CN104955000A - 基于常规终端的集群通信方法和系统 - Google Patents

Abstract

基于常规终端的集群通信方法：在空闲状态所有终端守候在控制信道A下；任一群组K中的任一终端在控制信道A发起呼叫，并向基站传送所述群组K的分组编码;基站接收并解码得到分组编码，同时找到一条空闲信道并设定该空闲信道为新的控制信道B;基站在原控制信道A发送信道转移指令，指示非所述群组的终端转移到控制信道B;基站控制器将控制信道A切换成业务信道C;所述群组K在所述业务信道C呼叫；所述业务信道C呼叫结束后，基站在该业务信道C开始定时广播信道转移指令，让所有终端转移到控制信道B。所述方法通过在低成本常规通信系统的基站和终端内各增加一个软件模块来实现集群功能而提高无线信道资源和设备的利用率。

Description

基于常规终端的集群通信方法和系统

【技术领域】

本发明涉及电通信领域之无线对讲系统，尤其涉及基于常规终端的集群通信方法和系统。

【背景技术】

名字解释：

CTCSS(Continuous Tone Controlled Squelch System) ，连续语音控制静噪系统，也叫模拟亚音；

CDCSS (Continuous Digital Controlled Squelch System)，连续数字控制静噪系统，也叫数字亚音；

MSK (Minimum Shift Keying)，最小移频键控，是一种应用在移动通信领域的数字调制方式；

CCI (Control Channel Identifier)，控制信道标识；

BCI (Busy Channel Identifier)，繁忙信道标识；

GTC (Go To Channel)，信道转换；

PTT (Push To Talk)，即按即讲，也指对讲机上的PTT按键。

传统的CTCSS或CDCSS信令,是指亚音频控制静噪选呼信令，又称为音锁或单音静噪。它是多个通信系统共用一条信道、为防止互相干扰而使用的一种亚音频信令。它可有效地防止非法用户进入系统。CTCSS信令是在发射载波上叠加低电平亚音频单音，每个系统有自己特定的单音，用户每次呼叫开启发射机时发出该频率的单音，并在整个通话期间持续发送。在简单的集群通信系统中，常用该信令实现组呼或作为系统识别音。

亚音包括发射亚音和接收亚音。一般终端为了能进入集群网，都是使用发射亚音，这样才能进入集群网。而集群的中继或基站采用的是“接收亚音”，没有亚音的信号就被基站排除了。集群的中继或基站下行信号有的不带亚音，但也有带亚音的。在终端接收时为了能排除自己不需要听的信号，也可以同样加上接收亚音。两个或几个电台间也往往使用约定的亚音来排除外来干扰信号。

现有技术可实现集群功能的无线通信系统能实现灵活分组和信道复用，但技术复杂且价格昂贵。现有技术常规无线通信系统频点固定，多频点时按频点分组，无法实现灵活分组和信道复用；若利用常规系统实现集群功能，一般需要架设多套常规中继台，以实现多个频点转发，这种方法成本较高。

【发明内容】

本发明要解决的技术问题在于避免上述现有技术的不足之处而提供一种简单的基于传统对讲机系统的集群通信方法和系统。所述方法和系统综合常规系统成本低和集群系统资源利用率高的各自优点，利用常规通信系统的基站和终端，通过在其中各增加一个软件模块来实现信道分配、组呼和全呼等集群功能，提高了无线信道资源和设备的利用率。分组灵活，业务类型丰富，且实现成本低。

本发明解决所述技术问题采用的技术方案是： 一种集群通信方法,包括以下步骤：

①空闲状态, 所有终端守候在控制信道A下;

②任一群组K的任一终端在控制信道A发起呼叫，并向基站传送所述群组K的分组编码;

③基站收到所述终端发出的无线信号并解码得到分组编码;

④基站找到一条空闲信道,将其设定为新的控制信道B;

⑤基站在原控制信道A发送信道转移指令GTC，指示非所述群组K的终端转移到控制信道B;

⑥基站控制器将控制信道A切换成业务信道C;

⑦所述群组K在所述业务信道C呼叫；

⑧所述业务信道C呼叫结束后，基站在该业务信道C开始定时广播信道转移指令GTC，让所有终端转移到控制信道B。

基站在所有空闲信道，间歇性地发送提示控制信道频点的信道转移指令GTC，以便脱网或新开机的终端快速进入在网状态。

上述步骤②所述群组K的分组编码和步骤⑤所述信道转移指令GTC，为周期发送的无线信令，以便本群组的脱网或新开机的终端快速投入正在进行的集群通信。

本发明解决所述技术问题采用的技术方案还包括：一种简单信令集群通信方法,包括以下步骤：

①基站将控制指令编码成为同时包含信道编码的简单信令;

