)強(qiáng)度相當(dāng)?shù)膮^(qū)域中，其實(shí)際通話(huà)效果仍較差（也不排除存在由于接收到的上行話(huà)音質(zhì)量差而導(dǎo)致同播下行接受到的話(huà)音質(zhì)量不佳的情況）。 在目前的應(yīng)用中，由于同頻同播基站的數(shù)量不多且覆蓋區(qū)大多呈帶狀或鏈狀分布，還能通過(guò)微調(diào)各基站的發(fā)射功率和定時(shí)同步偏差對(duì)同頻干擾嚴(yán)重的區(qū)域進(jìn)行調(diào)整，因此基本上能滿(mǎn)足應(yīng)用之需。 盡管還存在這樣或那樣的技術(shù)原理上和實(shí)際應(yīng)用性能的不足，但同頻同播給實(shí)際工作帶來(lái)的好處是很明顯的

9、。首先是能實(shí)現(xiàn)大區(qū)制覆蓋，其次是能沿用現(xiàn)有的模擬常規(guī)/集群終端，再之是跨區(qū)域時(shí)不需要更換信道，沒(méi)有集群系統(tǒng)中的身份登記之類(lèi)的麻煩，用最簡(jiǎn)單的方式解決了跨區(qū)域調(diào)度指揮時(shí)的互聯(lián)互通難題。采用同頻同播，是在目前各類(lèi)模擬常規(guī)、模擬集群和數(shù)字集群系統(tǒng)難以實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通和廣域覆蓋情況下迫不得已的現(xiàn)實(shí)選擇。 敘敘同頻同播的技術(shù)發(fā)展方向 從應(yīng)用需求的發(fā)展來(lái)看，在未來(lái)10年左右的時(shí)間內(nèi)，提供大區(qū)域覆蓋的模擬同頻同播系統(tǒng)仍是主流，數(shù)字同頻同播將有所發(fā)展，但很難出現(xiàn)與模擬同頻同播系統(tǒng)平分秋色的局面。究其原因，主要來(lái)自三個(gè)方面： 1、主流應(yīng)用需求 目前的模擬常規(guī)/集群同頻同播系統(tǒng)主要傳輸應(yīng)急通信保障任務(wù)中的調(diào)度指揮命令

10、，使用的是已經(jīng)得到大量普及的模擬常規(guī)/集群終端。與目前的數(shù)字常規(guī)/集群終端相比，現(xiàn)有模擬常規(guī)/集群終端的組成和技術(shù)實(shí)現(xiàn)相對(duì)簡(jiǎn)單，且經(jīng)過(guò)過(guò)去20余年的發(fā)展已經(jīng)很成熟了，加上還在用戶(hù)最為關(guān)注的價(jià)格、質(zhì)量、終端大小和單次充電的使用時(shí)間等方面仍具有優(yōu)勢(shì)，因此仍將是今后一段時(shí)間內(nèi)專(zhuān)用移動(dòng)通信市場(chǎng)上的主流產(chǎn)品。 由于模擬常規(guī)/集群終端采用的是窄帶模擬頻率調(diào)制，因此只要這類(lèi)終端繼續(xù)使用且占據(jù)市場(chǎng)主流，模擬同頻同播系統(tǒng)也將繼續(xù)占據(jù)主流。 2、互聯(lián)互通需求 模擬常規(guī)/集群同頻同播系統(tǒng)的生存和發(fā)展，一個(gè)重要的理由是采用最簡(jiǎn)單的方式解決了跨區(qū)域調(diào)度指揮時(shí)的互聯(lián)互通難題。目前，數(shù)字常規(guī)/集群產(chǎn)品還于市場(chǎng)培育和推廣應(yīng)用

11、的初期，其數(shù)字話(huà)音編碼、空中接口及交換控制等還尚未形成相對(duì)統(tǒng)一的制式。 而模擬常規(guī)/集群終端已廠(chǎng)泛普及，通過(guò)窄帶頻率調(diào)制傳輸模擬話(huà)音來(lái)實(shí)現(xiàn)跨區(qū)域（跨系統(tǒng)）的互聯(lián)互通是目前最簡(jiǎn)單和最現(xiàn)實(shí)的選擇，不管同頻同播基站和中繼系統(tǒng)中的處理和交換過(guò)程如何數(shù)字化，通過(guò)空中接口傳輸時(shí)仍必須照顧或兼容模擬常規(guī)/集群終端。 3、覆蓋性能因素 目前的模擬常規(guī)/集群采用的是25kHz或12.5kHz的載波信道帶寬，傳輸一路截止頻率在3kHz左右的模擬話(huà)音或1.2kbps的低速數(shù)字信令；而目前的調(diào)頻制窄帶數(shù)字常規(guī)/集群，選擇在12.5kHz的載波信道上傳輸兩路數(shù)字話(huà)音，其數(shù)據(jù)傳輸速率在9.6kbps左右。 顯然窄帶數(shù)字常

