CN101668252B - 一种用于专网通信的数字集群通信系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于专网通信的数字集群通信系统，包括终端以及与所述终端通过空中接口连接的基站，所述终端的工作状态包括中转状态，当所述终端工作于中转状态时，所述终端接收基站信号并转发到其他终端或接收其他终端的信号并转发到基站。终端可作为中转台使用，有效扩展系统中手持机、车载机、固定台的通信范围和能力。借此，本发明一种用于专网通信的数字集群通信系统100适合应急通讯条件下的动态组网，适合某个组群在远离基站时自行组建、自维持的通讯网络，具有较大的覆盖半径。

Description

一种用于专网通信的数字集群通信系统

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种用于专网通信的数字集群通信系统。

背景技术

集群通信系统，是一种共用无线频道的专用调度移动通信系统，它采用了现代通信中的多信道共用和动态分配信道技术，具有个呼、组呼、广播呼叫等调度功能，其特点是呼叫建立快、用户有不同的优先级、限制呼叫时间，并具有遥毙复活功能。

集群通信在我国已有十多年的应用，由于种种原因，其发展经历了大起大落的过程。模拟集群通信发展的大起大落，引起社会的广泛关注。模拟集群通信系统缺点是规模小、成本高、效益低，频谱资源得不到有效利用。近年来，随着指挥调度和应急通信需求的增长，对频率的需求也在不断增加，有限的频率资源日趋紧张，对频率资源的充分合理化利用，使得数字集群通信系统的重要性日益彰显。数字集群系统采用时分多址技术提高了频谱利用率。此外，它的话音编码和调制方式也都采用了数字技术，使得集群移动通信的保密性和抗干扰性大大增加，同时也加快了有效信息传输速度。可以说，数字集群将以不可阻挡的趋势完全取代模拟集群技术。

无线集群通信系统是专门为某一城市、甚至某一特别区域的行政管理、抢险救灾和应急救援等需求而设计的指挥调度工具。在抢险救灾以及应急救援时，特别是在海上搜救时，救援地点通常超出集群系统覆盖范围，然而现有的无线集群通信系统通常不具动态组网功能，其覆盖范围受基站限制，造成指挥调度功能的缺失，从而带来巨大的损失。

综上可知，现有无线集群通信系统在实际使用上，显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。

发明内容

针对上述的缺陷，本发明的目的在于提供一种用于专网通信的数字集群通信系统，适合应急通讯条件下的动态组网，以及某个组群在远离基站时自行组建、自维持的通讯网络，具有较大的覆盖半径。

为了实现上述目的，本发明提供一种用于专网通信的数字集群通信系统，包括终端以及与所述终端通过空中接口连接的基站，其特征在于，所述终端的工作状态包括中转状态，当所述终端工作于中转状态时，所述终端接收基站信号并转发到其他终端或接收其他终端的信号并转发到基站。

根据本发明所述的数字集群通信系统，所述终端通过手动操作或由系统发出信令控制使所述终端工作在中转状态。

根据本发明所述的数字集群通信系统，所述终端设有GPS模块，所述GPS模块用于获得当前位置的GPS信息，并将所述GPS信息通过控制信道或专用信道发送到所述基站。

根据本发明所述的数字集群通信系统，所述数字集群通信系统还包括：网络子系统，通过标准接口与所述基站相连，完成交换功能和客户数据与安全性管理所需的数据库功能；调度中心，通过标准接口与所述基站相连，处理集群调度呼叫，包括鉴别集群用户和建立各种集群呼叫。

根据本发明所述的数字集群通信系统，所述网络子系统包括专网服务器、与所述专网服务器连接的专网交换机以及集群数据库，所述集群数据库用于存储用户信息。

根据本发明所述的数字集群通信系统，所述用户信息包括专网交换机为处理所述终端的来话、去话呼叫所需检索的信息；所述终端的参数以及所述终端所处位置的信息。

根据本发明所述的数字集群通信系统，所述数字集群通信系统包括公网转接设备，所述公网转接设备与所述专网服务器连接，用于将语音数字数据通过有线方式传送给公网。

根据本发明所述的数字集群通信系统，所述网络子系统还包括与所述集群数据库连接的备份数据库，所述备份数据库将备份数据通过内部局域网发送给所述调度中心。

根据本发明所述的数字集群通信系统，所述数字集群通信系统还包括外网交换机，所述外网交换机与所述专网服务器以及外网访问端连接，所述外网访问端通过互联网将需要查询的信息发送给外网交换机，所述外网交换机通过所述集群数据库以及专网服务器查询信息并将结果反馈给所述外网访问端。

根据本发明所述的数字集群通信系统，所述专网用于数字对讲机、车台或船台。

本发明通过终端接收基站信号并转发到其他终端或接收其他终端的信号并将其转发到基站，终端作为中转台使用，有效扩展系统中手持机、车载机、固定台的通信范围和能力。借此，本发明一种用于专网通信的数字集群通信系统适合应急通讯条件下的动态组网，适合某个组群在远离基站时自行组建、自维持的通讯网络，具有较大的覆盖半径。

