CN208590121U - 一种数字集群同频同播系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种数字集群同频同播系统，包括EM交换机、数字集群基站和数字集群终端组成的数字集群系统，在EM交换机中所增加的同频同播控制模块通过基站调度台集成到EM交换机总控模块中，实现频率分配、接收判选、同播控制和密钥分配功能。在每个同播基站配置一个北斗接收机，通过北斗接收机提供的授时/守时模块；当北斗卫星信号正常接收的时候，即实现授时功能，为FPGA模块提供标准的北斗1PPS时钟信号；当北斗卫星信号无法接收的时候，则实现守时功能，为FPGA模块提供与北斗1PPS同步的时钟信号。在数字集群终端配置参数实现分组。本实用新型的有益效果是：多方位覆盖，消除通讯死角，减少相互干扰，功能兼容性好，操作一致性高。

Description

一种数字集群同频同播系统

技术领域

本实用新型涉及无线通讯技术领域，具体地讲是一种在越区切换时实现无中断的数字集群同频同播系统。

背景技术

目前，数字集群系统的单基站覆盖范围受限，在覆盖区内，信号随距离的指数形式迅速衰减，当移动用户附近有较强的无线信号时，弱信号可能被抑制导致无法正常通信。当用户需要扩大覆盖面积时往往只能采取多基站架设的方案，因此当用户在穿越各基站覆盖区时终端就要进行越区切换，集群系统原有技术体制无法保证越区切换的稳定性和可靠性，导致越区切换时语音通信无法良好维持，通讯效果变差。

另外，由于山地和高层建筑对高段无线电波有明显的阻碍作用，是造成无线通信不稳定性的主要原因，因此对于山地和高层建筑林立的无线通信区域，靠一个制高点设立一个中转站也不能实现良好可靠的无线通信网，以至于经常发生如下情况：虽然远离中转站的位置可得到良好的通讯效果，而离中转站很近的地方却存在无线通信死角。

实用新型内容

鉴于上述情况，本实用新型旨在提供一种结合数字集群系统自身特点的，多设备信号同时覆盖、干扰小、切换快、信号均匀分布、通信效果稳定可靠的数字集群同频同播系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种数字集群同频同播系统，包括EM交换机、数字集群基站和数字集群终端组成的数字集群系统，在EM交换机中增加同频同播控制模块，在数字集群基站增加同频同播功能，在数字集群终端配置参数实现分组。

所述数字集群同频同播系统，其EM交换机中所增加的同频同播控制模块通过基站调度台集成到EM交换机总控模块中，实现频率分配、接收判选、同播控制和密钥分配功能。

所述数字集群同频同播系统，其EM交换机接收判选包含两部分内容：PTT 仲裁和信号质量优选；PTT仲裁是：多个终端同时进行发射申请，基站接收处理申请消息，转发给交换机进行仲裁，交换机将仲裁结果回发给终端，保证发射申请有效性唯一，在同一个网内同一个时间只有一个信号转发；信号质量优选是：终端在信号重叠覆盖区内进行同频同播业务时，会出现多个基站接收到同一个终端信号的现象，基站把终端发送消息及当前终端信号强度上报交换机，交换机通过接收判选，优选质量良好的信号进行转发；为防止在信号跳变区，终端在基站之间来回切换，采用以下优选原则：

当[RSSI_相邻基站-RSSI_原基站]≥优选门限；

当T[达到优选门限的保持时间]≥优选时间。

所述数字集群同频同播系统，其频率分配是指：数字集群基站接收EM交换机下发的同播频率，并使用该频率替换基站无线信道机原来的频率，基站无线信道机的频率更改后即可进行同播话音通信；同播业务要求所有基站使用相同频点，而集群系统的基站之间频点是互不相同互不干扰的；集群同播业务使用的全网频点即同播频点，必须和集群系统使用的所有频点即集群频点一起进行统一规划，确保同播频点不会和任何一个集群频点产生干扰。

所述数字集群同频同播系统，其数字集群基站所增加的同频同播功能是指：在每个同播基站配置一个北斗接收机，通过北斗接收机提供的授时/守时模块；当北斗卫星信号正常接收的时候，即实现授时功能，为FPGA模块提供标准的北斗1PPS时钟信号；当北斗卫星信号无法接收的时候，则实现守时功能，为 FPGA模块提供与北斗1PPS同步的时钟信号。

所述数字集群同频同播系统，在FPGA模块加载音频信号处理程序实现对音频信号存储和转发处理，以授时/守时模块输出的时钟信号为基准转发，从而达到调制信号相位的全自动精准同步，即相位同步技术。

所述数字集群同频同播系统，其同频同播功能采用集群模式的组呼方式，组号区分是一般组呼还是同频同播呼叫，同频同播由调度台通过特定的组呼号码发起组呼,发起后数字集群基站接收EM交换机下发的同播频率，并使用该频率替换基站无线信道机原来的频率，此时所有基站使用相同的频点，并且同集群系统基站之间的频点是互不相同互不干扰的，基站无线信道机的频率更改后即可进行同播话音通信。