②基站设定所述简单信令对应的编码;

③在发射载波上调制所述编码;

④终端接收并解调得到所述编码;

⑤终端根据预设在自身内的控制指令与简单信令编码对应表,获得控制指令;

⑥终端根据所述控制指令,完成集群通信操作。

    上述步骤①所述控制指令包括:控制信道标识CCI;繁忙信道标识BCI;信道转移指令GTC。

    上述步骤③中，信令编码使用CDCSS或MSK方式调制后发射，当然也可以采用其他的数字调制技术调制后发射。

本发明解决所述技术问题采用的技术方案又包括：一种简单信令集群通信基站,包括基站控制器、至少一套信道机、分合路器、双工器及天馈系统；所述基站控制器包括简单信令编码单元，该编码单元包括基站控制指令与简单信令编码对应表；所述简单信令编码单元还包括简单信令编码与CDCSS或MSK信号对应表。

本发明解决所述技术问题采用的技术方案再包括：一种简单信令集群通信终端, 包括射频电路、基带、显示屏、键盘和微控系统各单元，以及语音输入MC和输出LS两单元，所述微控系统单元又包括简单信令编码单元，该简单信令编码单元则包括控制指令与简单信令编码对应表； 所述简单信令编码单元还包括简单信令编码与CDCSS或MSK信号对应表；终端接收从基站发送来的CDCSS或MSK信号，获得简单信令编码，并根据预设在终端内的控制指令与简单信令编码对应表获得控制指令，再根据该控制指令,完成集群通信操作。

    本发明解决所述技术问题采用的技术方案最后还包括：一种简单信令集群通信系统，包括基站和终端；所述基站包括基站控制器、至少一套信道机、分合路器、双工器及天馈系统；所述基站控制器又包括简单信令编码单元，该简单信令编码单元则包括基站控制指令与简单信令编码对应表，所述简单信令编码单元还包括简单信令编码与CDCSS或MSK信号对应表；所述终端包括射频电路、基带、显示屏、键盘和微控系统各单元，以及语音输入MC和输出LS两单元，微控系统单元包括简单信令编码单元，该简单信令编码单元又包括控制指令与简单信令编码对应表，所述简单信令编码单元还包括简单信令编码与CDCSS或MSK信号对应表；终端接收从基站发送来的CDCSS或MSK信号，获得简单信令编码，根据预设在终端内的控制指令与简单信令编码对应表获得控制指令，终端再根据所述控制指令,完成集群通信操作。

同现有技术相比较，本发明的有益效果在于，是在常规对讲机通信系统的基站和终端中各增加一个软件模块来满足信道分配、组呼和全呼等一般的集群业务需求；该软件模块借助简单信令传送集群通信的控制指令编码，使传统的对讲系统实现了集群通信功能，并能够实现控制信道和业务信道的区分；一方面提升了物理信道的利用效率，提高了无线信道资源和设备利用率，另方面使本发明通信方法和系统的集群分组灵活，业务类型丰富，兼具常规通信系统的成本低和集群通信系统的资源利用率高的优点。

【附图说明】

图1是本发明优选实施例的方法步骤示意图；

图2是本发明实施例信道调度状态示意图之一；

图3是本发明实施例信道调度状态示意图之二；

图4是本发明实施例信道调度状态示意图之三； 

图5是本发明实施例之基站组成示意图；

图6是本发明实施例之终端组成示意图；

图7是现有技术之数字亚音编码表,其中编码采用十六进制；

图8是本发明实施例之控制指令与简单信令十六进制编码对应表；

图9是本发明实施例之物理信道和终端分组十六进制编码表。

【具体实施方式】

以下结合各优选实施例，对本发明作进一步详细说明。参见图1，本发明通信方法包括如下步骤：

201. 空闲状态下所有终端都守候在基站的控制信道下；

202. 终端在控制信道下按PTT键发起组呼，控制信道接收机收到无线信号并解码得到分组编码；

203. 基站控制器找到一条空闲的业务信道，并将它分配成为新的控制信道，而且开始定时广播控制信道标识信令；

204. 基站在原控制信道下发送信道转移指令，指示与本呼叫业务不相关终端转移至新的控制信道下；

205. 基站控制器将原控制信道切换成业务信道，并分配给当前呼叫业务使用；

206. 在当前业务信道上开始转发当前呼叫；

207. 终端松开PTT键，在一定保护时间内信道定时广播繁忙信道标识信令；如果超时量（呼叫保持时间）内没有终端再次按下PTT键，则认为此次呼叫结束，开始实施下一步骤208；否则，返回上一步骤206,继续转发当前呼叫；

