WO2011026271A1

WO2011026271A1 - 应用于对讲机的自选址通信方法

Info

Publication number: WO2011026271A1
Application number: PCT/CN2009/073748
Authority: WO
Inventors: 尹瑞华; 郁炳炎; 吕志锋; 姜雄彪
Original assignee: 海能达通信股份有限公司
Priority date: 2009-09-04
Filing date: 2009-09-04
Publication date: 2011-03-10

Description

应用于对讲机的自选址通信方法技术领域

本发明涉及 LMR(Land Mobile Radio,陆地移动无线电设备，简称 LMR, ) 陆地移动无线通信领域，更具体地说，涉及一种应用于对讲机的自选址通信方法。背景技术

在我国经济飞速发展的今天，对讲机作为一种灵活、方便、快捷的信息沟通手段，日益受到人们的重视，市场虽然兴旺，但是相当混乱，存在假冒伪劣产品充斥市场、专业对讲机管理失控、电波秩序混乱、给社会治安带来隐患等问题。

当前中低端对讲机频率使用方面突出问题：

①对讲机之间的相互干扰问题严重。目前普遍存在不规范频谱使用，甚至跨段使用，容易被其他设备干扰以及干扰其它专用频段无线设备工作。

②频谱使用效率低。由于没有统一的管理，用户按自己意愿设置通信频率，导致部分频段拥堵不堪，部分又非常宽松，频段的使用效率不高；又常规的通信对讲机，无论是否进行呼叫，都强制占用该信道，不允许其它组的用户使用该信道，信道的使用效率不高。

目前市场上的通信解决方案主要分为常规通信方式和集群通信方式。虽然集群通信系统具有频谱利用率高，有效解决信道干扰问题的优势，但是针对中低端商业用户，由于集群通信方式的成本高，技术复杂，所以一般不会采用。

常规通信方式，是目前商业用户主要使用的通信方式，即通用的点对点通信模式，使用一个频点，主要以组呼的方式进行通信；如图 1所示，同一区域内的任何一台对讲机终端，如果在满足同一射频载波、同一亚音信令的条件下，任何机器按 PTT (Push to talk, —键通，简称 PTT) 发起呼叫，区域内任何在接收范围内的对讲机都可以建立呼叫，完成通信;常规通信具有价格低廉，操作简单，使用方便等优势；但是也具有明显的缺点，随着对讲机终端用户数量日益增长，频谱资源使用越来越紧张，信号干扰成为困扰终端用户最大的技术问题。

现有技术如 ETSI的 DSRR(I-ETS 300 168)以及日本个人电台 RCR、中国的无中心对讲机等通过自动选择空闲信道方式提高频谱利用率，避免信道干扰；但是存在呼叫建立时间过长和耗电以及采用拨号呼叫方式和一机一号管理，用户使用非常不便等，从而限制了以上技术的发展和推广。

如图 2所示，目前国内的无中心对讲机指的是基于《900M无中心多信道选址通信系统体制》标准，设计和开发的对讲机设备，它不采用交换控制中心的集中控制，而由各移动台和固定台分别设定无线通信链路的分散控制方式。即每一台终端对讲机完成自己搜索信道，分配空闲信道，在空闲信道上完成通信。但是，这种无中心对讲机一般存在以下缺点：

1、呼叫建立时间长。由于共享 2M频段范围共 1个控制信道和 159个业务信道，当业务量大的时候，搜索空闲信道的时间将大大增加，呼叫建立所需要的时间非常长。

2、呼叫碰撞率高。由于无中心的呼叫建立指令都在唯一的控制信道发送，那么当呼叫频繁时，很容易发射碰撞，导致呼叫失败。

3、信道状态误判率高。由于无中心的信道间无三阶互调等干扰存在，以及通话过程停顿的存在，扫描空闲信道的时候很容易出现误判，将繁忙的信道判为空闲或者空闲的信道判为繁忙。