12、規(guī)/集群的頻譜利用率更高，但為此付出的代價(jià)是接收靈敏度的下降，或者說(shuō)是覆蓋區(qū)域的減小。這種數(shù)字化的代價(jià)，對(duì)于公眾移動(dòng)通信來(lái)說(shuō)是可以承受的，對(duì)于實(shí)現(xiàn)地市縣區(qū)級(jí)覆蓋的專(zhuān)用移動(dòng)通信來(lái)說(shuō)也是可以承受的，但對(duì)于同頻同播應(yīng)用而言卻要慎重對(duì)待，因?yàn)槟芨纳聘采w本來(lái)就是同頻同播系統(tǒng)的市場(chǎng)契入點(diǎn)，如果數(shù)字化之后的覆蓋性能不如模擬，再加上不能兼容現(xiàn)有的窄帶模擬終端，那么其優(yōu)勢(shì)地位就會(huì)受到影響。 從應(yīng)急調(diào)度指揮應(yīng)用的角度看，最簡(jiǎn)單的設(shè)備往往是最可靠的，價(jià)格低的產(chǎn)品的市場(chǎng)占有率和普及率更高，體積更小、單次充電的使用時(shí)間更長(zhǎng)的產(chǎn)品能更好地適應(yīng)應(yīng)急調(diào)度指揮之需，與目前數(shù)字常規(guī)/集群終端相比，模擬常規(guī)/集群終端在這些方面均有

13、優(yōu)勢(shì)。從應(yīng)急通信基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)角度看，無(wú)論是抗毀（頑存）性、建設(shè)和運(yùn)維成本,還是終端的普及率及綜合應(yīng)用性能，大區(qū)制覆蓋的模擬同頻同播系統(tǒng)無(wú)疑仍是目前的最佳現(xiàn)實(shí)選擇。 顯然，在數(shù)字化早已深入人心的今天，還如此地“推崇”模擬產(chǎn)品實(shí)在是有些“逆潮流而動(dòng)”，也不利于專(zhuān)用移動(dòng)通信向數(shù)字化方向發(fā)展。但是，應(yīng)用需求和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)是現(xiàn)實(shí)的，政策引導(dǎo)和學(xué)術(shù)觀(guān)點(diǎn)確實(shí)能對(duì)應(yīng)用需求和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)生一定的影響，但其實(shí)際效能最終還是要通過(guò)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)來(lái)體現(xiàn)。 反過(guò)來(lái)講，這也說(shuō)明了數(shù)字化能給同頻同播覆蓋這個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域帶來(lái)的好處尚不明顯。從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展看，對(duì)數(shù)字同頻同播的應(yīng)用需求肯定是越來(lái)越多的，廣大的產(chǎn)、管、研、用單位還需要加大對(duì)數(shù)字化的關(guān)

14、注、投入和支持。 在現(xiàn)有的模擬同頻同播系統(tǒng)中，同頻干擾區(qū)的存在是影響其大規(guī)模發(fā)展的一個(gè)重要因素。目前的大多數(shù)同頻同播應(yīng)用，覆蓋的是帶狀或鏈狀區(qū)域，或是單純覆蓋某個(gè)地市，因此同頻干擾區(qū)的不利影響尚不特別突出。 但是，如果將來(lái)大規(guī)模發(fā)展，要實(shí)現(xiàn)全省范圍的連續(xù)無(wú)縫覆蓋，則同頻干擾區(qū)的不利影響將會(huì)被明顯放大。如果在同頻干擾嚴(yán)重的區(qū)域中又必須提供良好覆蓋，那么現(xiàn)實(shí)且快捷的選擇就是改用異頻覆蓋，但這要求移動(dòng)臺(tái)或通過(guò)手動(dòng)或是自動(dòng)地適應(yīng)這種異頻覆蓋的情況，這在一定程度上降低了同頻同播系統(tǒng)的吸引力。 從技術(shù)原理來(lái)看，在窄帶調(diào)頻制這個(gè)技術(shù)體系內(nèi)，模擬同頻同播系統(tǒng)的同頻干擾區(qū)是必然存在的，要消除同頻干擾區(qū)，模擬同頻

15、同播或朝著擴(kuò)頻方向發(fā)展，利用擴(kuò)頻解擴(kuò)的多徑分辨和抑制能力來(lái)改善接收靈敏度和接收質(zhì)量，或朝著異頻覆蓋自動(dòng)轉(zhuǎn)換的方向發(fā)展。 與模擬同頻同播類(lèi)似，同頻干擾區(qū)在數(shù)字同頻同播中同樣存在。在帶寬更窄（載波信道由25kHz變成12.5kHz)、數(shù)據(jù)傳輸速率更高(由1.2kbps變成9.6kbps)的背景之下，傳輸不同數(shù)字碼元時(shí)的頻率變化過(guò)渡時(shí)間所占比例會(huì)更大，所引起的干擾也比傳輸模擬話(huà)音時(shí)更強(qiáng)，在窄帶調(diào)頻制這個(gè)技術(shù)體系內(nèi)發(fā)展較高速率的數(shù)字同頻同播的技術(shù)難度更大。 如果還希望數(shù)字同頻同播實(shí)現(xiàn)與模擬同頻同播相同的覆蓋水平，則顯然是不現(xiàn)實(shí)的。在同頻干擾嚴(yán)重的區(qū)域中，模擬同頻同播的話(huà)音盡管干擾很大但人耳還能依稀辨識(shí)，而數(shù)字同頻同播因誤碼率過(guò)高卻導(dǎo)致沒(méi)有聲音輸出，這也在一定程度上影響了數(shù)字同頻同