CN103533633B - 基于e1链路构建的同播系统的同播方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于E1链路构建的同播系统的同播方法，包括：讲话的对讲移动终端的语音信号被相应同播基站接收，同播基站将语音信号组帧转发给同播控制中心；若同播控制中心收到一个语音信号，则将语音信号组帧缓存，否则选择信号最好的那个语音信号组帧缓存；对各同播基站，同播控制中心分别延时相应第一延时时间后发出E1帧；当E1帧到达各同播基站：对于没在覆盖重叠区的对讲移动终端，由相应一个同播基站直接转发同播控制中心发出的语音信号；对于在覆盖重叠区的对讲移动终端，由共有覆盖重叠区的各同播基站分别延时相应第二延时时间后转发同播控制中心发出的语音信号。本发明保证了同播效果，保障了覆盖重叠区内对讲移动终端的语音质量。

Description

基于E1链路构建的同播系统的同播方法

技术领域

本发明涉及一种同播系统的同播方法，尤指一种基于E1链路构建的同播系统(集群通信系统或常规通信系统)的同播方法。

背景技术

同播系统，也叫同频同播系统，是指多个同播基站通过一个同播控制中心连接起来，并且各个同播基站使用同一对频率进行通信的系统。由于同播系统只使用一对频率，且能组成一个大范围覆盖的无线通信网络，对讲移动终端在使用时不需切换信道，多个同播基站之间可自动漫游，因此，同播系统在国内外被广泛应用。

但是，同频同播带来的主要问题是处于覆盖重叠区内的对讲移动终端接收到的语音质量会受到影响。对于上行，处于覆盖重叠区内的对讲移动终端发射语音信号时，可能会有多个同播基站接收到该信号，如果同播控制中心不对这些信号进行判选，或者因判选方式而做出的选择不好，则会使对讲移动终端出现语音严重失真、噪声大的现象。对于下行，处于覆盖重叠区内的对讲移动终端能接收到多个同播基站发射来的语音信号，若同一对讲移动终端接收到的不同同播基站发射来的语音信号的信号场强差值在8dB以内，则各同播基站间将产生同频干扰，形成同频干扰带，如果不采取相应的措施，则对讲移动终端会出现声音断续、啸叫声、噪音大的现象。

目前，同播系统的同播基站与同播控制中心之间的传输链路多采用无线网络或IP网络或专用传输链路(如E1链路)，并且它们都需要依赖GPS等外来时钟源来保证全网的时间同步和发射语音信号的同频。从实际实施中可以发现，GPS等外来时钟源的架设十分受限，且受恶劣天气的影响，很大程度上限制了同播系统的使用。

由此可见，同播系统不是各同播基站之间的简单连接，需要采用一些技术方案来解决关于覆盖重叠区的问题，而这正是目前急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于E1链路构建的同播系统的同播方法，该同播方法不需要引入GPS等外部时钟源，基于粗调与细调，很好地实现了同频同播。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种基于E1链路构建的同播系统的同播方法，该同播方法适用于基于E1链路构建的同播系统，该同播系统由同播控制中心和多个同播基站组成，各个该同播基站与该同播控制中心之间通过E1链路连接，其特征在于，该同播方法包括如下步骤：

步骤一：发起呼叫的对讲移动终端发出的语音信号被覆盖其所在位置的相应同播基站接收，然后该同播基站将接收指示信息、接收到的该对讲移动终端的语音信号、计算出的判别信息分别封装在E1帧的相应时隙内后发送给同播控制中心；

步骤二：该同播控制中心接收该同播基站发送来的E1帧，其中：若因该对讲移动终端处于多个同播基站的覆盖重叠区内而该同播控制中心接收到该多个同播基站发送来的E1帧，则该同播控制中心根据该多个同播基站分别发送来的E1帧中的判别信息进行信号质量判选，选择信号最好的一个该同播基站传送来的E1帧并提取该E1帧内的语音信号，将该语音信号、发射指示信息组帧后保存在缓冲区内；若该对讲移动终端仅处于一个同播基站的覆盖范围内，则该同播控制中心接收该同播基站发送来的E1帧后提取该E1帧内的语音信号，将该语音信号、发射指示信息组帧后保存在缓冲区内；

