CN102932909A - 数字同频同播系统及无线判选和同步方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种数字同频同播系统及无线判选和同步方法，该方法包括：a：数字终端发送上行话音信息给各个从基站；b：从基站接收到上行话音信息后向主基站发送上行判选请求；c：主基站解析接收到的上行判选请求并做出判选后通过下行广播发送下行同播信号；d：被选中的从基站开始向主基站发送上行话音信息。本发明提供的数字同频同播系统及无线判选和同步方法，利用GPS和互联网授时信息实现数字同频同播系统的全网同步及无线判选过程，使得无线移动同频同播系统不仅可以在室外获得应用，而且也可以在室内等无法获得GPS信号的环境中获得应用。

Description

数字同频同播系统及无线判选和同步方法

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种数字同频同播系统及基于GPS/互联网授时信息的无线判选和同步方法。

背景技术

无线移动同播系统就是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联接起来，每个中转台负责一定范围的覆盖，这样利用多个同频中转台和链路连接就可完成大范围的同播覆盖目的。

但是，如果简单地安装多个中转台以期达到同播系统的目的，那么各个中转台之间的重叠区必将会产生同频干扰。假设A、B两个同频中转台同时工作，在两区等强线附近将出现干扰盲区和干扰啸叫区。严重时，一个中转台成为另一中转台的干扰台，最后的结果可能是多个中转台的效果还不及单个中转台的效果。

由于发射频率及语音同步同播网区将视为单区，在同播网区中所有通讯将不会产生同频相互干扰的情况，使通讯达至理想的效果。使用同播技术，可以解决交叠区通讯盲点问题，同时有一系列的优点：网络规划、组网简单，提高频点使用效率，并简化使用和操作。

目前的无线移动同频同播系统大多为模拟通信系统，且基站大多采用GPS信号作为整个网络的时基同步信号，这在室外环境下是可靠、可行的，但是对于类似室内的较短距离的同频同播网络来说，由于无法接收到GPS卫星信号从而使得该方案并不可行。

发明内容

本发明的目的在于提供一种数字同频同播系统，实现DMR中转台的数字同频同播功能。

本发明的另一目的在于提供一种数字同频同播系统中无线判选和同步方法，通过使用GPS或互联网授时信息，实现数字同频同播系统的全网同步。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种数字同频同播系统，由主基站、从基站、数字终端构成，主基站通过无线数字链路或IP链路与从基站建立连接；

从基站用于将数字终端信号上传至主基站；

主基站用于对接收的无线信号进行判选和信号下发；

从基站还用于将接收主基站的信号发送至数字终端。

优选的，所述数字终端为移动式终端设备。

优选的，所述主基站及从基站由中转台和链路机构成，且该链路机为2时隙的无线数字链路机。

一种同频同播系统中无线判选和同步方法，包括步骤：

a：数字终端发送上行话音信息给各个从基站；

b：从基站接收到上行话音信息后向主基站发送上行判选请求；

c：主基站解析接收到的上行判选请求并做出判选后通过下行广播发送下行同播信号；

d：被选中的从基站开始向主基站发送上行话音信息。

优选的，所述从基站发送的上行话音信息包括：场强信号强度、接收信号时刻所对应的绝对时间片偏移序号及自身ID信息。

优选的，步骤c中所述下行同播信号包含：被选中的从基站ID信息及开始发送时刻的绝对时间片偏移号信息。

优选的， 步骤b中从基站向主基站发送的上行时隙划分为4个时间片，每个时间片为30ms。

优选的，当下级基站与上级基站之间的链路信道2个时隙均空闲时，采用GPS接收机的1PPS信号或网络授时信息的1PPS信号来作为时间基准，发送时刻的绝对时间片偏移号由主基站在下行信令中广播。

优选的，当下级基站与上级基站之间的链路信道仅1个时隙空闲时，采用上级基站发送的下行时序为时间基准。

优选的，当链路信道仅1个时隙空闲时，下级基站发送上行信令所占用的时间是60ms；当链路信道2个时隙空闲时，下级基站发送上行信令所占用的时间是30ms。

本发明与现有技术相比，有益效果在于：本发明提供的数字同频同播系统及无线判选和同步方法，利用GPS和互联网授时信息实现数字同频同播系统的全网同步及无线判选过程，使得无线移动同频同播系统不仅可以在室外获得应用，而且也可以在室内等无法获得GPS信号的环境中获得应用。

