CN113490163B - 一种无线自组网对讲系统及其通信方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种无线自组网对讲系统及其通信方法，包括部署在无线信号覆盖区域中的M台自组网基站和若干支持PDT/DMR标准协议和中转模式的对讲终端，该自组网基站包括有无线中继模块和无线链路模块，该无线中继模块与无线链路模块之间有线连接，上述自组网基站之间通过无线链路模块建立可扩展的无线通信通道，上述对讲终端通过自组网基站的无线中继模块接入上述无线通信通道；此无线自组网对讲系统可以根据实际需求支持多跳的无线链路，自组网系统的路由算法简单有效。
Description
技术领域
本发明涉及无线组网对讲领域，尤其一种无线自组网对讲系统及其通信方法。
背景技术
在对讲系统中，对讲终端间的通信距离是评价系统好坏的一个关键指标。由于无线信号在空间传播中存在信号自然衰减、被障碍物阻挡的现象，导致对讲机的通信距离受限。只有在较空旷的地区，通信距离才能较远，而在多建筑物的城市中，或崎岖的山林地带，可能通信距离仅有2-5KM。为了增大对讲终端间的通信距离，可通过架设中继基站来转发对讲终端的无线信号。为了覆盖更大的通信范围，通常会部署多台中继基站。传统通过IP有线方式来实现多中继基站间的互连。然而在复杂环境下，多中继基站以无线方式互连，有更强的实用性。
发明目的
本发明的目的在于提供一种无线自组网对讲系统及其通信方法，能迅速扩展对讲系统的通信范围，从而提高对讲终端的通信性能。
本发明一种无线自组网对讲系统，包括部署在无线信号覆盖区域中的M台自组网基站和若干支持PDT/DMR标准协议和中转模式的对讲终端，该自组网基站包括有无线中继模块和无线链路模块，该无线中继模块与无线链路模块之间有线连接，上述自组网基站之间通过无线链路模块建立可扩展的无线通信通道，上述对讲终端通过自组网基站的无线中继模块接入上述无线通信通道；
该无线中继模块兼容PDT/DMR标准协议，支持收、发两频率组成的一对频点，若对讲终端以TDMA方式工作，处于中转模式下，对讲终端以一频点F3接收，另一频点F4发送，该自组网基站的无线中继模块也以TDMA方式工作，以一频点F4接收，另一频点F3发送；
该无线链路模块支持两频点，自组网基站根据语音发起方在单次呼叫中所处的位置动态使用此两频点收发数据，每个自组网基站守候的接收频点是预设的，该接收频点有两时隙，它能接收的时隙是根据自组网基站在每次呼叫中所处的动态位置来决定，当无线链路模块所在的自组网基站是语音发起方时，将在两个频点上同时发射，当无线链路模块所在的自组网基站是语音转发方时，将在一频点的某一时隙上接收，在同一频点的相邻时隙发送或另一频点的另一时隙发送，自组网基站通过无线链路模块对语音的交替转发，将语音传输到较远的距离。
所述的一种无线自组网对讲系统的通信方法，当作为语音发起方的对讲终端按下PTT键时，在频点F4的时隙S1向空口发射语音头帧，作为语音发起方的自组网基站的无线中继模块在空口上行频点F4的时隙S1收到语音头帧，通过模块内部语音链路将该语音头帧转给基站的无线链路模块；该基站的无线链路模块在接收到该语音头帧后，分别在频点F1与F2的时隙S1、S2发送该语音头帧；
所述作为语音发起方的自组网基站的相邻基站，守候在预设频点上，上述语音头帧一旦被相邻基站的无线链路模块同步上就建立时序，并在同一频点的时隙S1或者相邻时隙S2上收到该语音头帧，该无线链路模块将该语音头帧转给内部的无线中继模块，并根据呼叫中的位置，在同一频点的另一时隙S2或者另一频点的另一时隙S1发射语音头帧；同时，该无线中继模块收到该语音头帧后，在下行频点F3的时隙S1下发该语音头帧；