208. 呼叫结束，业务信道开始定时广播信道转移指令；

209. 让所有终端转移到控制信道下守候。

 

图2至图4是本发明优选实施例信道调度状态示意图；图8是所述实施例之控制指令与简单信令编码对应表，图9则是物理信道和终端分组编码表；此两处都是使用十六进制编码。

如图2所示，共有12个终端，分为J、K、M3个分组；所有终端都监听在控制信道A上；分组K的任一终端用其亚音分组编码113H发起K组群呼, 分组K的任一终端能够接收该分组编码并解码,同时基站也能够接收到该分组编码,此时物理信道1被分组K占用；基站在控制信道A发送繁忙信道标识BCI即编码为113H的控制指令；分组K所属终端在该次群呼通信和其保护时间内并不会处理该繁忙信道标识信令BCI的编码113H；同时基站选择任一空闲的物理信道4作为新的控制信道B, 在物理信道1的通信和保护时间内，基站通过控制信道A发送信道转移指令GTC;该信道转移指令有多种且与信道编码对应：需要转移到物理信道4，就发送166H；需要转移到物理信道5，就发送175H；分组J、分组M的终端接收到GTC指令编码为166H，就转移到物理信道4也就是新的控制信道B，如图3所示。

基站在分组K呼叫和保护时间内，在控制信道A发送繁忙信道标识BCI的编码113H；基站在新的控制信道B和其他空闲信道上定时广播信道转移指令GTC，若转移到物理信道4，GTC指令的编码为166H。

分组K所属的终端，在呼叫结束后并超出保护时间后，且组内没有终端产生新的呼叫时，也接收基站发出的GTC指令的编码166H，并解码得到物理信道4，转移到新的控制信道B，如图4所示。

图5是本发明优选实施例之基站组成示意图，包括基站控制器、至少一套信道机、分合路器、双工器及天馈系统；所述基站控制器包括简单信令编码单元；该简单信令编码单元包括基站控制指令与简单信令编码对应表，由该表可以查询得到控制指令与简单信令编码间的关系；所述简单信令编码单元还包括简单信令编码与CDCSS或MSK信号对应表，由该表可以查询得到简单信令编码与CDCSS或MSK信号的对应关系。

基站控制指令编码单元，在发送基站信号的时候，根据控制流程决定需要发送的控制指令，通过查询基站控制指令与简单信令编码对应表获得所述控制指令对应的简单信令编码；通过查询图7的数字亚音编码表，基站获得发送的CDCSS或MSK信号，当然也可以是其他数字调制技术的信号；基站发送信号，完成集群通信的调度操作。

因为本发明实施例的控制指令比较简单，基站不检测各终端的状态；所以基站在空闲信道上周期地发送信道转移指令GTC，让脱网的或新开机但还未转移至新控制信道的终端，也转移到当前的控制信道。当然有些终端可能因为没有接收到GTC指令而停留在原控制信道，即当前某分组终端正在呼叫的业务通道；各停留在该信道的终端，因为没有分组终端的分组编码，因此不能听到该信道中的通话；在该信道上的呼叫业务结束后进入空闲状态，该信道成为一条空闲信道。在空闲信道上，基站会周期发送GTC指令，使处于脱网状态的终端能够正确转移到新的控制信道上。

本发明实施例之终端组成，见图6, 包括射频电路、基带、显示屏、键盘、微控系统、语音输入MC和输出LS单元；微控系统单元还再包括简单信令编码单元，其中包括控制指令与简单信令编码对应表。由该表可以查询得到控制指令与简单信令编码间的关系。所述简单信令编码单元还包括简单信令编码与CDCSS或MSK信号对应表。终端接收从基站发送来的CDCSS或MSK信号，获得简单信令编码；根据预设在终端内的控制指令与简单信令编码对应表获得控制指令;终端根据所述控制指令,完成集群通信操作。

本发明基于传统的对讲机系统，在常规对讲机通信系统的基站和终端中各增加一个软件模块来满足信道分配、组呼和全呼等一般的集群业务需求；该实现集群功能的软件模块通过简单信令传送集群通信的控制指令编码，使传统的对讲系统实现了集群通信的功能，并能够实现控制信道和业务信道的区分，一方面提升了物理信道的利用效率，提高了无线信道资源和设备利用率；另方面又使集群分组灵活，业务类型丰富；本发明的通信方法和系统兼具常规通信系统的成本低和集群通信系统的资源利用率高的特点，尤其适用于花少量钱改进现有设备，却可大幅提高其服务性能的场合。