附图说明

图1为本发明同频同播系统结构框图。

图2为本发明同频同播时的基站序号示意图。

图3为上行信道空闲时基于1PPS的时间片的绝对偏移号与相对偏移号分配示意图。

图4为上行信道仅1个时隙空闲时的相对偏移号分配。

图5为同播话音信号流程示意图。

图6为同频同播时基于1PPS的判选过程时间流程示意图。

图7为链路信道空闲时的判选过程示意图。

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。

请参阅图1所示，本发明同频同播系统，由主基站、从基站、数字终端构成，主基站通过无线数字链路或IP链路与从基站建立连接，

从基站用于将数字终端信号上传至主基站；

主基站用于对接收的无线信号进行判选和信号下发；

从基站还用于将接收主基站的无线信号发送至数字终端；

所述数字终端为移动式终端设备，如手台、车台；所述主基站及从基站由中转台和链路机构成，且该链路机为2时隙的无线数字链路机。

在上述数字同频同播系统中，所有的中转台均采用同一个频点，因此，位于相邻中转台的重叠覆盖区内的数字终端发起呼叫时，多个中转台均会收到该无线信号。此时，接收到呼叫信号的从基站将向主基站发送上行判选请求。

主基站对来自多个从基站同时发送而来的无线信号，仅选择其中一个信号质量最好的作为下行同播信号。

上述从基站是指发起上行判选请求的基站，主基站是指作出判选决定的基站。所谓“上行”是指信号从某一“从基站”到其“上一级基站”的无线链路，如：从“二级从基站”到“一级从基站”，从“一级从基站”到“主基站”；所谓“下行”是指信号从“上一级基站”到“下一级基站”的无线链路，如：从“主基站”到“一级从基站”，从“一级从基站”到“二级从基站”。

由于本发明采用大区制基站组网方式，因此，在1个网络中，各个基站的序号可以通过“模4”运算获得其范围为0~3，如图2所示。

由于各个基站与上级基站之间使用的是同一对频点，并且采用2时隙TDMA技术体制，因此，必须保证各个基站的上行信号在时间上同步。为了实现这一点，本发明将从基站向主基站发送的上行时隙划分为4个时间片（每个时间片为30ms），分别是偏移0、偏移1、偏移2和偏移3，不同的从基站在不同的时间片内向主基站发送上行信令。

以下分三种情形进行说明：

一）下级基站与上级基站之间的链路信道2个时隙均空闲

此时采用GPS接收机的1PPS信号作为时间片基准信号，在1s内一共有33个时间片，最后的10ms空闲（禁止任何从站发送上行信号），如图3所示，不同的基站（0~3）在不同的基于GPS的1PPS信号的相对时间片偏移内（0~3）发送上行信号就可以保证各个上行信号不会产生互相干扰；同样地，当GPS信号不存在时，利用网络授时信息的1PPS信息同样可以将1s的时间划分为33个时间片。

二）下级基站与上级基站之间的链路信道有1个时隙忙、1个时隙空闲

此时采用上级基站的下行时序作为时间同步信号，如图4所示，上级基站通过在下行嵌入式信令中嵌入上行空闲时间片的相对时间片偏移号同步信息，从而下级基站通过解析该嵌入式信令可以在相对应的相对时间片偏移内发起上行信令。

从图4可以看出，上行信道仅1个时隙空闲时，下级基站发送上行信令所占用的时间是上行信道完全空闲时所占用时间的1倍，前者是60ms，后者是30ms。

三）下级基站与上级基站之间的链路信道2个时隙均忙

此时，由于2个时隙全部占用，因此，下级基站此时无法发起上行信令请求。

链路信道2个时隙均空闲时的判选过程：

对于同频同播系统来说，为保证相邻基站发送的空中信号完全一致，相邻中转台的下行信号同样需要在相同时刻发送，因此，在链路信道空闲时采用GPS接收机的1PPS信号或网络授时信息的1PPS信号来作为时间基准，发送时刻的绝对时间片偏移号由主基站在下行信令中广播。