处于该相邻基站覆盖范围内的对讲终端接收到该语音头帧，建立该对讲终端内部的语音呼叫业务；
对讲终端发起的语音呼叫，经过M台自组网基站实现最多M-1跳的无线链路的传输，在M台自组网基站信号覆盖范围内的若干对讲终端内部都建立了呼叫业务，该作为语音发起方的对讲终端在N个语音头帧后发送的语音负载，通过上述语音传输步骤到达其他建立了呼叫业务的对讲终端，随着该语音负载的持续流动，形成了呼叫业务；当作为语音发起方的对讲终端松开PTT键时，语音尾帧也通过上述步骤到达上述其他的对讲终端，由此结束本次语音业务。
采用本发明的技术方案，由于无线自组网对讲系统底层协议兼容PDT/DMR标准协议，对讲终端只要是标准PDT/DMR的手台，且支持中转模式就可接入，不需进行硬件或软件改造；无线自组网对讲系统根据实际需求可支持多跳的链路，自组网的路由算法简单有效。
附图说明
图1为本发明无线自组网的系统拓扑图；
图2为本发明无线自组网系统场景一的语音传输过程示意图；
图3为本发明无线自组网系统场景二的语音传输过程示意图；
图4为本发明无线自组网系统场景三的语音传输过程示意图；
图5为本发明无线自组网系统场景四的语音传输过程示意图。
以下结合附图和具体实施例对本发明做进一步详述。
具体实施方式
如图1所示，本发明的无线自组网对讲系统包括部署在无线信号覆盖区域中的若干自组网基站(中转站)和若干支持PDT/DMR标准协议和中转模式的对讲终端(手台)，该自组网基站包括有无线中继模块和无线链路模块，该无线中继模块与无线链路模块之间通过网线或串口线进行有线连接，上述自组网基站之间通过无线链路模块建立可扩展的无线通信通道，上述对讲终端通过自组网基站的无线中继模块接入上述无线通信通道；
该无线中继模块兼容PDT/DMR标准协议，支持收、发两频率组成的一对频点，若对讲终端以TDMA方式工作，处于中转模式下，对讲终端以一频点F3接收，另一频点F4发送，该自组网基站的无线中继模块也以TDMA方式工作，以一频点F4接收，另一频点F3发送；
该无线链路模块也支持两频点，自组网基站根据语音发起方在单次呼叫中所处的位置动态使用此两频点收发数据，自组网基站守候的接收频点是预设的，但在接收频点有两时隙，它能接收的时隙是根据每次呼叫业务的不同而不同，每次呼叫业务语音的发送频点下时隙也不同，它根据自组网基站在每次呼叫中所处的动态位置来决定。当无线链路模块所在的自组网基站是语音发起方时，将在两个频点上同时发射，当无线链路模块所在的自组网基站是语音转发方时，将在一频点的某一时隙上接收，在同一频点的相邻时隙发送或另一频点的另一时隙发送，自组网基站通过无线链路模块对语音的交替转发，将语音传输到较远的距离。
本发明一种无线自组网对讲系统的通信方法，当作为语音发起方的对讲终端按下PTT键时，在频点F4的时隙S1向空口发射语音头帧，作为语音发起方的自组网基站的无线中继模块在空口上行频点F4的时隙S1收到语音头帧，通过模块内部语音链路将该语音头帧转给基站的无线链路模块；该基站的无线链路模块在接收到该语音头帧后，分别在频点F1与F2的时隙S1、S2发送该语音头帧；
所述作为语音发起方的自组网基站的相邻基站，守候在预设频点上，上述语音头帧一旦被相邻基站的无线链路模块同步上就建立时序，并在同一频点的时隙S1或者相邻时隙S2上收到该语音头帧，该无线链路模块将该语音头帧转给内部的无线中继模块，并根据呼叫中的位置，在同一频点的另一时隙S2或者另一频点的另一时隙S1发射语音头帧；同时，该无线中继模块收到该语音头帧后，在下行频点F3的时隙S1下发该语音头帧；
处于该相邻基站覆盖范围内的对讲终端接收到该语音头帧，建立该对讲终端内部的语音呼叫业务；