本实用新型所涉及的几项技术说明：

1.北斗/发射频率同步技术

每个同播基站配置一个北斗接收机，利用北斗基准时间信号锁定发射机频率，保证各基站间发射机发射同步。

2.无北斗信号条件下的守时技术

每个同播基站配置一个基于北斗系统提供自动守时功能的专用模块，实现在无北斗信号的条件下提供一个稳定的同步时钟信号。

3.相位同步技术

采用全数字处理技术对音频信号进行存储转发，以北斗同步信号为基准转发，从而达到调制信号相位的全自动精准同步。

所述相位同步技术，要求各基站调制信号的音频相位误差满足如下条件：≤5uS(立体声)，≤10uS(单声道)；

4.接收判选技术

在覆盖区内的多个基站，同时收到移动台的信号，基站控制器根据接收信号质量自动进行优化判别，再通过链路送到各基站发射机发射，保证其它移动台收到的话音是清晰的。

本实用新型的有益效果是：

a)减少相互干扰，在覆盖区内信号均匀分布。

b)多方位覆盖，消除通讯死角。

c)安装比较方便，同频同播设备安装时，只需要在尽量不靠近大功率发射设备的同时，选取相对来说较高而又便于安装的位置即可。

d)不仅具备现有的北斗定位的授时功能，还增加了在无北斗信号的时候提供守时功能，提供精准的同步时钟信号。

e)功能兼容性好，结合了数字集群系统自身特点，不仅能够为用户提供调度广播、单呼、组呼等集群业务，同时解决了在集群布网时存在的越区切换难的问题。

f)操作一致性高，采用特定组号进行组呼呼叫，完成同频同播业务建立。在业务进行中，用户只操作终端PTT键即可完成通信需求。

附图说明

图1为本实用新型数字集群同频同播系统示意图。

图2是本实用新型电路功能框图。

图3是本实用新型授时/守时模块的应用示意图。

图4是本实用新型授时/守时模块的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

如图1-4所示，本实用新型一种数字集群同频同播系统，包括EM交换机、数字集群基站和数字集群终端组成的数字集群系统，在EM交换机中增加同频同播控制模块，在数字集群基站增加同频同播功能，在数字集群终端配置参数实现分组。

所述数字集群同频同播系统，其EM交换机中所增加的同频同播控制模块通过基站调度台集成到EM交换机总控模块中，实现频率分配、接收判选、同播控制和密钥分配功能。

所述数字集群同频同播系统，其EM交换机接收判选包含两部分内容：PTT 仲裁和信号质量优选；PTT仲裁是：多个终端同时进行发射申请，基站接收处理申请消息，转发给交换机进行仲裁，交换机将仲裁结果回发给终端，保证发射申请有效性唯一，在同一个网内同一个时间只有一个信号转发；信号质量优选是：终端在信号重叠覆盖区内进行同频同播业务时，会出现多个基站接收到同一个终端信号的现象，基站把终端发送消息及当前终端信号强度上报交换机，交换机通过接收判选，优选质量良好的信号进行转发；为防止在信号跳变区，终端在基站之间来回切换，采用以下优选原则：

当[RSSI_相邻基站-RSSI_原基站]≥优选门限；

当T[达到优选门限的保持时间]≥优选时间。

所述数字集群同频同播系统，其频率分配是指：数字集群基站接收EM交换机下发的同播频率，并使用该频率替换基站无线信道机原来的频率，基站无线信道机的频率更改后即可进行同播话音通信；同播业务要求所有基站使用相同频点，而集群系统的基站之间频点是互不相同互不干扰的；集群同播业务使用的全网频点即同播频点，必须和集群系统使用的所有频点即集群频点一起进行统一规划，确保同播频点不会和任何一个集群频点产生干扰。

所述数字集群同频同播系统，其数字集群基站所增加的同频同播功能是指：在每个同播基站配置一个北斗接收机，通过北斗接收机提供的授时/守时模块；当北斗卫星信号正常接收的时候，即实现授时功能，为FPGA模块提供标准的北斗1PPS时钟信号；当北斗卫星信号无法接收的时候，则实现守时功能，为 FPGA模块提供与北斗1PPS同步的时钟信号。

所述数字集群同频同播系统，在FPGA模块加载音频信号处理程序实现对音频信号存储和转发处理，以授时/守时模块输出的时钟信号为基准转发，从而达到调制信号相位的全自动精准同步，即相位同步技术。

所述数字集群同频同播系统，其同频同播功能采用集群模式的组呼方式，组号区分是一般组呼还是同频同播呼叫，同频同播由调度台通过特定的组呼号码发起组呼,发起后数字集群基站接收EM交换机下发的同播频率，并使用该频率替换基站无线信道机原来的频率，此时所有基站使用相同的频点，并且同集群系统基站之间的频点是互不相同互不干扰的，基站无线信道机的频率更改后即可进行同播话音通信。