4、电池使用时间短。由于无中心的呼叫建立指令都在唯一的控制信道发送，那么在呼叫范围内的终端将需要接受到每个指令，那么处于接收状态的时间将大大增加，工作时间的增加将直接影响电池的使用寿命。

如前所述，常规陆地移动无线通信设备 LMR在频谱利用效率，抗干扰能力及频谱资源管理等方面存在很大的不足，当前的一些技术如无中心技术在一定程度上解决了以上问题，但是自身技术有先天性的缺陷，给目前无线通信带来了呼叫延时过大，呼叫碰撞几率增大而导致呼损率上升问题，同时，无中心技术的拨号管理等给当前用户带来使用不便和不灵活等问题。

因此，本发明将提出一种应用于对讲机的自选址通信方法，在保留当前常规移动通信呼叫快速，使用简单的基础上，解决频谱使用效率过低问题，同时大大提高抗干扰能力。发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对上述现有技术的缺点，提供一种应用于对讲机的自选址通信方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种应用于对讲机的自选址通信方法，该通信方法支持语音业务和数据业务，包括采用子网频率配置的歩骤和自动配置空闲信道的歩骤；其中，子网频率配置的歩骤包括集中频率资源、统一配置，每个用户单位选定一个带编号的子网 Zone, 每个子网 Zone 包含一个无三阶互调干扰和无邻道干扰的频率集合，不同的用户单位使用不同的无三阶互调干扰和无邻道干扰的频率集合；自动配置空闲信道的歩骤包括在每个子网 Zone内统一信道管理，根据业务需要自动分配空闲信道。

本发明中，子网频率配置的歩骤具体包括：

以 N (N>0) MHz的频率资源，在该 N (N>0) MHz的频率使用范围内，采用 M (M>0) kHz窄带技术，将该频率资源分割成 N*1000/M个信道，每个信道表示一个频点；

将该 N MHz频段划分为 N*1000/M/L (L>0)个子网 Zone, 每个用户单位选择一个子网 Zone, 其对应的 Zone编号为 0〜N*1000/M/L-1，每个子网 Zone 分配无三阶互调干扰和无邻道干扰的 L个信道，该 L个信道是一个无三阶互调干扰和无邻道干扰的频率集合，子网的编号与无三阶互调干扰和无邻道干扰的频率集合一一对应，即固定的子网 Zone编号对应固定的无三阶互调干扰和和无邻道干扰的频率集合，其中 L值表示一个子网 Zone的信道个数，该 L值是根据爱尔兰公式计算得出；

当用户单位之间的距离超过再用距离 S ( S>0) 时，能够重复使用相同的子网编号，其中，相同的子网编号对应相同的无三阶互调干扰和无邻道干扰的频率集合，再用距离 s由对讲机的发射功率决定。

本发明中，所述 M kHz为 6.25KHz或 12.5KHZ或 25KHz信道间隔技术。本发明中，自动配置空闲信道的歩骤具体包括：

将每个子网的 L个信道划分为 1个控制信道和 L-1个业务信道；在待机情况下，子网内所有对讲机均守候在控制信道 chO上；

如果用户发起呼叫，则发送方对讲机自动在 chl〜chL-l个业务信道中搜索一个空闲信道；

返回控制信道发送指令通知接收方切换到搜索到的该空闲信道通信；通信结束后，收发双方同时返回到控制信道 chO继续守候。

本发明中，进行子网频率配置的歩骤和自动配置空闲信道的歩骤之后，采用通话过程结束释放业务信道的自选址呼叫通话呼叫方式进行通信。

本发明中，采用通话过程结束释放业务信道的自选址呼叫方式进行通信的具体歩骤包括：

守候在控制信道的呼叫终端，当用户按下 PTT发起呼叫时，呼叫处理中心将按下面歩骤启动：

扫描用户单位内所有业务信道，直到找到一条空闲业务信道，确定该业务信道编号；

发起呼叫建立请求，在建立请求指令中携带该信道编号；

呼叫发起方和被呼叫方共同进入该指定业务信道；

呼叫发起方和被呼叫方在指定业务信道上进行语音呼叫信息传输；

PPT松开后如通话没有结束，则仍占用该业务信道继续呼叫过程；下一次按下 PTT不需要扫描空闲信道，直接在该业务信道语音传输；如果通话结束或者呼叫复位时间到，则呼叫发起方主动发出通话结束指令或者自动结束本次呼叫；