对讲终端发起的语音呼叫，经过M台自组网基站实现最多M-1跳的无线链路的传输，在M台自组网基站信号覆盖范围内的若干对讲终端内部都建立了呼叫业务，该作为语音发起方的对讲终端在N个语音头帧后发送的语音负载，通过上述语音传输步骤到达其他建立了呼叫业务的对讲终端，随着该语音负载的持续流动，形成了呼叫业务；当作为语音发起方的对讲终端松开PTT键时，语音尾帧也通过上述步骤到达上述其他的对讲终端，由此结束本次语音业务。
下面将以4台自组网基站和若干对讲终端组成的无线自组网对讲系统来说明语音的传输过程，4台自组网基站可实现最多3跳的语音链路，4台自组网基站根据语音发起方在单次呼叫中的位置不同分成4种语音呼叫的场景，如图2-5所示，4台自组网基站分别为基站1、基站2、基站3和基站4，上述基站覆盖范围分别对应对讲终端MS1、MS2、MS3和MS4。白色方块代表语音呼叫期间的空闲时隙，灰色方块代表语音呼叫期间的接收时隙，黑色方块代表语音呼叫期间的发送时隙。
【场景一】当语音发起站是基站1，如图2所示：
(1)当位于基站1覆盖范围的对讲终端MS1按下PTT键时，在频点F4的时隙S1向空口发射语音头帧；
(2)基站1的无线中继模块在空口上行频点F4的时隙S1收到语音头帧，建立模块内部语音链路，并通过有线将该语音头帧转给基站1的无线链路模块；该基站1的无线链路模块接收到该语音头帧后，建立模块内部语音链路，分别在频点F1与F2的时隙S1、S2发送该语音头帧；
(3)假设基站2是基站1的相邻基站，它守候在预设频点F1上，基站1无线链路模块发送的语音头帧一旦被基站2的无线链路模块同步上就建立时序，并在频点F1的时隙S1上收到该语音头帧，该无线链路模块将该语音头帧转给内部的无线中继模块，并根据呼叫中的位置，在频点F1的时隙S2发射语音头帧；同时，该无线中继模块收到该语音头帧后，建立模块内部语音链路，并在下行频点F3的时隙S1下发该语音头帧；
(4)处于基站2覆盖范围内的对讲终端MS2接收该语音头帧，从而建立对讲终端MS2内部的语音呼叫业务；
(5)基站3是基站2的相邻基站，它守候在预设频点F1上，基站2的无线链路模块发送的语音头帧一旦被基站3无线链路模块同步上就建立时序，并在频点F1的时隙S2上收到该语音头帧，该无线链路模块将该语音头帧转给内部的无线中继模块，并根据呼叫中的位置，在频点F2的时隙S1发射该语音头帧；同时，该无线中继模块收到该语音头帧后，建立模块内部语音链路，并在下行频点F3的时隙S1下发该语音头帧；
(6)处于基站3覆盖范围内的对讲终端MS3接收该语音头帧，从而建立对讲终端MS3内部的语音呼叫业务；
(7)基站4是基站3的相邻基站，它守候在预设频点F2上，基站3的无线链路模块发送的语音头帧一旦被基站4的无线链路模块同步上就建立时序，并在频点F2的时隙S1上收到语音头帧，该无线链路模块将语音头帧转给内部的无线中继模块，并根据呼叫中的位置，在频点F2的时隙S2发射语音头帧；同时，该无线中继模块收到语音头帧后，建立模块内部语音链路，并在下行频点F3的时隙S1下发语音头帧；
(8)处于基站4覆盖范围内的对讲终端MS4接收该语音头帧，从而建立对讲终端MS4内部的语音呼叫业务；
对讲终端MS1发起的呼叫，经过上述语音传输步骤，在对讲终端MS2、MS3、MS4都建立了呼叫业务，对讲终端MS1在N个语音头帧后发送的语音负载，通过上述步骤到达对讲终端MS2、MS3、MS4，语音负载的持续流动，形成了呼叫业务；当对讲终端MS1松开PTT键时，语音尾帧也通过上面所述步骤到达对讲终端MS2、MS3、MS4，由此结束本次语音业务。
【场景二】语音发起站是基站2，如图3所示：
(1)当位于基站2覆盖范围的对讲终端MS2按下PTT键时，在频点F4的时隙S1向空口发射语音头帧；