优选的是，终端设有GPS模块，所述GPS模块将GPS信息通过控制信道或专用信道发送到所述基站。由于基站的控制信道下行链路通常保持常发射状态，常态时往往是空闲数据，将控制信道用于GPS定位的快速查询，不影响正常的呼叫通讯，能大大提高信道的利用率。

附图说明

图1是本发明数字集群通信系统的系统结构图；

图2是本发明的终端作为网络节点，移动网内没有电台按PTT的时序图；

图3是本发明的终端作为网络节点，移动网内有一电台按PTT的时序图；

图4是本发明的单基站单信道组网结构图；

图5是本发明的单基站多信道组网结构图；

图6是本发明的多基站单信道组网结构图；

图7是本发明的多基站多信道组网结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明一种用于专网通信的数字集群通信系统100，该专网用于数字对讲机、车台或船台。系统包括终端10、基站20、网络子系统30以及调度中心40，基站20通过空中接口与终端10相连，完成集群业务、数据业务和电话业务的接入功能。

终端10的工作状态包括中转状态和终端状态，在图1中、与基站20连接的终端10工作于中转状态，终端10接收基站20的信号并转发到其他终端10或接收其他终端10的信号并将其转发到基站20，作为网络节点使用；其他两个通过中转与基站20连接的终端10工作于终端状态，其作为普通终端使用。从而，分别工作于中转状态和终端状态的终端10形成一小型移动网50。优选的，终端10可通过手动操作或由系统发出信令控制使其工作在中转状态。

图2示意了终端10作为网络节点，移动网50内没有任何电台按PTT的时序图。网络节点10一直接收基站信号(频率f1)，并转发下行频率(f3)，其它移动网50内的电台在f1、f2、f3之间搜索，网内电台11能接收到频率为f3的信号，移动网50外的网外电台12能接收到频率为f1的基站信号。终端10作为网络节点工作时，为半双工通信，只占用了基站20的一个时隙，基站20另外一个时隙还可以同时分配给其它用户使用。

图3示意了终端10作为网络节点，移动网50内有一电台按PTT的时序图。当网内电台11按下PTT时，网络节点10将终止转发基站20的信号，转而转发网内电台11的信号以f2频率送往基站20。网内电台13接收到网络节点10转发的信号，网内电台14接收到网内电台11直接发出的信号，网外电台12则接收到基站20转发的信号。显而易见，移动网50内可设置多个网络节点10，只是终端电台相应增加搜索频率的范围。

本发明通过终端10接收基站信号并转发到其他终端10或接收其他终端10的信号并将其转发到基站20。终端10作为中转台使用，有效扩展系统中手持机、车载机、固定台的通信范围和能力。借此，本发明一种用于专网通信的数字集群通信系统100适合应急通讯条件下的动态组网，适合某个组群在远离基站20时自行组建、自维持的通讯网络，具有较大的覆盖半径。

优选的，终端10设有GPS模块，所述GPS模块用于获得当前位置的GPS信息，并将所述GPS信息通过控制信道或专用信道发送到基站20。由于基站20的控制信道下行链路通常保持常发射状态，常态时往往是空闲数据。利用此特点，将控制信道用于GPS定位的快速查询，又不影响正常的呼叫通讯，能大大提高信道的利用率。在用户数量很大，呼叫十分繁忙的基站20，也可单设专用信道用于GPS的快速查询。

如图1所示，网络子系统30通过标准接口与基站20相连，完成交换功能和客户数据与安全性管理所需的数据库功能。如图5和图7所示，网络子系统30包括专网服务器31、专网交换机32以及集群数据库33，专网服务器31与专网交换机32以及集群数据库33连接。集群数据库33用于存储用户信息，用息包括专网交换机为处理终端10的来话、去话呼叫所需检索的信息；终端10的参数以及终端10所处位置的信息。专网服务器31，包括LINUX基站服务器，LINUX中心站服务器以及server中心服务站。

网络子系统30还包括与集群数据库33连接的备份数据库34，备份数据库34将备份数据通过内部局域网35发送给所述调度中心40。实现调度中心40对终端10的监控，同时，当集群数据库33失效时，备份数据库34可用于集群数据库33的恢复。

调度中心40，通过标准接口与基站20相连，处理集群调度呼叫，包括鉴别集群用户和建立各种集群呼叫。

本发明一种用于专网通信的数字集群通信系统100的组网方式如图4～图7所示，图4是单基站单信道组网结构；图5单基站多信道组网结构；图6是多基站单信道组网结构；图7是多基站多信道组网结构，基站20与专网交换机32之间通过2M光纤或微波传输。

如图5和图7所示，本发明一种用于专网通信的数字集群通信系统100包括公网转接设备36，公网转接设备36与专网服务器31连接，用于将语音数字数据通过有线方式传送给公网，该公网装接设备36优选为PSTN接口。借此本发明能实现公网专网的通信。

