本文介紹了數(shù)字無線通信技術應用的背景和優(yōu)勢,并通過在集中供熱行業(yè)應用的實測數(shù)據(jù)說明此技術應用前景廣闊。
一、數(shù)字無線通信技術應用背景
在熱力遠程監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸方面,目前大部分采用施工簡單、成本低廉的無線傳輸通信方式,包括公網(wǎng)傳輸和專網(wǎng)傳輸?shù)确绞健T趯>W(wǎng)方面是用無線電臺完成數(shù)據(jù)傳輸,隨著無線通訊的高速發(fā)展和頻率資源的日趨緊張,國際范圍內預計在2013年要將所有電臺的信道間隔控制在12.5kHZ內,2015年電臺應具備(或相當)6.25kHZ信道通信能力。顯然模擬電臺已不能適應現(xiàn)代通訊的需要。
數(shù)字通信技術的推出,為無線電通信帶來了多項革命性的變革,也為我們熱力的無線數(shù)傳監(jiān)測和應急通訊指揮系統(tǒng)提供了廣闊的發(fā)展空間。首先,數(shù)字系統(tǒng)可以更好的利用頻譜資源,頻率占用帶寬僅為(或相當)以前模擬方式電臺的四分之一,能充分利用有限的無線電頻率資源,以現(xiàn)有的模擬通訊方式的頻率劃分為例,頻道間隔為25kHZ,若用數(shù)字方式劃分頻道間隔為6.25kHZ;
即在原25kHZ一個信道帶寬下可容納4個信道。在數(shù)傳方面采用數(shù)字技術傳輸,傳輸速率也得到較大的提高。從而使系統(tǒng)容量得到巨大提升,為日益發(fā)展的熱力無線通信業(yè)務打下良好的基礎,具有長遠意義。其二,數(shù)字電臺采用數(shù)字加密技術更為安全可靠,使得網(wǎng)外社會電臺根本無法進入本網(wǎng)進行監(jiān)聽和通訊,極大提高了系統(tǒng)的保密性和抗干擾能力。其三,單機通信范圍提高約20%左右,通信質量也得了極大到改善,消除了模擬方式的背景噪聲,有效地提高了信噪比。其四,多基站聯(lián)網(wǎng)變?yōu)楹唵我仔?,由于多個基站可以通過IP等手段聯(lián)網(wǎng),理論上可實現(xiàn)通信覆蓋范圍的無限擴大,甚至實現(xiàn)異地傳輸,滿足我們熱力業(yè)務日益擴大的要求。
二、數(shù)字無線通信技術應用優(yōu)勢
目前數(shù)字無線通信主要采用時分多址和頻分多址兩種方式,它們共同具備了鮮明的優(yōu)點:1.清晰的話音。2.數(shù)話同傳:在傳輸語音的同時也可傳輸數(shù)據(jù)。3.數(shù)字靜噪:由于數(shù)字接收能夠比模擬調頻更能準確地檢測出信號,因此通訊中沒有煩人的噪聲打擾。4.緊急報警:人員遇到危險倒地時電臺自動通報異常情況。5.數(shù)據(jù)傳輸:無需調制解調器的高速傳輸。6.GPS坐標:移動臺的位置坐標可實時傳輸?shù)娇刂浦行摹?.個呼;組呼;全呼。8.高度加密:用于抵御外來安全威脅,同時在同一系統(tǒng)和通話群組內提供保密性。9.后臺管理,控制中心對所屬電臺的是否在線,位置,通話記錄,授權等管理。10.文本信息:由于是中文顯示,通話雙方可互發(fā)短信息,適用于鬧市嘈雜的場合等等。但是兩種方式各有所長。
現(xiàn)有的二時隙TDMA方式,是采用12.5kHZ雙時隙TDMA技術其特點是在不添加額外設備或降低性能的前提下,一個中繼臺同時可容納兩組通話或數(shù)據(jù)傳輸實現(xiàn)雙倍的半雙工信道,較模擬中繼臺硬件效率提高一倍,不會增加兩組通話間信道干擾風險。另外較模擬方式省電約40%左右。而FDMA方式是采用6.25kHZ信道間隔,積木式設計,不改變既有硬件設備,完全以軟件方式完成模數(shù)兼容模式→數(shù)字常規(guī)模式→數(shù)字集群集群模式→數(shù)字集群廣域IP網(wǎng)絡的步步升級。在同一信道內自動識別模擬和數(shù)字方式,真正做到了模數(shù)兼容,完成模擬向數(shù)字的平滑過渡,AMBE+2聲碼器是空中接口的一個關鍵組件,它能在對語音進行數(shù)字化的同時保持自然的語音音色,能執(zhí)行噪音抑制,能進行前向糾錯,還將語音數(shù)據(jù)進行壓縮以適應陸上移動無線電通信的數(shù)據(jù)速率。對講機的數(shù)字信號處理器(DSP)通過協(xié)議將聲碼器、信令、控制及更多FEC(前向糾錯)數(shù)據(jù)打包,轉換成進行了特殊過濾的4級頻移鍵控數(shù)字波形,對發(fā)射機進行調制。從而形成了誤碼率非常低的數(shù)字空中接口,即使在微弱信號強度區(qū)域也能提供強有力的通信。