呼叫发起方和被呼叫方释放业务信道后共同返回控制信道上守候。

本发明中，进行子网频率配置的歩骤和自动配置空闲信道的歩骤之后，采用 PTT松开即释放业务信道的自选址呼叫通话呼叫方式进行通信。本发明中，采用 ΡΤΤ松开即释放业务信道的自选址呼叫方式进行通信的具体歩骤包括：

守候在控制信道的呼叫终端，当用户按下 ΡΤΤ发起呼叫时，呼叫处理中心将按下面歩骤启动：

发起呼叫建立请求，在建立请求指令中携带该信道编号；

呼叫发起方和被呼叫方共同进入该指定业务信道；

ΡΤΤ松开后即完成本次呼叫，所有呼叫方退出业务信道返回控制信道守候。

本发明中，所述 L值由用户总量、平均呼叫话务量、平均呼叫时间及呼损率共同决定。

本发明所述应用于对讲机的自选址通信方法，在保留当前常规移动通信呼叫快速，使用简单的基础上，解决频谱使用效率过低问题，同时大大提高抗干扰能力，并且具有以下优点：

①提高频谱利用率；

②解决信道干扰；

③缩短呼叫建立时间；

④减少信道状态误判的几率；

⑤减少呼叫碰撞的概率。附图说明下面将结合附图及实施例对本发明作进一歩说明，附图中：

图 1是常规对讲机通信方式示意图；

图 2是无中心对讲机通信方式示意图；图 3是自选址通信呼叫方式示意图；

图 4是子网频率配置图；

图 5是频率复用示意图；

图 6是 Zone内信道配置方法示意图;

图 7是自选址呼叫实现流程示意图；

图 8是频率分区复用实例图；

图 9是 Zone内信道分配实例图。具体实施方式为使对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一歩的了解与认识，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明，说明如下：

如图 3 所示，本发明通过采用子网频率配置技术和自动配置空闲信道技术，并且支持语音业务和数据业务，以解决常规移动通信出现的上述问题。子网频率配置技术指集中频率资源，统一配置，每个用户单位选定一个带编号的子网 Zone,每个子网 Zone包含一个无三阶互调干扰和无邻道干扰的频率集合，不同的用户单位使用不同的无三阶互调干扰和无邻道干扰的频率集合；自动配置空闲信道技术指在每个子网 Zone内统一信道管理，根据业务需要自动分配空闲信道。

(一）子网频率配置

( 1 ) 以下部分将重点阐述如何将频点资源进行配置，使得用户能合理的使用，并尽可能的避免干扰和呼叫碰撞问题，一般按以下歩骤进行子网频率配置：

1.以 N (N>0) MHz的频率资源，在该 N (N>0) MHz的频率使用范围内，采用 M (M>0) kHz窄带技术，将该频谱资源分割成 N*1000/M个信道，每个信道表示一个频点。

以下采用 N MHz为 1MHz频率资源、 1MHz频点、 M kHz为 6.25kHz窄带技术（M kHz也可以使用 12.5KHZ或 25KHz或其他信道间隔技术）、 160 个信道等具体数字方便本发明进行举例说明，但本发明并不限定于这些具体的数字，还可以设定其他数字的频率资源等等。

2.每个子网 Zone分配无三阶互调干扰和无邻道干扰的 L个信道（L>0，本发明不限定信道的数目），那么上述 160 个信道可分配给一定区域块的 N=160/L个用户单位 Zone使用，每个 Zone采用信道编号进行标记（如 Zone