如图5和图7所示，本发明一种用于专网通信的数字集群通信系统100还包括外网交换机37，外网交换机37与专网服务器以及外网访问端38连接，外网访问端38通过互联网将需要查询的信息发送给外网交换机37，外网交换机37通过集群数据库33以及专网服务器31查询信息并将结果反馈给外网访问端38。实现了远端用户经过授权通过互联网来访问系统，同时可根据权限对系统的所有参数进行修改设置，使系统实现远程维护功能。

本发明的基站20包括基站控制器、信道机模块、天馈系统。基站控制器是系统的核心部分，它控制和管理单基站集群系统的运行、操作以及和终端10之间的通信，负责选择和分配可用信道，为系统管理提供各种接口和执行命令控制等功能，所述基站控制器由服务器、网络交换机连接而成。

信道机模块由发射模块、接收模块和信道接口控制模块组成，分别置于不同的屏蔽腔体内。优选的，信道机模块的外壳由铝锭加工而成，既保证整体结构的稳固，也保持良好的散热，屏蔽腔经拉筋而成，密封性好。

天馈系统由发射合路器、接收分路器、馈线和高增益天线组成，实现无线信号的收发。

本发明采用4FSK调制方式，恒定包络的调频调制，可以有效地抑制无线环境下的干扰和衰落。采用Golay码+交织+CRC检错方法，Golay码是一种特殊的非本原BCH码，也是目前为止发现的唯一能纠正多个错误的完备码，能在纠正3个随机错误的同时检测4个错误，具有短码字长的特点，可抗任意信道突发干扰和连续干扰。本采用RALCWI(Robust Advanced Low ComplexityWaveform Interpolation)声码算法，RALCWI声码算法在误码率较高时，具有更好还原特性。声码器输出的语音码元里，分成高保护位、低保护位两类码元。只要高保护位不丢失，即使误码率较高，语音失真也不严重。

同时、本发明还具有数据、语音信息加密功能；数字无中心呼叫功能；移动基站无线接入功能；终端漫游功能等。

综上所述，本发明通过终端接收基站信号并转发到其他终端或接收其他终端的信号并将其转发到基站，终端作为中转台使用，有效扩展系统中手持机、车载机、固定台的通信范围和能力。借此，本发明一种用于专网通信的数字集群通信系统100适合应急通讯条件下的动态组网，适合某个组群在远离基站时自行组建、自维持的通讯网络，具有较大的覆盖半径。

优选的是，终端设有GPS模块，所述GPS模块将GPS信息通过控制信道或专用信道发送到所述基站。由于基站的控制信道下行链路通常保持常发射状态，常态时往往是空闲数据，将控制信道用于GPS定位的快速查询，不影响正常的呼叫通讯，能大大提高信道的利用率。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种用于专网通信的数字集群通信系统，包括终端以及与所述终端通过空中接口连接的基站，其特征在于，所述终端工作于中转状态时，所述终端接收基站信号并转发到其他终端或接收其他终端的信号并转发到基站，所述终端设有GPS模块，所述GPS模块用于获得当前位置的GPS信息，并将所述GPS信息通过控制信道或专用信道发送到所述基站，所述数字集群通信系统还包括：

网络子系统，通过标准接口与所述基站相连，完成交换功能和客户数据与安全性管理所需的数据库功能；

调度中心，通过标准接口与所述基站相连，处理集群调度呼叫，包括鉴别集群用户和建立各种集群呼叫。

2.根据权利要求1所述的数字集群通信系统，其特征在于，所述终端通过手动操作或由系统发出信令控制使所述终端工作在中转状态。

3.根据权利要求1所述的数字集群通信系统，其特征在于，所述网络子系统包括专网服务器、与所述专网服务器连接的专网交换机以及集群数据库，所述集群数据库用于存储用户信息。

4.根据权利要求3所述的数字集群通信系统，其特征在于，所述用户信息包括专网交换机为处理所述终端的来话、去话呼叫所需检索的信息，所述终端的参数以及所述终端所处位置的信息。

5.根据权利要求4所述的数字集群通信系统，其特征在于，所述数字集群通信系统包括公网转接设备，所述公网转接设备与所述专网服务器连接，用于将语音数字数据通过有线方式传送给公网。

6.根据权利要求5所述的数字集群通信系统，其特征在于，所述网络子系统还包括与所述集群数据库连接的备份数据库，所述备份数据库将备份数据通过内部局域网发送给所述调度中心。

7.根据权利要求6所述的数字集群通信系统，其特征在于，所述数字集群通信系统还包括外网交换机，所述外网交换机与所述专网服务器以及外网访问端连接，所述外网访问端通过互联网将需要查询的信息发送给外网交换机，所述外网交换机通过所述集群数据库以及专网服务器查询信息并将结果反馈给所述外网访问端。

8.根据权利要求1～7任一项所述的数字集群通信系统，其特征在于，所述专网用于数字对讲机、车台或船台。

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