(2)基站2的无线中继模块在空口上行频点F4的时隙S1收到该语音头帧，建立模块内部语音链路，并通过有线将该语音头帧转给基站2的无线链路模块；该无线链路模块接收到语音头帧后，建立模块内部语音链路，分别在频点F1与F2的时隙S1、S2发送语音头帧；
(3)基站1是基站2的相邻基站，它守候在预设频点F2上，基站2的无线链路模块发送的语音头帧一旦被基站1的无线链路模块同步上就建立时序，并在频点F2的时隙S2上收到语音头帧，该基站1的无线链路模块将语音头帧转给内部的无线中继模块，并根据呼叫中的位置，在频点F2的时隙S1发射语音头帧；同时，该无线中继模块接收到该语音头帧后，建立模块内部语音链路，并在下行频点F3的时隙S1下发语音头帧；
(4)处于基站1覆盖范围内的对讲终端MS1接收该语音头帧，并建立对讲终端MS1内部的语音呼叫业务；
(5)基站3是基站2的相邻基站，它守候在预设频点F1上，基站2的无线链路模块发送的语音头帧一旦被基站3的无线链路模块同步上就建立时序，并在频点F1的时隙S1上收到语音头帧，该无线链路模块将语音头帧转给内部的无线中继模块，并根据呼叫中的位置，在频点F2的时隙S2发射语音头帧；同时，该无线中继模块收到语音头帧后，建立模块内部语音链路，并在下行频点F3的时隙S1下发语音头帧；
(6)处于基站3覆盖范围内的对讲终端MS3接收该语音头帧，并建立对讲终端MS3内部的语音呼叫业务；
(7)基站4是基站3的相邻基站，它守候在预设频点F2上，基站3的无线链路模块发送的语音头帧一旦被基站4的无线链路模块同步上就建立时序，并在频点F2的时隙S2上收到语音头帧，基站4的无线链路模块将语音头帧转给内部的无线中继模块，并根据呼叫中的位置，在频点F2的时隙S1发射语音头帧；同时，该无线中继模块收到语音头帧后，建立模块内部语音链路，并在下行频点F3的时隙S1下发该语音头帧；
(8)处于基站4覆盖范围内的对讲终端MS4接收该语音头帧，并建立对讲终端MS4内部的语音呼叫业务；
对讲终端MS2发起的呼叫，经过上述语音传输步骤，在对讲终端MS1、MS3、MS4都建立了呼叫业务，对讲终端MS2在N个语音头帧后发送的语音负载，也通过上述步骤到达对讲终端MS1、MS3、MS4，语音负载的持续流动，形成了呼叫业务；当对讲终端MS2松开PTT键时，语音尾帧也通过上述步骤到达对讲终端MS1、MS3、MS4，由此结束本次语音业务。
【场景三】语音发起站是基站3，如图4所示：
(1)当位于基站3覆盖范围的对讲终端MS3按下PTT键时，在频点F4的时隙S1向空口发射语音头帧；
(2)基站3的无线中继模块在空口上行频点F4的时隙S1收到语音头帧，建立模块内部语音链路，并通过有线将语音头帧转给基站3的无线链路模块；该无线链路模块接收到语音头帧后，建立模块内部语音链路，分别在频点F1与F2的时隙S1、S2发送语音头帧；
(3)基站2是基站3的相邻基站，它守候在预设频点F1上，基站3的无线链路模块发送的语音头帧一旦被基站2的无线链路模块同步上就建立时序，并在频点F1的时隙S1上收到语音头帧，该基站2的无线链路模块将语音头帧转给内部的无线中继模块，并根据呼叫中的位置，在频点F2的时隙S2发射语音头帧；同时，该无线中继模块收到语音头帧后，建立模块内部语音链路，并在下行频点F3的时隙S1下发语音头帧；
(4)处于基站2覆盖范围内的对讲终端MS2接收该语音头帧，并建立对讲终端MS2内部的语音呼叫业务；
(5)基站1是基站2的相邻基站，它守候在预设频点F2上，基站2的无线链路模块发送的语音头帧一旦被基站1的无线链路模块同步上就建立时序，并在频点F2的时隙S2上收到语音头帧，该无线链路模块将语音头帧转给内部的无线中继模块，并根据呼叫中的位置，在频点F2的时隙S1发射语音头帧；同时，该无线中继模块收到语音头帧后，建立模块内部语音链路，并在下行频点F3的时隙S1下发语音头帧；