0 Zone N ) ，称之为子网，如图 4所示。

其中， L值由爱尔兰公式计算得出，该值由用户总量，平均呼叫话务量，平均呼叫时间及呼损率共同决定，具体计算可参考后面实例说明。

3.每个子网 Zone编号对应一个无三阶互调干扰和无邻道干扰的频率集合，同时无三阶互调干扰和无邻道干扰的频率集合内部采用信道编号进行标记，一旦 Zone编号确定， Zone内各信道频点也随之确定，即 Zone内各信道编号对应固定的频点。

关于无三阶互调干扰无、无邻道干扰频率集合的说明：

产生三阶互调干扰的频率是： fx=fi+ -fk，,或者 fx=2fi _ 。其中 fi， fj， fk 是频率集合（fl， f2， ……， fL ) 的任意三个频率。如果在集合中存在另外一个频率 fx使得上式成立，那么我们称该频率集合有三阶互调干扰的，反之，则该频率集合为无三阶互调干扰频率集合。

产生邻道干扰的频率是： fi-fj=lCPS ( 1个信道间隔）即在频率集合（fl， f2， ……， fL ) 中存在任意两个频率 fi， fj之差等于一个信道间隔，那么我们称该频率集合是有邻道干扰的，反之，则该频率集合为无邻道干扰频率集合。

既满足无三阶互调干扰、又满足无邻道干扰的频率集合，称之为无三阶互调干扰、无邻道干扰频率集合。

4.当用户单位之间的距离超过再用距离 S ( S>0，再用距离 S 由对讲机的发射功率决定），可以重复使用相同的子网 Zone编号，如图 4、 5所示。其中，白色背景为区域 1，灰色背景为区域 2，相同颜色背景属于同一片区域，相同的 Zone编号使用相同的无三阶互调干扰和无邻道干扰的频率集合， Zone的再用距离为 S公里，超过该距离可以复用相同的 Zone编号。 (2) 关于一个子网 Zone能提供的话务量及用户数目的说明。计算过程：

1、根据呼损率8%，信道数量 L (业务信道数目为 L-1 ) ，查爱尔兰表可得到每个 Zone的总话务容量为 Y (L-l， B) 。

2、根据在时间 T内，终端用户的平均呼叫次数 n以及呼叫的平均占用时间 S, 可以得到每个用户的平均话务量 y=n*S/T。

3、根据在总话务量 Y以及每个终端用户的平均话务量 a，可以得到系统容量 N=Y/y

=Y (L-1 , B) /(n*S/T)。

4、假设呼损率 10%，平均话务量为 0.033 (平均每个用户 5分钟呼叫一次，每次呼叫持续时间 10s) ，那么信道数量 L与 Zone用户容量的关系如下

表 1信道数与系统容量关系

(二）自动配置空闲信道

以下部分将重点阐述如何将进行通话信道配置及通话方式选择。

( D Zone内通信采用自动配置空闲信道技术，具体操作按以下歩骤进行: 将每个子网（Zone) 的 L个信道划分为 1个控制信道和 L-1个业务信道，参见图 6所示。