图7是一种数字亚音编码表，查询该表可以得到数字编码与CDCSS信号的对应关系。在很多具体设计中，该对应关系就已经设置于编解码芯片中。

图8是控制指令与简单信令编码对应表，如表所示，一种指令类型，可能有多个编码，如信道转移指令GTC就有多个编码，每个编码分别对应要转移到的不同目标信道。在本发明实施例中，信道编码与信道转移指令GTC相同，接收到转移指令，终端同时知道需要转移到的目标信道。所述对应表还给出了终端分组编码，该分组编码也对应一组数字亚音，用于终端发起呼叫时识别分组，以及终端接收语音识别；当终端按下PTT键发射时，基站转发语音并发送该分组编码，标识当前通信信道处于通话状态，并为哪个分组占用，非本分组的终端，能够快速地检测到自己的状态，并快速脱离该信道，进入当前的控制信道；呼叫期间基站为保留该信道而下发繁忙信道标识BCI，指示本分组中新开机的或脱网的终端进入该业务信道，并提示非本分组的新开机的或脱网的终端切换到当前的控制信道。

本发明中的信令编码可以采用CDCSS编码，也可以用MSK来进行编码，当然也还可以是其它数字调制技术的编码。

本发明也可以结合基站控制器，移动交换机系统来组成大的跨区域集群呼叫系统。以上所述实施方式仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制;应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围;因此,凡跟本发明权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。

Claims (9)

1.一种集群通信方法,包括以下步骤：

①空闲状态, 所有终端守候在控制信道A下;

②任一群组K的任一终端在控制信道A发起呼叫，并向基站传送所述群组K的分组编码;

③基站收到所述终端发出的无线信号并解码得到分组编码;

④基站找到一条空闲信道,将其设定为新的控制信道B;

⑤基站在原控制信道A发送信道转移指令GTC，指示除所述群组K以外的其它终端转移到控制信道B;

⑥基站控制器将控制信道A切换成业务信道C;

⑦所述群组K在所述业务信道C呼叫；

⑧所述业务信道C呼叫结束后，基站在该业务信道C开始定时广播信道转移指令GTC，让所有终端转移到控制信道B。

2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

基站在所有空闲信道，间歇性地发送提示控制信道频点的信道转移指令GTC。

3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

步骤②所述群组的分组编码和步骤⑤所述信道转移指令GTC，为周期发送的无线信令。

4. 一种简单信令集群通信方法,包括以下步骤：

①基站将控制指令编码成为同时包含信道编码的简单信令;

②基站设定所述简单信令对应的编码;

③在发射载波上调制所述编码;

④终端接收并解调得到所述编码;

⑤终端根据预设在自身内的控制指令与简单信令编码对应表,获得控制指令;

⑥终端根据所述控制指令,完成集群通信操作。

5. 根据权利要求4所述的方法,其特征在于：

权4的步骤①中，所述控制指令类型包括:

控制信道标识CCI ;

繁忙信道标识BCI ;

信道转移指令GTC 。

6. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于：

权4的步骤③中，所述编码使用CDCSS或MSK方式调制后，进行发射。

7. 一种简单信令集群通信基站,包括基站控制器、至少一套信道机、分合路器、双工器及天馈系统；

所述基站控制器包括简单信令编码单元，该编码单元包括基站控制指令与简单信令编码对应表；

所述简单信令编码单元还包括简单信令编码与CDCSS或MSK信号对应表。

8. 一种简单信令集群通信终端, 包括射频电路、基带、显示屏、键盘和微控系统各单元，以及语音输入MC和输出LS两单元，所述微控系统单元又包括简单信令编码单元，该简单信令编码单元则包括控制指令与简单信令编码对应表；所述简单信令编码单元还包括简单信令编码与CDCSS或MSK信号对应表；

终端接收从基站发送来的CDCSS或MSK信号，获得简单信令编码，并根据预设在终端内的控制指令与简单信令编码对应表获得控制指令，再根据该控制指令,完成集群通信操作。

9. 一种简单信令集群通信系统，包括基站和终端；

 所述基站包括基站控制器、至少一套信道机、分合路器、双工器及天馈系统；

所述基站控制器又包括简单信令编码单元，该简单信令编码单元则包括基站控制指令与简单信令编码对应表，所述简单信令编码单元还包括简单信令编码与CDCSS或MSK信号对应表；

所述终端包括射频电路、基带、显示屏、键盘和微控系统各单元，以及语音输入MC和输出LS两单元，微控系统单元包括简单信令编码单元，该简单信令编码单元又包括控制指令与简单信令编码对应表，所述简单信令编码单元还包括简单信令编码与CDCSS或MSK信号对应表；

终端接收从基站发送的CDCSS或MSK信号，获得简单信令编码，根据预设在终端内的控制指令与简单信令编码对应表获得控制指令，终端再根据所述控制指令,完成集群通信操作。