步骤三：根据该同播控制中心对各个同播基站计算出的第一延时时间，对每个同播基站，该同播控制中心将其待发送的E1帧分别延时相应的第一延时时间后发出；

步骤四：当各个同播基站接收到该同播控制中心发送来的该E1帧后：对于每个覆盖重叠区，根据共有该覆盖重叠区的各个同播基站对该覆盖重叠区所涉及的同频干扰带计算出的第二延时时间，对处于该覆盖重叠区内的对讲移动终端，共有该覆盖重叠区的该各个同播基站分别对该同播控制中心发送的该E1帧提取出语音信号，将该语音信号延时相应的第二延时时间后发出；对于没有处于覆盖重叠区内的对讲移动终端，覆盖该对讲移动终端所在位置的相应一个同播基站对该同播控制中心发送的该E1帧提取出语音信号后，不进行延时处理直接发出；

其中：

该同播控制中心基于其内设置的恒温晶体振荡器为自身提供时钟信号，且该时钟信号作为该同播系统的主时钟信号；该同播基站基于其内设置的恒温晶体振荡器为自身提供从时钟信号；

各个该同播基站基于从该同播控制中心传输来的E1帧内同步时隙中提取出的代表主时钟的脉冲信号，来对自身的该晶体振荡器进行校准，实现自身从时钟信号的校准；

该语音信号封装在该E1帧的语音时隙内，该判别信息、该接收指示信息、该发射指示信息均封装在该E1帧的控制时隙内，该E1帧具有多个数据时隙，数据时隙捆绑在HDLC通道上传送，以实现该同播控制中心对远端该同播基站的管理；

测量该同播控制中心到各个该同播基站传输信号所需时间，取最大时间值，该最大时间值与该同播控制中心到各个该同播基站传输信号所需时间的差值分别作为相应各个该同播基站的该第一延时时间；

对于共有一个覆盖重叠区的各个同播基站，测量该各个同播基站到该覆盖重叠区所涉及的同频干扰带传输信号所需时间，取最大时间值，该最大时间值与该各个同播基站到该同频干扰带传输信号所需时间的差值分别作为相应该各个同播基站的该第二延时时间。

本发明的优点是：

本发明在不需要GPS等外部时钟源的条件下，基于主从时钟同步的设计，较好地实现了同频同播，对发送语音信号的时间进行了两次调整——粗调与细调，粗调使得语音信号可基本上在同一时间到达各个同播基站，而细调使得处于覆盖重叠区内的对讲移动终端基本上可在同一时刻接收到共有该覆盖重叠区的各个同播基站发出的语音信号，使该对讲移动终端不会出现语音严重失真、声音断续、啸叫声、噪音大的现象，保证了较高的语音质量。

附图说明

图1是基于E1链路构建的同播系统的组成示意图。

图2是本发明同播方法的实现流程图。

图3是实施本发明的一个实例说明图。

具体实施方式

本发明同播方法适用于基于E1链路构建的同播系统，如图1所示，该同播系统由同播控制中心10和多个同播基站30组成，各个该同播基站30与该同播控制中心10之间通过E1链路20实现星型连接，一般地，每个同播基站30可配备最多16个信道，可支持集群和常规同播，同播控制中心10包括控制器以及为该同播控制中心10提供时钟信号的时钟提供器，同播基站30包括控制器以及为该同播基站30提供稳定的时钟信号的时钟提供器，该控制器经由信道机与天线连接。本发明同播方法适用的基于E1链路构建的同播系统属于已有的同播系统，同播控制中心10、同播基站30、E1链路20的构成均属于本领域技术人员的熟知技术内容，故不在这里详述。

但是，这里需要提及的是，与已有的同播系统不同的是，本发明中的同播控制中心10、各个同播基站30均没有使用GPS等外部时钟源，在本发明中，同播控制中心10使用的时钟提供器为恒温的晶体振荡器，该晶体振荡器与同播控制中心10的控制器连接，为该同播控制中心10提供稳定的时钟信号，且该时钟信号作为整个同播系统的主时钟信号(2MHz)，同样地，同播基站30使用的时钟提供器也为恒温的晶体振荡器，该晶体振荡器与同播基站30的控制器连接，为该同播基站30提供稳定的时钟信号，该时钟信号为从时钟信号。

如图2，本发明同播方法包括如下步骤：

步骤一：发起呼叫的对讲移动终端(图中未示出)发出的语音信号被覆盖其所在位置的相应同播基站30(即发起呼叫的该对讲移动终端处于该同播基站30的覆盖范围内)接收，然后该同播基站30将接收指示信息、接收到的该对讲移动终端的语音信号、计算出的判别信息分别封装在E1帧的相应时隙内后发送给同播控制中心10；