(6)处于基站1覆盖范围内的对讲终端MS1接收该语音头帧，并建立对讲终端MS1内部的语音呼叫业务；
(7)基站4是基站3的相邻基站，它守候在预设频点F2上，基站3的无线链路模块发送的语音头帧一旦被基站4的无线链路模块同步上就建立时序，并在频点F2的时隙S2上收到语音头帧，该无线链路模块将语音头帧转给内部的无线中继模块，并根据呼叫中的位置，在频点F2的时隙S1发射语音头帧；同时，该无线中继模块收到语音头帧后，建立模块内部语音链路，并在下行频点F3的时隙S1下发语音头帧；
(8)处于基站4覆盖范围内的对讲终端MS4接收该语音头帧，并建立对讲终端MS4内部的语音呼叫业务；
对讲终端MS3发起的呼叫，经过上述语音传输步骤，在对讲终端MS2、MS1、MS4都建立了呼叫业务，对讲终端MS3在N个语音头帧后发送的语音负载，也通过上述步骤到达对讲终端MS2、MS1、MS4，语音负载的持续流动，形成了呼叫业务；当对讲终端MS3松开PTT键时，语音尾帧也通过上所步骤到达对讲终端MS2、MS1、MS4，由此结束本次语音业务。
【场景四】语音发起站是基站4，如图5所示：
(1)当位于基站4覆盖范围的对讲终端MS4按下PTT键时，在频点F4的时隙S1向空口发射语音头帧；
(2)基站4的无线中继模块在空口上行频点F4的时隙S1收到语音头帧，建立模块内部语音链路，并通过有线将语音头帧转给基站4的无线链路模块；该无线链路模块接收到语音头帧后，建立模块内部语音链路；分别在频点F1与F2的时隙S1、S2发送语音头帧；
(3)基站3是基站4的相邻基站，它守候在预设频点F1上，基站4的无线链路模块发送的语音头帧一旦被基站3的无线链路模块同步上就建立时序，并在频点F1的时隙S1上收到语音头帧，该无线链路模块将语音头帧转给内部的无线中继模块，并根据呼叫中的位置，在频点F1的时隙S2发射语音头帧；同时，该无线中继模块收到语音头帧后，建立模块内部语音链路，并在下行频点F3的时隙S1下发语音头帧；
(4)处于基站3覆盖范围内的对讲终端MS3接收该语音头帧，并建立对讲终端MS3内部的语音呼叫业务；
(5)基站2是基站3的相邻基站，它守候在预设频点F1上，基站3的无线链路模块发送的语音头帧一旦被基站2的无线链路模块同步上就建立时序，并在频点F1的时隙S2上收到语音头帧，该无线链路模块将语音头帧转给内部的无线中继模块，并根据呼叫中的位置，在频点F2的时隙S1发射语音头帧；同时，该无线中继模块收到语音头帧后，建立模块内部语音链路，并在下行频点F3的时隙S1下发语音头帧；
(6)处于基站2覆盖范围内的对讲终端MS2接收该语音头帧，并建立对讲终端MS2内部的语音呼叫业务；
(7)基站1是基站2的相邻基站，它守候在预设频点F2上，基站2的无线链路模块发送的语音头帧一旦被基站1的无线链路模块同步上就建立时序，并在频点F2的时隙S1上收到语音头帧，该无线链路模块将语音头帧转给内部的无线中继模块，并根据呼叫中的位置，在频点F2的时隙S2发射语音头帧；同时，该无线中继模块收到语音头帧后，建立模块内部语音链路，并在下行频点F3的时隙S1下发语音头帧；
(8)处于基站1覆盖范围内的对讲终端MS1接收该语音头帧，并建立对讲终端MS1内部的语音呼叫业务；
对讲终端MS4发起的呼叫，经过上述语音传输步骤，在对讲终端MS3、MS2、MS1都建立了呼叫业务，对讲终端MS4在N个语音头帧后发送的语音负载，也通过上述步骤到达对讲终端MS3、MS2、MS1，语音负载的持续流动，形成了呼叫业务；当对讲终端MS4松开PTT键时，语音尾帧也通过上述步骤到达对讲终端MS3、MS2、MS1，由此结束本次语音业务。