数字终端（对讲机）在多个从基站覆盖的区域按下PTT发起呼叫时，从基站将接收到的场强信号强度、接收信号时刻所对应的绝对时间片偏移序号以及自身ID信息通过上行信令发送至主基站，主基站自接收到首个从基站的上行信令后最多继续接收剩余的3个从基站的上行信令，此后即可选择其中信号强度最强的信号所在的从基站作为发送基站。由于我们采用如图2所示的基站部署方案，因此，每个终端发送的无线信号最多只有4个基站能够收到，这样可以确保：主基站可以从接收到的最多4个从基站的无线信号中判选出最佳信号。

主基站在下行广播信息中包含了选中的从基站ID信息以及开始发送时刻的绝对时间片偏移号信息，从而被选中的从基站开始向主基站发送接收到的话音信息，而其他未被选中的从基站则不再向主基站发送上行信息，它们仅接收下行话音信息，然后在规定的绝对时间片偏移号起始时刻开始向对讲机发送下行话音信息。

为保证迟入的同频同播转信台仍然能够顺利加入已开始的呼叫，主基站在下行的话音信息中伴随嵌入式信令，这些信令包含了话音帧的开始发送绝对时间片偏移号，从而确保这些转信台不对相邻基站产生干扰。

链路信道仅1个时隙空闲时的判选过程：

如前所述，在这种情况下，下级基站发起的上行信令以上级基站发送的下行时序为时间基准而非以GPS或互联网授时信息的1PPS信号为时间同步基准，此时下级基站可以通过无线数字链路机的另外一个时隙发起上行信号判决请求。由于此时的另外一个时隙为DMR话音或数据信道，因此，在60ms的时间仅有一个空闲时隙（30ms）可以利用，也即：从基站此时上行接入时隙为60ms而非当无线数字链路机空闲时的30ms。

对于上级基站的下行信道来说，此时在空闲的时隙发送的是当前时隙的偏移信息：偏移0、偏移1、偏移2、偏移3、偏移0、偏移1、。。。，而对应的下级基站将在上行的对应偏移时隙中发送上行请求信息。

信号判选过程与链路信道2个时隙均空闲时类似，差异仅在于相邻空闲时间片的时间间隔有所不同，当链路信道2个时隙均空闲时，相邻空闲时间片的时间间隔为0，而当链路信道仅1个时隙空闲时，相邻空闲时间片的时间间隔为30ms。

对于终端发起的同频同播呼叫而言，在主基站判选操作完成后，各个基站的中转台将在由主基站下发信令中所规定的同一个时刻发送相同的无线信号。此时的话音信号流程如图5所示，对该流程描述如下：

1）数字终端的上行话音信息经DMR中转台再生后，通过数字链路机传送至主基站；

2）主基站对包含话音和随路信令的无线信号进行再生，然后通过UART接口送至本地DMR中转台，同时通过数字链路机传送至下级基站的数字链路机；

3）下级基站的数字链路机将再生后的话音和信令信息通过UART接口送至本地DMR中转台；

4）包含主基站在内的所有DMR中转台会在预先约定的发送时刻开始发送完全相同的话音和随路信令信息，从而确保相邻基站所发送的无线信号是完全同步的。

这样，各个DMR中转台覆盖范围内的数字终端均可以听到相同的话音信息，从而实现了数字同频同播。

实施例：

假定从基站到主基站的信道空闲时，终端1在基于1PPS的绝对时间片偏移3的时刻发起的呼叫被从基站0、1、2和3同时收到，那么从基站3、基站0、基站1和基站2将分别在绝对时间片偏移号为3、4、5、6的时刻（该时刻分别对应各个从基站的相对时间片偏移序号）发送上行判选信令，主基站在接收到第1个上行判选请求（即：基站3发送而来的上行信令）后再等待3个时间片的时间，然后做出判选，并在绝对时间片7的起始时刻下行广播发送判选结果。被选中的从基站将在绝对时间片8的起始时刻开始发送上行话音信息和嵌入式信令信息。若主基站解析接收到的上行判选信令并做出判选的时间时间需要1个时间片，而从基站解析下行信令也需要1个时间片的话，则主基站将在绝对时间片8的起始时刻开始发送下行信令，而被选中的基站则在绝对时间片10的起始时刻开始发送上行话音和嵌入式信令。