三、數(shù)字無線通信技術實測數(shù)據(jù)
我們熱力部門若利用數(shù)字無線通信已經(jīng)成熟的技術,發(fā)展和完善無線電專網(wǎng)數(shù)傳和語音生產(chǎn)調度系統(tǒng),充分利用寶貴的自有無線電頻率資源,實施專網(wǎng)和公網(wǎng)(CDMA或GPRS)并存互補,發(fā)揮專網(wǎng)的運行成本低廉;自主性、保密性強;應急突發(fā)搶險的快速、靈活、便捷,通訊不受外界因素干擾等和公網(wǎng)施工簡單,網(wǎng)絡資源共享的優(yōu)勢,對我們的工作將起到很大的推動作用。
一、數(shù)字無線通信技術應用背景
在熱力遠程監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸方面,目前大部分采用施工簡單、成本低廉的無線傳輸通信方式,包括公網(wǎng)傳輸和專網(wǎng)傳輸?shù)确绞健T趯>W(wǎng)方面是用無線電臺完成數(shù)據(jù)傳輸,隨著無線通訊的高速發(fā)展和頻率資源的日趨緊張,國際范圍內預計在2013年要將所有電臺的信道間隔控制在12.5kHZ內,2015年電臺應具備(或相當)6.25kHZ信道通信能力。顯然模擬電臺已不能適應現(xiàn)代通訊的需要。
數(shù)字通信技術的推出,為無線電通信帶來了多項革命性的變革,也為我們熱力的無線數(shù)傳監(jiān)測和應急通訊指揮系統(tǒng)提供了廣闊的發(fā)展空間。首先,數(shù)字系統(tǒng)可以更好的利用頻譜資源,頻率占用帶寬僅為(或相當)以前模擬方式電臺的四分之一,能充分利用有限的無線電頻率資源,以現(xiàn)有的模擬通訊方式的頻率劃分為例,頻道間隔為25kHZ,若用數(shù)字方式劃分頻道間隔為6.25kHZ;
即在原25kHZ一個信道帶寬下可容納4個信道。在數(shù)傳方面采用數(shù)字技術傳輸,傳輸速率也得到較大的提高。從而使系統(tǒng)容量得到巨大提升,為日益發(fā)展的熱力無線通信業(yè)務打下良好的基礎,具有長遠意義。其二,數(shù)字電臺采用數(shù)字加密技術更為安全可靠,使得網(wǎng)外社會電臺根本無法進入本網(wǎng)進行監(jiān)聽和通訊,極大提高了系統(tǒng)的保密性和抗干擾能力。其三,單機通信范圍提高約20%左右,通信質量也得了極大到改善,消除了模擬方式的背景噪聲,有效地提高了信噪比。其四,多基站聯(lián)網(wǎng)變?yōu)楹唵我仔?,由于多個基站可以通過IP等手段聯(lián)網(wǎng),理論上可實現(xiàn)通信覆蓋范圍的無限擴大,甚至實現(xiàn)異地傳輸,滿足我們熱力業(yè)務日益擴大的要求。
二、數(shù)字無線通信技術應用優(yōu)勢
目前數(shù)字無線通信主要采用時分多址和頻分多址兩種方式,它們共同具備了鮮明的優(yōu)點:1.清晰的話音。2.數(shù)話同傳:在傳輸語音的同時也可傳輸數(shù)據(jù)。3.數(shù)字靜噪:由于數(shù)字接收能夠比模擬調頻更能準確地檢測出信號,因此通訊中沒有煩人的噪聲打擾。4.緊急報警:人員遇到危險倒地時電臺自動通報異常情況。5.數(shù)據(jù)傳輸:無需調制解調器的高速傳輸。6.GPS坐標:移動臺的位置坐標可實時傳輸?shù)娇刂浦行摹?.個呼;組呼;全呼。8.高度加密:用于抵御外來安全威脅,同時在同一系統(tǒng)和通話群組內提供保密性。9.后臺管理,控制中心對所屬電臺的是否在線,位置,通話記錄,授權等管理。10.文本信息:由于是中文顯示,通話雙方可互發(fā)短信息,適用于鬧市嘈雜的場合等等。但是兩種方式各有所長。