步骤二：该同播控制中心10接收该同播基站30发送来的E1帧，其中：若因该对讲移动终端处于多个同播基站30的覆盖重叠区内而该同播控制中心10接收到该多个同播基站30发送来的E1帧，则该同播控制中心10根据该多个同播基站30分别发送来的E1帧中的判别信息进行信号质量判选，选择信号最好的一个该同播基站30传送来的E1帧并提取该E1帧内的语音信号，将该语音信号、发射指示信息组帧(E1帧)后保存在缓冲区内；若该对讲移动终端仅处于一个同播基站30的覆盖范围内，则该同播控制中心10接收该同播基站30发送来的E1帧后提取该E1帧内的语音信号，将该语音信号、发射指示信息组帧(E1帧)后保存在缓冲区内；

步骤三：根据该同播控制中心10对各个同播基站30计算出的第一延时时间(可精确到125微秒)，对每个同播基站30，该同播控制中心10将其待发送的E1帧分别延时相应的第一延时时间后发出；

步骤四：当各个同播基站30接收到该同播控制中心10发送来的该E1帧后：对于每个覆盖重叠区，根据共有该覆盖重叠区的各个同播基站30对该覆盖重叠区所涉及的同频干扰带计算出的第二延时时间(可精确到0.488微秒)，对处于该覆盖重叠区内的对讲移动终端，共有该覆盖重叠区的该各个同播基站30分别对该同播控制中心10发送的该E1帧提取出语音信号，将该语音信号延时相应的第二延时时间后发出；对于没有处于覆盖重叠区内的对讲移动终端，覆盖该对讲移动终端所在位置的相应一个同播基站30(即该对讲移动终端处于该同播基站30的覆盖范围内)对该同播控制中心10发送的该E1帧提取出语音信号后，不进行延时处理直接发出；

其中：各个同播基站30基于从同播控制中心10传输来的E1帧内同步时隙中提取出的代表主时钟的脉冲信号(提取方法为公知技术)，来对自身的晶体振荡器进行校准，即校准自身的从时钟信号，以实现同播基站30与同播控制中心10之间的时钟同步，并为各个同播基站30发送语音信号提供统一的参考时钟，使得各个同播基站30可在同一时间启动语音信号的发送任务。

至此，完成同播作业。在本发明中，对发送语音信号的时间进行了两次调整，第一次调整是在同播控制中心10向各个同播基站30发送语音信号时的粗调，该粗调使得从同播控制中心10发出的语音信号到达各个同播基站30的时间保持一致，第二次调整是在多个同播基站30对于处于其共有的覆盖重叠区内的对讲移动终端发送语音信号时的细调，该细调使得处于覆盖重叠区内的对讲移动终端基本上可在同一时刻接收到共有该覆盖重叠区的各个同播基站30发出的语音信号，从而使得该对讲移动终端不会出现语音严重失真、声音断续、啸叫声、噪音大的现象，语音质量较高。

在本发明中，同步是指做到同相，即保证各同播基站30发送的语音信号的相位(延时)一致，同频是指各同播基站30发送的语音信号的频率一致，同步与同频可很好地避免下行的同频干扰。

在实际设计中，同播控制中心10、同播基站30传输的E1帧的时隙可划分有语音时隙、控制时隙和数据时隙，语音信号封装在E1帧的语音时隙内，判别信息、接收指示信息、发射指示信息均封装在E1帧的控制时隙内，E1帧可具有多个数据时隙，用于传输网络管理信息等的该多个数据时隙捆绑在HDLC通道上传送，以实现同播控制中心10对远端同播基站30的管理，包括实时监视状态、调整系统参数、远程软件升级等，而E1帧本身自带有同步时隙。

举例：E1帧的32个时隙的划分：

TS0：同步时隙和奇偶帧指示；

TS1：链路用控制时隙；

TS2～4：数据时隙，最高支持192kbps通信速率；

TS5～6：控制时隙，下行链路为16比特的发射指示信息，上行链路为16比特的接收指示信息，每比特对应一个信道；

TS7～14：控制时隙，下行保留为0，上行为信号场强或信噪比；

TS15～30：语音时隙，用于封装上下行语音数据，每信道语音数据占用一个语音时隙；

TS31：CRC8校验。

在实际设计中，接收指示信息为对同播基站30此次发送的E1帧内是否有语音信号的标识。发射指示信息为对同播控制中心10此次发送的E1帧内是否有语音信号的标识。判别信息为同播基站30的信号场强或信噪比，在实际使用时，信号场强最大或信噪比最大的同播基站30被视为信号最好的一个同播基站。

在本发明中，第一延时时间的计算方法为：测量同播控制中心10到各个同播基站30传输信号所需时间(此处传输信号所需时间的测量为公知技术)，取最大时间值，该最大时间值与同播控制中心10到该各个同播基站30传输信号所需时间的差值分别作为相应该各个同播基站30的第一延时时间。

