同頻同播系統(tǒng)

1、話說同頻同播系統(tǒng) 同頻同播系統(tǒng)是一種用來實現(xiàn)對講機遠(yuǎn)距離、無盲區(qū)覆蓋的專業(yè)無線通訊系統(tǒng)。簡單的講，同頻同播系統(tǒng)是將多個工作在相同頻率的中轉(zhuǎn)臺進行聯(lián)網(wǎng)，每個中轉(zhuǎn)臺負(fù)責(zé)一片區(qū)域的覆蓋，從而形成大面積的無線覆蓋網(wǎng)。 說說同頻同播的應(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，開始出現(xiàn)模擬常規(guī)同頻同播系統(tǒng)，后來又出現(xiàn)了模擬集群同頻同播系統(tǒng)，用于實現(xiàn)大區(qū)域單信道的調(diào)度話音通信或接入控制。 目前，模擬常規(guī)/集群同頻同播系統(tǒng)頗受公安、交通管理、森林防火等專業(yè)調(diào)度指揮部門的歡迎。雖然只能提供模擬話音信道但是卻是用最簡單的方式解決了跨區(qū)域調(diào)度指揮

2、時的互聯(lián)互通難題。由于目前各類模擬常規(guī)、模擬集群和數(shù)字集群實現(xiàn)互聯(lián)互通和廣域覆蓋還尚需時日，而反恐處突、搶險救災(zāi)、跨省地市協(xié)同等實際工作的需要卻刻不容緩，因此在未來一段時間內(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)中的高層級調(diào)度指揮命令，其重要性級別相當(dāng)高，不斷推進其技術(shù)進步對于提高應(yīng)急通信保障水平和維護國家的長治久安具有重要意義。 談?wù)勍l同播的優(yōu)點 1、組網(wǎng)靈活，各基站差轉(zhuǎn)機平時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，指揮中心可通過網(wǎng)管中心將各同播基站設(shè)為一個或多個同播組，使之組成一個同播網(wǎng)或多個同播網(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，通過網(wǎng)管中心的調(diào)度完成多個同播基站的同時工作和互聯(lián)互通，使分支的無線通訊調(diào)度指揮統(tǒng)一在整體平臺上； 3、同頻同波網(wǎng)投入較低、實用性較強，易實現(xiàn)大范圍區(qū)域良好覆蓋，實現(xiàn)本地區(qū)無線通訊； 4、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單合理，可靠性高，操作性強，包括系統(tǒng)設(shè)備操作及移動用戶使用操作系統(tǒng)具有指揮調(diào)度、管理維護、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、同播基站控制器、鏈路機、GPS接收板、遙控遙測單元、天饋系統(tǒng)等； 2、同播中心包含同播中心控制器、鏈路機等； 3、調(diào)度中心包含電腦服務(wù)器、調(diào)度軟件、專用遙控遙測軟件等； 4、遙控

4、遙測設(shè)備包含遙測遙控單元、遙控遙測軟件等。 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)。即遁過定時同步，將同一路話音信號經(jīng)過不同同播基站轉(zhuǎn)發(fā)且被同一移動臺接收時各路相同的話音信號的相位偏差控制在一定范圍內(nèi)，明顯改善在相鄰?fù)セ鞠滦行盘枏姸认嘟鼤r的接收話音質(zhì)量。 3、上行接收判選技術(shù)。即當(dāng)同一路上行發(fā)射被多個同播基站同時接收到時，從中選擇信號質(zhì)量最佳的一路進行中繼轉(zhuǎn)發(fā)，以改善上行話音質(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鞠滦行盘柕膹姸炔町愒谕l干擾容限之下（即小于8dB）時的通信質(zhì)量。 找找影響同頻同播通信質(zhì)量的制約因素 1、同一路模擬話音在經(jīng)過中繼鏈路轉(zhuǎn)發(fā)的過程中會引入失真和噪聲，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音波形變成了多路基本相似的模擬話音波形，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，雖然中繼傳輸過程不會引入失真和噪聲，但不同同播基站中數(shù)字信號基帶濾波器的群延時和失真特性是存在差異的，仍會

6、導(dǎo)致濾波后用作調(diào)制信號的波形在具體的波形細(xì)節(jié)上存在一定的差異。 2、在各個同播基站下行轉(zhuǎn)發(fā)時的調(diào)制過程中，各個調(diào)制器的調(diào)制信號幅度、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)制信號的幅度變化到VOC輸出期望頻率的載波之間有一個過渡過程。 受鎖相環(huán)路濾波特性、VCO壓控特性等多種因素的影響，該過渡過程中實際的載波頻率均值雖然滿足調(diào)制特性要求，但其載波頻率變化的方差是隨機的；這樣的已調(diào)載波被同播之后，再與其他調(diào)制器輸出的具有類似隨機頻率變化細(xì)節(jié)的已調(diào)載波線性疊加，其合成的結(jié)果必然是“同”頻干擾嚴(yán)重的；如果數(shù)字同頻同播時仍采用鎖相倍頻方案的調(diào)制器，則很難滿足較高速率數(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，各個同播基站在每個瞬間時刻所發(fā)射載波的頻率實際上也并不相同，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)呈隨機變化。 而且經(jīng)過同播發(fā)射后，在相鄰?fù)セ鞠滦行盘柕膹姸炔町惒淮蟮膮^(qū)域中，因傳輸路徑長度差異（數(shù)百米到幾公里，引入的時延差在幾微秒到幾十微秒之間）還會引入前后不同頻率之間的相互干擾（模擬話音波形是不斷變化的）；此外，不同傳播路徑上隨機波動的傳播衰減還會進一步使這種相互干擾的幅度和變化規(guī)律呈現(xiàn)隨機變化。 因此