在待机情况下， Zone内所有对讲机均守候在控制信道 chO上。

如果用户发起呼叫，则发送方对讲机自动在 chl〜chL-l个业务信道中搜索一个空闲信道。

返回控制信道发送指令通知接收方切换到搜索到的该空闲信道通信。通信结束后，收发双方同时返回到控制信道 chO继续守候。

(2) 自选址呼叫实现方法：

自选址呼叫通话呼叫方式分为两种： ①通话过程结束释放业务信道； ② PTT松开即释放业务信道。

下面以通话过程结束释放业务信道为例说明呼叫流程：

发起呼叫建立请求，在建立请求指令中携带该信道编号；

呼叫发起方和被呼叫方共同进入该指定业务信道；

下面以 PTT松开即释放信道为例说明呼叫流程：

如图 7所示，守候在控制信道的呼叫终端，一旦用户 A按下 PTT发起呼叫，那么呼叫处理中心将按下面歩骤启动。

1，扫描 Zone内所有业务信道，直到找到一条空闲业务信道，确定该业务信道编号。

2，发起呼叫建立请求，在建立请求指令中携带该信道编号。

3，呼叫发起者和被呼叫者共同进入业务信道。

4，启动呼叫信息传输。 5、释放 PTT完成本次呼叫，返回控制信道守候。

详细描述一个或多个运用此通信方法的具体实例。

以深圳即将推行的免费公众频段为例进行说明本发明的主要优点和功能。

( 1 ) 假设免费公众频段为 1MHz频率，同时采用 6.25K窄带技术，那么 1MHz频点共能提供 160个通话信道；假设每 10个信道组成一个 Zone, 那么 1MHz频点一共能提供 160/10=16个 Zone, 即在保证不会相互干扰的前提下，某通信区域（比如 2公里的通信范围）内能够提供给 16个用户单位使用。其中，白色背景为区域 1，灰色背景为区域 2，相同颜色背景属于同一片区域，相同的 Zone名使用相同的频率段， Zone的再用距离为 2公里，超过该距离可以复用相同的 Z₀ne。

在超出 2公里的通信范围后，那么该 16个 Zone又可以被复用，即又可以供给 16个用户单位使用上述的 1MHz频段内容。如图 8所示。

以此类推，通过分区和复用， 1MHz的免费频点能很好的供用户使用，并且不会相互干扰。

(2) 以其中的 1个用户单位 ZoneO说明组内工作情况。如图 9所示，将 ZoneO的 10个信道分为一个控制信道 chO和 9个业务信道 chl〜ch9，首先，用户单位内所有对讲机都在控制信道 chO守候，呼叫发起方首先在 chl〜ch9搜索一个空闲业务信道，然后返回控制信道搜索向被呼叫者发送指令通知一起转到该空闲业务信道进行通话，通话结束后所有对讲机返回控制信道 chO 继续守候。

(3 ) 本例子中的用户单位 Zone能提供的话务量及用户数目的说明。计算说明：

1、 Zone内信道数量为 10 (业务信道数目为 9 ) ，假设可接受的呼损率为 10%, 那么查爱尔兰公式可知，一个 Zone能提供的系统业务 Y=Y (9， 10 ) =6.546Erl。

2、假设每 5分钟每个终端用户的平均呼叫一次，每次呼叫持续时间为 10s，那么可以得到每个用户的平均话务量 y=10s/ 5*60s;>=0.033Erl。 3、所以系统能够容纳的终端用户数量 N=Y/y=6.546Erl/0.033Erl 196，即大约每个 Zone能够提供 196个用户终端这样的系统容量。