在本发明中，第二延时时间的计算方法为：对于共有一个覆盖重叠区的各个同播基站30，测量该各个同播基站30到该覆盖重叠区所涉及的同频干扰带传输信号所需时间(此处传输信号所需时间的测量为公知技术)，取最大时间值，该最大时间值与该各个同播基站30到该同频干扰带传输信号所需时间的差值分别作为相应该各个同播基站30的第二延时时间。

需要提及的是，上述描述的是存在发起呼叫的对讲移动终端的情形，但是在实际应用中，不论是否有对讲移动终端发起呼叫(讲话)，同播基站30都在实时向同播控制中心10发送E1帧，而同样地，同播控制中心10也是在实时接收同播基站30发送来的E1帧，因此，同播控制中心10需要通过接收同播基站30发送来的E1帧中的接收指示信息判断该E1帧中是否有语音信号，从而相应设定发射指示信息，例如，若没有语音信号，则同播控制中心10将其将要向各个同播基站30发送的E1帧内的发射指示信息标识为该E1帧内没有语音信号，反之，标识为该E1帧内有语音信号。相应地，同播基站30通过接收同播控制中心10发送来的E1帧中的发射指示信息判断该E1帧中是否有语音信号，若没有语音信号，则同播基站30不向其覆盖范围内的各个对讲移动终端进行发送语音信号任务，反之，提取语音信号进行发送语音信号任务。

下面结合具体实例对本发明作进一步说明。

如图3，图中示出的同播系统有三个同播基站，分别为第1同播基站31、第2同播基站32、第3同播基站33，它们经由E1链路20与同播控制中心10连接，其中：第1同播基站31与第2同播基站32存在覆盖重叠区，第2同播基站32与第3同播基站33存在覆盖重叠区。

假设处于第2同播基站32与第3同播基站33的覆盖重叠区内的对讲移动终端63发起呼叫，于是，第2同播基站32、第3同播基站33接收对讲移动终端63发出的语音信号，然后，第2同播基站32将接收指示信息(标识此次发送的E1帧内有语音信号)、接收到的对讲移动终端63的语音信号、自身信号场强分别封装在E1帧的相应时隙内后向同播控制中心10发送，与此同时，第3同播基站33也将接收指示信息(标识此次发送的E1帧内有语音信号)、接收到的对讲移动终端63的语音信号、自身信号场强分别封装在E1帧的相应时隙内后向同播控制中心10发送。

当同播控制中心10接收到第2、3同播基站32、33发送来的E1帧后，同播控制中心10选择信号场强大(即信号最好)的第2同播基站32传送来的E1帧，并提取该E1帧内的语音信号，将该语音信号、发射指示信息(标识同播控制中心10此次发送的E1帧内有语音信号)组成E1帧后保存在缓冲区内。

由于同播控制中心10到第1、2、3同播基站31、32、33传输信号所需时间分别为1.0ms、1.5ms、2ms，因此，计算出的第1、2、3同播基站31、32、33的第一延时时间分别为1.0ms、0.5ms、0ms，于是，对第1、2、3同播基站31、32、33，同播控制中心10将其待发送的E1帧分别延时1.0ms、0.5ms、0ms后发出。

当第1同播基站31接收到同播控制中心10发送来的该E1帧后，第1同播基站31从该E1帧提取出语音信号后，不进行延时处理直接向对讲移动终端61发出。当第2同播基站32接收到同播控制中心10发送来的该E1帧后，从该E1帧提取出语音信号后，同样不进行延时处理直接向对讲移动终端62发出。由于第2、3同播基站32、33对它们共有的覆盖重叠区所涉及的同频干扰带分别相距6KM、9KM，测量得出第2、3同播基站32、33到该覆盖重叠区所涉及的同频干扰带传输信号所需时间分别为20μs、30μs，因而，第2、3同播基站32、33的第二延时时间分别为10μs、0μs。于是，对对讲移动终端63，第2、3同播基站32、33对同播控制中心10发送的该E1帧提取出语音信号，将该语音信号分别延时10μs、0μs后发出，从而使得第2、3同播基站32、33发出的语音信号基本上在同一时刻被对讲移动终端63收到，避免对讲移动终端63出现噪音大、声音断续、失真等现象。而第1同播基站31、第2同播基站32、第3同播基站33基于从同播控制中心10传输来的E1帧内同步时隙中提取出的代表主时钟的脉冲信号，来对自身从时钟信号进行校准，实现它们在同一时间启动语音信号的发送。