整个时间过程如图6所示，由于主基站接收到的来自从基站的上行信令中包含了从基站所接收到的终端按下PTT时的基于1PPS的绝对时间偏移序号信息，因此，主基站最多会等待4个上行时间片时间就会做出判选决定，4个时间片一共是120ms，然后主基站就会向下发送判选决定信令。

同时，为了使得终端在移动状态下主基站能够重新发起判选过程，被选中的从基站上行语音信息中同样包含了表明接收到的无线信号强度的嵌入式信令（这些信令信息包括无线信号强度信息、误码率信息、接收到数字呼叫时的绝对时间片偏移号信息以及本站ID信息）。当无线信号强度较弱时，主基站可以通过下行信令的方式，让接收到终端发送的无线信号的各个从基站重新发送上行判选请求信令，从而启动另一次判选过程。

由于一个基站包含了数字中转台和数字链路机，因此，数字中转台和数字链路机在无线信号判选过程中所执行的操作也有所不同，以1个主基站和2个从基站为例，图7表示出了数字同频同播时的信号判选过程，其判选过程如图5所示类似，此处不再赘述。

本发明提供的同频同播系统及无线判选和同步方法，利用GPS和互联网授时信息实现数字同频同播系统的全网同步及无线判选过程，使得无线移动同频同播系统不仅可以在室外获得应用，而且也可以在室内等无法获得GPS信号的环境中获得应用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种数字同频同播系统，其特征在于，由主基站、从基站、数字终端构成，主基站通过无线数字链路或IP链路与从基站建立连接；

从基站用于将数字终端信号上传至主基站；

主基站用于对接收的无线信号进行判选和信号下发；

从基站还用于将接收到的主基站信号发送至数字终端。

2.如权利要求1所述的数字同频同播系统，其特征在于，所述数字终端为移动式终端设备。

3.如权利要求2所述的数字同频同播系统，其特征在于，所述主基站及从基站由中转台和链路机构成，且该链路机为2时隙的无线数字链路机。

4.一种数字同频同播系统中无线判选和同步方法，其特征在于，包括步骤：

a：数字终端发送上行话音信息给各个从基站；

b：从基站接收到上行话音信息后向主基站发送上行判选请求；

c：主基站解析接收到的上行判选请求并做出判选后通过下行广播发送下行同播信号；

d：被选中的从基站开始向主基站发送上行话音信息。

5.如权利要求4所述的数字同频同播系统中无线判选和同步方法，其特征在于，所述从基站发送的上行信息包括：场强信号强度、接收信号时刻所对应的绝对时间片偏移序号及自身ID信息。

6.如权利要求4所述的数字同频同播系统中无线判选和同步方法，其特征在于，步骤c中所述下行同播信号包含：被选中的从基站ID信息及开始发送时刻的绝对时间片偏移号信息。

7.如权利要求4所述的数字同频同播系统中无线判选和同步方法，其特征在于， 步骤b中从基站向主基站发送的上行时隙划分为4个时间片，每个时间片为30ms。

8.如权利要求7所述的数字同频同播系统中无线判选和同步方法，其特征在于，当下级基站与上级基站之间的链路信道2个时隙均空闲时，采用GPS接收机的1PPS信号或网络授时信息的1PPS信号来作为时间基准，发送时刻的绝对时间片偏移号由主基站在下行信令中广播。

9.如权利要求7所述的数字同频同播系统中无线判选和同步方法，其特征在于，当下级基站与上级基站之间的链路信道仅1个时隙空闲时，采用上级基站发送的下行时序为时间基准。

10.如权利要求8或9所述的数字同频同播系统中无线判选和同步方法，其特征在于，当链路信道仅1个时隙空闲时，下级基站发送上行信令所占用的时间是60ms；当链路信道2个时隙空闲时，下级基站发送上行信令所占用的时间是30ms。

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