以下根据上述内容说明本发明是如何通过频率配置和信道配置实现预计价值，达到发明预定目的。

( 1 ) 频率配置

1、用户单位与用户单位之间避免干扰。各个用户单位之间使用不同的无三阶互调干扰和无邻道干扰频率集合，通信将不会相互碰撞，从而有效的避免用户单位间的信道干扰。

2、用户单位内互不干扰。同一用户单位内的用户使用按无三阶互调干扰和无邻道干扰频率划分的互不干扰的信道，保证通话质量。

3、提高信道使用效率。总共拥有 9个通话信道，对于一般中低端用户肯定够用了，并保证经常使用。

4、减小呼叫延时。使用该方法，每个用户单位使用一个 Zone, 那么总共业务信道数最大为 9，即使在信道最最繁忙的情况下，也只需要搜索 9个信道，时延大大减小。

5、避免呼叫碰撞。划分子网 Zone后，控制信道数目增加，每个控制信道的对应的业务量减少，那么将减少呼叫碰撞的几率。

(2) 信道配置

1、提高信道使用效率。由于每个通信组的通话信道为非固定的，即与业务信道非一对一的关系，在每次通话结束后可以马上释放信道给其他通话小组。

2、 Zone内部避免干扰。自动搜索空闲信道，避开以及使用或者干扰的信道，提高呼叫效率，避免干扰和被干扰。

3、有效的避免空闲信道误判的几率。使用 "PTT松开即释放业务信道" 作为自选址呼叫实现方法，所有的对讲机在不进行的接收和发射的时刻都将返回控制信道守候，能有效的避免 "通话过程结束释放业务信道"这种方式在通话信道的通话间隙的误判操作。 (3 ) 预计价值：

1、采用本发明从技术上解决频点资源冲突和干扰问题。解决当前对讲机用户面临的最大问题。

2、采用本发明频谱利用率高，符合国际频谱资源使用规范和潮流。

3、采用本发明即可满足终端对讲机从模拟到数字的过渡，又极大程度的符合用户使用习惯，满足用户快速呼叫建立要求。

4、采用本发明开辟了一种新的通信技术方式，应用前景广。最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

权利要求

1、一种应用于对讲机的自选址通信方法，其特征在于，该通信方法支持语音业务和数据业务，包括采用子网频率配置的歩骤和自动配置空闲信道的歩骤；其中，子网频率配置的歩骤包括集中频率资源、统一配置，每个用户单位选定一个带编号的子网 Zone,每个子网 Zone包含一个无三阶互调干扰和无邻道干扰的频率集合，不同的用户单位使用不同的无三阶互调干扰和无邻道干扰的频率集合；自动配置空闲信道的歩骤包括在每个子网 Zone内统一信道管理，根据业务需要自动分配空闲信道。

2、根据权利要求 1所述的应用于对讲机的自选址通信方法，其特征在于，子网频率配置的歩骤具体包括：

3、根据权利要求 2所述的应用于对讲机的自选址通信方法，其特征在于，所述 M kHz为 6.25KHz或 12.5KHZ或 25KHz信道间隔技术。

4、根据权利要求 2所述的应用于对讲机的自选址通信方法，其特征在于，自动配置空闲信道的歩骤具体包括：

5、根据权利要求 1所述的应用于对讲机的自选址通信方法，其特征在于，进行子网频率配置的歩骤和自动配置空闲信道的歩骤之后，采用通话过程结束释放业务信道的自选址呼叫通话呼叫方式进行通信。

6、根据权利要求 5所述的应用于对讲机的自选址通信方法，其特征在于，采用通话过程结束释放业务信道的自选址呼叫方式进行通信的具体歩骤包括：守候在控制信道的呼叫终端，当用户按下 PTT发起呼叫时，呼叫处理中心将按下面歩骤启动：

发起呼叫建立请求，在建立请求指令中携带该信道编号；

呼叫发起方和被呼叫方共同进入该指定业务信道；

7、根据权利要求 1所述的应用于对讲机的自选址通信方法，其特征在于，进行子网频率配置的歩骤和自动配置空闲信道的歩骤之后，采用 PTT松开即释放业务信道的自选址呼叫通话呼叫方式进行通信。

8、根据权利要求 7所述的应用于对讲机的自选址通信方法，其特征在于，采用 PTT松开即释放业务信道的自选址呼叫方式进行通信的具体歩骤包括：守候在控制信道的呼叫终端，当用户按下 PTT发起呼叫时，呼叫处理中心将按下面歩骤启动：

发起呼叫建立请求，在建立请求指令中携带该信道编号；

呼叫发起方和被呼叫方共同进入该指定业务信道；

PTT松开后即完成本次呼叫，所有呼叫方退出业务信道返回控制信道守候。

9、根据权利要求 2或 4所述的应用于对讲机的自选址通信方法，其特征在于，所述 L值由用户总量、平均呼叫话务量、平均呼叫时间及呼损率共同决定。