基站在现有集群功能的基础上增加同频同播系统功能，基站在数字集群模式和同频同播模式共享信令信道，基站在数字集群模式下业务信道或空闲信道称为集群业务信道和集群空闲信道，基站在同频同播模式下的业务信道称为同播业务信道，同播业务信道所属的载波频率称为同播频率。同频同播功能采用集群模式的组呼方式，组号区分是一般组呼还是同频同播呼叫，所以数字集群终端在设计上无需改动，只需配置参数即可。

数字集群基站接收交换机下发的同播频率，并使用该频率替换基站无线信道机原来的频率，基站无线信道机的频率更改后即可进行同播话音通信。同播业务要求所有基站使用相同频点，而集群系统的基站之间频点是互不相同互不干扰的(至少邻近基站是这样)，所以集群同播业务必须对频点以及相应的参数 (MNC、色码等)进行统一规划和调整。集群同播业务使用的全网频点(简称：同播频点)必须和集群系统使用的所有频点(简称：集群频点)一起进行统一规划，确保同播频点不会和任何一个集群频点产生干扰。

集群同播呼叫，作为特殊全网组呼，不能由普通终端发起；一般由调度台发起并维护。普通无线终端只当作集群组呼处理即可。在结束呼叫后，需要重新定位基站并进行登记更新。

由调度台发起同播组呼，各数字基站的同播业务信道被占用，各基站间可进行同播话音通信。各数字集群基站下注册的数字集群终端，如终端A、C在集群业务信道下则可继续可进行的集群业务，如终端B在同播业务信道下则可与其他数字集群基站下的终端B进行同播话音通信。

如图2、图3所示，授时/守时模块分别与北斗定位模块和FPGA模块连接，授时/守时模块通过获取北斗定位模块的时钟信号和定位使能信号，来校准和启动自己的稳定时钟输出信号，为FPGA模块提供标准的北斗1PPS时钟信号，进而锁定基站发射机发射频率，保证各个基站发射频率稳定度较小，同频载波产生的差拍频率落在终端接收音频通带之外。交换机的输出话音信号通过不同的基站发射机传送给终端，由于不同路径延时的影响，在重叠区内的终端收到音频信号存在相位差。采用北斗卫星提供的高精度标准时间做为基准，调整各个发射机的发射音频信号的延时，保证重叠区的音频信号同相(相位误差小于10 微秒)。

所有基站必须在同一时间发送相同的数据(信令和语音)才能达到同播的效果，因此在发往各个基站的数据中，需要指示一起下发数据的时间(使用数据帧序号管理)，从而达到所有基站同步发送的目的。而同播呼叫也会导致有多个基站同时收到终端的发送的数据(包括信令和语音)并都发送到交换处，交换也需要根据数据的时间信息(使用数据帧序号管理)进行过滤，即同一时间的数据只取一个作为有效数据。本实用新型利用北斗信号所携带的绝对时间信息，计算出当前时刻的时隙号、帧号、复帧号，用以校准各个基站的本地时基。 (同播数据帧序号＝MFN*24+FN，其中MFN为复帧号，FN为有效同播数据帧的帧号。)

如图4所示，当北斗定位模块的1PPS时钟信号输入后，会触发本模块内部的授时/守时功能，输出一个频谱信号给PLL锁相环，PLL将频谱信号输出给 VCO压控振荡器，由压控振荡器产生一个16.8MHz的标频信号提供给FPGA使用。在无法接收到北斗信号时，授时/守时模块进入守时工作状态，继续为FPGA 提供稳定的时钟信号。实际测试表明在授时2小时，守时4小时以后，守时精度误差在±10us以内，能够满足系统要求。

本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下得出的其他任何与本实用新型相同或相近似的产品，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种数字集群同频同播系统，包括EM交换机、数字集群基站和数字集群终端组成的数字集群系统，其特征在于：在EM交换机中增加同频同播控制模块，在数字集群基站增加同频同播功能，在数字集群终端配置参数实现分组。

2.根据权利要求1所述的数字集群同频同播系统，其特征在于：数字集群基站所增加的同频同播功能是指：在每个同播基站配置一个北斗接收机，通过北斗接收机提供的授时/守时模块；当北斗卫星信号正常接收的时候，即实现授时功能，为FPGA模块提供标准的北斗1PPS时钟信号；当北斗卫星信号无法接收的时候，则实现守时功能，为FPGA模块提供与北斗1PPS同步的时钟信号。

3.根据权利要求2所述的数字集群同频同播系统，其特征在于：在FPGA模块加载音频信号处理程序实现对音频信号存储和转发处理，以授时/守时模块输出的时钟信号为基准转发，从而达到调制信号相位的全自动精准同步，即相位同步技术。

4.根据权利要求1所述的数字集群同频同播系统，其特征在于：同频同播功能采用集群模式的组呼方式，组号区分是一般组呼还是同频同播呼叫，同频同播由调度台通过特定的组呼号码发起组呼,发起后数字集群基站接收EM交换机下发的同播频率，并使用该频率替换基站无线信道机原来的频率，此时所有基站使用相同的频点，并且同集群系统基站之间的频点是互不相同互不干扰的，基站无线信道机的频率更改后即可进行同播话音通信。