本发明作为一种扩展中继基站通信范围的技术方案的有益效果是：对讲终端只要是标准PDT/DMR的手台且支持中转模式，就可接入此无线自组网对讲系统，不需进行硬件或软件改造；此无线自组网对讲系统可以根据实际需求支持多跳的无线链路，自组网系统的路由算法简单有效。
以上描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出实质性创造所获得的方案，都属于本发明保护的范围。
Claims (2)
1.一种无线自组网对讲系统，包括部署在无线信号覆盖区域中的M台自组网基站和若干支持PDT/DMR标准协议和中转模式的对讲终端，其特征在于：该自组网基站包括有无线中继模块和无线链路模块，该无线中继模块与无线链路模块之间有线连接，上述自组网基站之间通过无线链路模块建立可扩展的无线通信通道，上述对讲终端通过自组网基站的无线中继模块接入上述无线通信通道；
该无线中继模块兼容PDT/DMR标准协议，支持收、发两频率组成的一对频点，若对讲终端以TDMA方式工作，处于中转模式下，对讲终端以一频点F3接收，另一频点F4发送，该自组网基站的无线中继模块也以TDMA方式工作，以一频点F4接收，另一频点F3发送；
该无线链路模块支持两频点F1和F2，自组网基站根据语音发起方在单次呼叫中所处的位置动态使用此两频点收发数据，每个自组网基站守候的接收频点是预设的，该接收频点有两时隙S1和S2，它能接收的时隙是根据自组网基站在每次呼叫中所处的动态位置来决定，当无线链路模块所在的自组网基站是语音发起方时，将在两个频点上同时发射，当无线链路模块所在的自组网基站是语音转发方时，将在预设频点F1或者F2的某一时隙上接收，并根据呼叫中的位置，在同一频点的另一时隙S2或者另一频点的另一时隙S1发送，自组网基站通过无线链路模块对语音的交替转发，将语音传输到较远的距离。
2.根据权利要求1所述的一种无线自组网对讲系统的通信方法，其特征在于：
当作为语音发起方的对讲终端按下PTT键时，在频点F4的时隙S1向空口发射语音头帧，作为语音发起方的自组网基站的无线中继模块在空口上行频点F4的时隙S1收到语音头帧，通过模块内部语音链路将该语音头帧转给基站的无线链路模块；该基站的无线链路模块在接收到该语音头帧后，分别在频点F1的时隙S1与F2的时隙S2发送该语音头帧；
所述作为语音发起方的自组网基站的相邻基站，守候在预设频点上，上述语音头帧一旦被相邻基站的无线链路模块同步上就建立时序，并在预设频点的时隙S1或者相邻时隙S2上收到该语音头帧，该无线链路模块将该语音头帧转给内部的无线中继模块，并根据呼叫中的位置，在频点F1的另一时隙S2或者频点F2的另一时隙S1发射语音头帧；同时，该无线中继模块收到该语音头帧后，在下行频点F3的时隙S1下发该语音头帧；
处于该相邻基站覆盖范围内的对讲终端接收到该语音头帧，建立该对讲终端内部的语音呼叫业务；
对讲终端发起的语音呼叫，经过M台自组网基站实现最多M-1跳的无线链路的传输，在M台自组网基站信号覆盖范围内的若干对讲终端内部都建立了呼叫业务，该作为语音发起方的对讲终端在N个语音头帧后发送的语音负载，通过上述语音传输步骤到达其他建立了呼叫业务的对讲终端，随着该语音负载的持续流动，形成了呼叫业务；当作为语音发起方的对讲终端松开PTT键时，语音尾帧也通过上述步骤到达上述其他的对讲终端，由此结束本次语音业务。
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| CN113490163A (zh) | 2021-10-08 |
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