8、，盡管有些廠商宣稱采用了前述技術(shù)手段之后能完全消除同頻干擾，但從技術(shù)原理和實際應(yīng)用情況來看，同頻干擾是客觀存在的，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鞠滦行盘枏姸认喈?dāng)?shù)膮^(qū)域中，其實際通話效果仍較差（也不排除存在由于接收到的上行話音質(zhì)量差而導(dǎo)致同播下行接受到的話音質(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，還能通過微調(diào)各基站的發(fā)射功率和定時同步偏差對同頻干擾嚴(yán)重的區(qū)域進行調(diào)整，因此基本上能滿足應(yīng)用之需。 盡管還存在這樣或那樣的技術(shù)原理上和實際應(yīng)用性能的不足，但同頻同播給實際工作帶來的好處是很明顯的

9、。首先是能實現(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)域時不需要更換信道，沒有集群系統(tǒng)中的身份登記之類的麻煩，用最簡單的方式解決了跨區(qū)域調(diào)度指揮時的互聯(lián)互通難題。采用同頻同播，是在目前各類模擬常規(guī)、模擬集群和數(shù)字集群系統(tǒng)難以實現(xiàn)互聯(lián)互通和廣域覆蓋情況下迫不得已的現(xiàn)實選擇。 敘敘同頻同播的技術(shù)發(fā)展方向 從應(yīng)用需求的發(fā)展來看，在未來10年左右的時間內(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，主要來自三個方面： 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)實現(xiàn)相對簡單，且經(jīng)過過去20余年的發(fā)展已經(jīng)很成熟了，加上還在用戶最為關(guān)注的價格、質(zhì)量、終端大小和單次充電的使用時間等方面仍具有優(yōu)勢，因此仍將是今后一段時間內(nèi)專用移動通信市場上的主流產(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，因此只要這類終端繼續(xù)使用且占據(jù)市場主流，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，一個重要的理由是采用最簡單的方式解決了跨區(qū)域調(diào)度指揮時的互聯(lián)互通難題。目前，數(shù)字常規(guī)/集群產(chǎn)品還于市場培育和推廣應(yīng)用

11、的初期，其數(shù)字話音編碼、空中接口及交換控制等還尚未形成相對統(tǒng)一的制式。 而模擬常規(guī)/集群終端已廠泛普及，通過窄帶頻率調(diào)制傳輸模擬話音來實現(xiàn)跨區(qū)域（跨系統(tǒng)）的互聯(lián)互通是目前最簡單和最現(xiàn)實的選擇，不管同頻同播基站和中繼系統(tǒng)中的處理和交換過程如何數(shù)字化，通過空中接口傳輸時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，但為此付出的代價是接收靈敏度的下降，或者說是覆蓋區(qū)域的減小。這種數(shù)字化的代價，對于公眾移動通信來說是可以承受的，對于實現(xiàn)地市縣區(qū)級覆蓋的專用移動通信來說也是可以承受的，但對于同頻同播應(yīng)用而言卻要慎重對待，因為能改善覆蓋本來就是同頻同播系統(tǒng)的市場契入點，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)勢地位就會受到影響。 從應(yīng)急調(diào)度指揮應(yīng)用的角度看，最簡單的設(shè)備往往是最可靠的，價格低的產(chǎn)品的市場占有率和普及率更高，體積更小、單次充電的使用時間更長的產(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。從應(yīng)急通信基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)角度看，無論是抗毀（頑存）性、建設(shè)和運維成本,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)無疑仍是目前的最佳現(xiàn)實選擇。 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)品實在是有些“逆潮流而動”，也不利于專用移動通信向數(shù)字化方向發(fā)展。但是，應(yīng)用需求和市場競爭是現(xiàn)實的，政策引導(dǎo)和學(xué)術(shù)觀點確實能對應(yīng)用需求和市場競爭產(chǎn)生一定的影響，但其實際效能最終還是要通過市場競爭來體現(xiàn)。 反過來講，這也說明了數(shù)字化能給同頻同播覆蓋這個應(yīng)用領(lǐng)域帶來的好處尚不明顯。從長遠(yuǎn)發(fā)展看，對數(shù)字同頻同播的應(yīng)用需求肯定是越來越多的，廣大的產(chǎn)、管、研、用單位還需要加大對數(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，如果將來大規(guī)模發(fā)展，要實現(xiàn)全省范圍的連續(xù)無縫覆蓋，則同頻干擾區(qū)的不利影響將會被明顯放大。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)實且快捷的選擇就是改用異頻覆蓋，但這要求移動臺或通過手動或是自動地適應(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)原理來看，在窄帶調(diào)頻制這個技術(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、同播或朝著擴頻方向發(fā)展，利用擴頻解擴的多徑分辨和抑制能力來改善接收靈敏度和接收質(zhì)量，或朝著異頻覆蓋自動轉(zhuǎn)換的方向發(fā)展。 與模擬同頻同播類似，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)字碼元時的頻率變化過渡時間所占比例會更大，所引起的干擾也比傳輸模擬話音時更強，在窄帶調(diào)頻制這個技術(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)字同頻同播實現(xiàn)與模擬同頻同播相同的覆蓋水平，則顯然是不現(xiàn)實的。在同頻干擾嚴(yán)重的區(qū)域中，模擬同頻同播的話音盡管干擾很大但人耳還能依稀辨識，而數(shù)字同頻同播因誤碼率過高卻導(dǎo)致沒有聲音輸出，這也在一定程度上影響了數(shù)字同頻同