現(xiàn)有的二時隙TDMA方式,是采用12.5kHZ雙時隙TDMA技術其特點是在不添加額外設備或降低性能的前提下,一個中繼臺同時可容納兩組通話或數(shù)據(jù)傳輸實現(xiàn)雙倍的半雙工信道,較模擬中繼臺硬件效率提高一倍,不會增加兩組通話間信道干擾風險。另外較模擬方式省電約40%左右。而FDMA方式是采用6.25kHZ信道間隔,積木式設計,不改變既有硬件設備,完全以軟件方式完成模數(shù)兼容模式→數(shù)字常規(guī)模式→數(shù)字集群集群模式→數(shù)字集群廣域IP網(wǎng)絡的步步升級。在同一信道內自動識別模擬和數(shù)字方式,真正做到了模數(shù)兼容,完成模擬向數(shù)字的平滑過渡,AMBE+2聲碼器是空中接口的一個關鍵組件,它能在對語音進行數(shù)字化的同時保持自然的語音音色,能執(zhí)行噪音抑制,能進行前向糾錯,還將語音數(shù)據(jù)進行壓縮以適應陸上移動無線電通信的數(shù)據(jù)速率。對講機的數(shù)字信號處理器(DSP)通過協(xié)議將聲碼器、信令、控制及更多FEC(前向糾錯)數(shù)據(jù)打包,轉換成進行了特殊過濾的4級頻移鍵控數(shù)字波形,對發(fā)射機進行調制。從而形成了誤碼率非常低的數(shù)字空中接口,即使在微弱信號強度區(qū)域也能提供強有力的通信。
三、數(shù)字無線通信技術實測數(shù)據(jù)
我們熱力部門若利用數(shù)字無線通信已經(jīng)成熟的技術,發(fā)展和完善無線電專網(wǎng)數(shù)傳和語音生產(chǎn)調度系統(tǒng),充分利用寶貴的自有無線電頻率資源,實施專網(wǎng)和公網(wǎng)(CDMA或GPRS)并存互補,發(fā)揮專網(wǎng)的運行成本低廉;自主性、保密性強;應急突發(fā)搶險的快速、靈活、便捷,通訊不受外界因素干擾等和公網(wǎng)施工簡單,網(wǎng)絡資源共享的優(yōu)勢,對我們的工作將起到很大的推動作用。
2009年北京熱力集團為健全和發(fā)展無線通訊系統(tǒng),對數(shù)字無線通訊技術和設備做了較充分的調研工作,并做了大量的實測和試運行工作。在測試方面首先在實驗室階段測試滿意后,對設備進行了實地架設測試,本次實地實驗性測試分為三個階段,1.自有頻率細分后的常規(guī)通訊測試:一臺中繼設備在12.5kHZ帶寬的基礎上模擬和數(shù)字方式混用,效果達到音質清晰,www.china-heating.com模數(shù)自動識別轉換。2.自有頻率細分組合后以6.25kHZ帶寬的單基站三信道數(shù)字集群通訊野外測試:在一組通信的同時插入另外一組通信,系統(tǒng)自動轉入另一空閑信道,傳送信號準確、通信清晰,未發(fā)現(xiàn)臨道干擾。3.通訊覆蓋范圍的測試:基站簡易架設在北京某山山頂,移動電臺在北京城區(qū)及郊區(qū)移動,測試結果令人滿意,為我們將來的工作獲取了大量的實測數(shù)據(jù)。
另外,在語音測試的同時,我們也做了數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶嶒?,實驗驗證了數(shù)字無線電通訊較模擬通信的優(yōu)勢,即傳輸速率高,誤碼率低等。在此基礎上我們已建立了10個數(shù)字通訊設備在模擬方式下運行的無線監(jiān)測站,運行正常,性能可靠,為數(shù)字設備作無線數(shù)傳的可靠性獲得經(jīng)驗,也為模擬向數(shù)字化方面轉換做好準備。
四、結 論
熱力部門現(xiàn)一般擁有大量的模擬無線監(jiān)測站,運行可靠,搶險調度中也應用著大量的模擬電臺,一次性升級模擬通信為數(shù)字通信,勢必造成一定的設備損失,若先運行于模數(shù)兼容方式,隨著舊的模擬設備的步步更新,逐步實現(xiàn)數(shù)字化是我們比較理想選擇。---北京特衡控制工程有限責任公司 馮慧明
參考文獻
[1]來勇 《數(shù)字常規(guī)系統(tǒng)的行業(yè)應用》 專業(yè)無線通訊 2009 第9期
[2]古林 《建伍數(shù)字專業(yè)通信系統(tǒng)》 專業(yè)無線通訊 2009 第11期
[3]王鵬 《MOTOTRBO數(shù)字化無線電通信介紹》 專業(yè)無線通訊,2009 第3期
[4](美)Leon W.Couch 《數(shù)字與模擬通信系統(tǒng)》 電子工業(yè)出版社 2007,譯者:羅新民