本发明的优点是：

1)本发明对发送语音信号的时间进行了两次调整——粗调与细调，粗调使得语音信号可基本上在同一时间到达各个同播基站，而细调使得处于覆盖重叠区内的对讲移动终端基本上可在同一时刻接收到共有该覆盖重叠区的各个同播基站发出的语音信号，使该对讲移动终端不会出现语音严重失真、声音断续、啸叫声、噪音大的现象，保证了较高的语音质量。

2)本发明的实施在不需要GPS等外部时钟源的条件下，基于主从时钟同步的设计，较好地实现了同频同播，很好地避免了下行的同频干扰。

3)相比IP网络，本发明基于E1链路实现的同播对呼叫的响应速度更快，声音延时更短，语音质量更好。相比无线网络，本发明基于E1链路实现的同播更稳定可靠，不易受外界环境、高楼设施、电磁干扰等的影响。

以上所述是本发明的较佳实施例及其所运用的技术原理，对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的精神和范围的情况下，任何基于本发明技术方案基础上的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均属于本发明保护范围之内。

Claims (2)

1.一种基于E1链路构建的同播系统的同播方法，该同播方法适用于基于E1链路构建的同播系统，该同播系统由同播控制中心和多个同播基站组成，各个该同播基站与该同播控制中心之间通过E1链路连接，其特征在于，该同播方法包括如下步骤：

步骤一：发起呼叫的对讲移动终端发出的语音信号被覆盖其所在位置的相应同播基站接收，然后该同播基站将接收指示信息、接收到的该对讲移动终端的语音信号、计算出的判别信息分别封装在E1帧的相应时隙内后发送给同播控制中心；

步骤二：该同播控制中心接收该同播基站发送来的E1帧，其中：若因该对讲移动终端处于多个同播基站的覆盖重叠区内而该同播控制中心接收到该多个同播基站发送来的E1帧，则该同播控制中心根据该多个同播基站分别发送来的E1帧中的判别信息进行信号质量判选，选择信号最好的一个该同播基站传送来的E1帧并提取该E1帧内的语音信号，将该语音信号、发射指示信息组帧后保存在缓冲区内；若该对讲移动终端仅处于一个同播基站的覆盖范围内，则该同播控制中心接收该同播基站发送来的E1帧后提取该E1帧内的语音信号，将该语音信号、发射指示信息组帧后保存在缓冲区内；

步骤三：根据该同播控制中心对各个同播基站计算出的第一延时时间，对每个同播基站，该同播控制中心将其待发送的E1帧分别延时相应的第一延时时间后发出；

步骤四：当各个同播基站接收到该同播控制中心发送来的该E1帧后：对于每个覆盖重叠区，根据共有该覆盖重叠区的各个同播基站对该覆盖重叠区所涉及的同频干扰带计算出的第二延时时间，对处于该覆盖重叠区内的对讲移动终端，共有该覆盖重叠区的该各个同播基站分别对该同播控制中心发送的该E1帧提取出语音信号，将该语音信号延时相应的第二延时时间后发出；对于没有处于覆盖重叠区内的对讲移动终端，覆盖该对讲移动终端所在位置的相应一个同播基站对该同播控制中心发送的该E1帧提取出语音信号后，不进行延时处理直接发出；

其中：

该同播控制中心基于其内设置的恒温晶体振荡器为自身提供时钟信号，且该时钟信号作为该同播系统的主时钟信号；该同播基站基于其内设置的恒温晶体振荡器为自身提供从时钟信号；

各个该同播基站基于从该同播控制中心传输来的E1帧内同步时隙中提取出的代表主时钟的脉冲信号，来对自身的该晶体振荡器进行校准，实现自身从时钟信号的校准；

该语音信号封装在该E1帧的语音时隙内，该判别信息、该接收指示信息、该发射指示信息均封装在该E1帧的控制时隙内，该E1帧具有多个数据时隙，数据时隙捆绑在HDLC通道上传送，以实现该同播控制中心对远端该同播基站的管理；

测量该同播控制中心到各个该同播基站传输信号所需时间，取最大时间值，该最大时间值与该同播控制中心到各个该同播基站传输信号所需时间的差值分别作为相应各个该同播基站的该第一延时时间；

对于共有一个覆盖重叠区的各个同播基站，测量该各个同播基站到该覆盖重叠区所涉及的同频干扰带传输信号所需时间，取最大时间值，该最大时间值与该各个同播基站到该同频干扰带传输信号所需时间的差值分别作为相应该各个同播基站的该第二延时时间。

2.如权利要求1所述的同播方法，其特征在于：

所述接收指示信息为对所述同播基站此次发送的E1帧内是否有语音信号的标识；

所述发射指示信息为对所述同播控制中心此次发送的E1帧内是否有语音信号的标识；

所述判别信息为所述同播基站的信号场强或信噪比。