欧洲专业数字楼宇对讲机dmr标准.doc

专业对讲机是供专业部门调度指挥使用的，需要申请指配频率、需要办理电台执照、需要缴纳频率占用费的对讲机。在我国专业移动通信现阶段4个层次的技术体制中，位于数字集群、无中心自集群之后的第三位。由于专业对讲机的使用要求以及通信业务的性质与公众对讲机不同，因此，除了要求可靠性、耐用性好以外，还要求专业对讲机的功能强大，结实坚固，使用方便，电池容量大，待机时间长，防震防撞击，甚至通信保密等功能。一、引言专业对讲机的数字化是对讲机未来发展的方向，虽然MOTOROLA在2007年10月推出了数字对讲机产品，ICOM几乎同时也推出了数字对讲机，但是，迄今为止，国内的专业数字对讲机产品还寥寥无几，特别是适合于一些特殊行业如铁路、公安等使用的高端产品还不够成熟，本文介绍欧洲数字移动无线（DMR）标准的主要内容，并对该标准进行分析，以供国内制订数字对讲机标准参考。二、DMR标准DMR是欧洲电信标准协会于2005年4月推出的数字移动无线系统标准，标准号为TS102361，分为4个部分，第一部分为空中接口物理层和数据链路层协议，第二部分为空中接口呼叫控制层协议，第三部分为短数据和分组数据协议，第四部分为集群业务和设备协议。每一部分都已修订多次，第一、二、三部分的最新版本于2007年12月份公布。DMR标准把设备分成I类、II类和III类，I类是指工作于视距通信模式、免执照的DMR设备，II类是指工作在直通模式或转发模式、有个人执照的DMR设备，III类是指采用中心控制器进行通信控制、有个人执照的DMR集群系统设备。标准的第一和第三部分适用于所有三类设备，第二部分只适用于I类和II类设备，第四部分只适用于III类设备。专业对讲机属于DMR中的II类设备，因此，我们主要介绍与II类设备相关的DMR标准。表1DMR的主要技术指标DMR采用4FSK调制，每个双比特码元对应一个载波频偏，两者之间的关系见表2，4FSK调制技术对发射机频率稳定度的要求比较严格，指标分别见表3和表4。表2双比特码元和频偏之间的关系表3BS发射机频率稳定度表4MS发射机频谱稳定度DMR的帧结构DMR的帧结构见图1，下行（BSTX）帧和上行帧（MSTX）的结构略有不同。每帧包括两个时隙，分别用“1”和“2”表示，每个时隙中传送的数据为突发。DMR的帧结构见图1DMR的突发分为业务突发、公共通知信道（CACH）突发和反向信道（RC）突发三种，分别包括264比特、24比特和96比特数据。业务突发又分为常规突发和数据/控制突发两种，见图2和图3。常规突发用于传输用户语音，每个突发包括两个108比特的负载域和一个48比特的同步或信令域。负载域可以传输216比特的压缩语音，同步或嵌入信令域用于传输同步字或RC信令。每个突发的时长为30ms，其中27.5ms用于传输264比特的数据；上行帧中剩余的2.5ms作为保护时间；下行帧中剩余的2.5ms用作CACH，传送TDMA帧号、信道接入指示以及低速信令等信息。数据/控制突发结构与常规突发类似，只是把常规突发两个净负荷域各拿出10个比特作为时隙类型域，用于指示负载域信息的含义。图2常规突发结构图3数据/控制突发DMR语音采用超帧结构进行传输，每个超帧中包括6个突发，时长360ms，见图4，超帧中的突发用字母AF标识。突发A表示超帧的开始，A的中间部分传送同步字SYNC，突发B到F的中间传送嵌入信令。数据/控制突发没有超帧结构。图4DMR语音超帧DMR的信道类型1、直通模式直通模式是指两个对讲机直接通信而不经过基站的转发，直通模式可以采用单工通信，也可以采用时分双工通信，直通模式的信道包括同一载频上的前向信道和反向信道，两者之间有保护间隔。这种类型的信道支持三种通信方式，见图5。方式1：两个业务信道用于时分双工业务（前向和反向）；方式2：单个信道用于传输业务；方式3：一个信道用于传输业务（前向），另一个信道用于传输反向信道信令（反向）。图5直通模式中的双向信道2、转发模式转发模式是指两个对讲机之间的通信必须经过基站的转发，DMR的基站可以采用同频转发，也可以采用异频转发。带CACH的业务信道（下行信道）带CACH的业务信道适用于双频BS到MS的下行传输，见图1的上半部分。信道包括两个TDMA业务信道（ch1和ch2）以及一个用于传输信道号、信道接入指示和低速数据的公共通知信道。一旦BS被激活，带CACH的业务信道便连续发送，如果没有业务信息要发送，BS将使用空闲信息填充后发送。带保护时间的业务信道（上行信道）带保护时间的业务信道适用于从MS到双频BS的上行传输，见图6，包括两个TDMA业务信道（ch1和ch2），两个业务信道中间为一段保护时间，用于功率放大器的上升及传播时延。这种信道类型也有三种通信方式：方式1：两个信道分别传输一路业务；方式2：单个信道（ch1）用于传输业务；方式3：一个信道用于传输业务（ch1），另一个用于传输反向信道突发（ch2）。方式1也可用于单频BS，此时可支持一路同频转发。图6带保护间隔的业务信道DMR业务DMR所支持的业务包括语音业务和数据业务，见表5。表5DMR的业务无地址语音呼叫是一种特殊的组呼语音业务，它使用一组预定义的目标地址作为组呼地址码，从而方便了动态重组。开放语音信道业务（OVCM）允许目标地址用户之外的其它用户监听和参与到呼叫之中，OVCM由呼叫发起方决定，且只能在组呼和单呼中应用，在无地址语音呼叫、全呼、全双工语音呼叫、外网呼叫和数据业务中，不能使用OVCM业务。三、发展我国专业数字对讲机的思考1、帧结构和信道工作方式目前，我国的模拟专业对讲机大多工作在同频单工工作方式，为了更好的与之共存，数字对讲机最好也工作在同频方式，DMR中的单频直通模式是应用最广泛的一种通信方式。但是，单频直通模式（见2.3.1）的三种使用方式存在以下一些问题：方式1：可以支持时分双工通信，但从专业通信的角度考虑，是否需要双工通信是一个问号，另外，这种时分双工通信对定时的要求非常严格，能否在不同传播时延环境下，收发双方快速可靠的建立定时同步也是一个未知数。方式2：是目前最常用的使用方式，但这种方式相当于在12.5kHz的带宽上只传输了一路信号，无线资源没有得到充分的利用。方式3：在第二个信道传输反向信道信令，但DMR协议中没有具体规定反向信道信令的内容。如果采用同频转发方式，则可以利用一个信道接收MS的信号，另一个信道转发该信号，以扩大通信距离或减少盲区的影响，与异频转发相比，同频转发可以节省收发设备，降低投资费用。综上所述，笔者认为，虽然DMR的2时隙TDMA帧结构具有支持同频转发的优点，但是，大多数的通信并不需要转发模式，因此，必须寻求更高效的频谱使用方法。2、DMR定时对最大传输距离的影响在所有的时分多址系统中，突发定时对最大传输距离有一定的影响，DMR中有常规突发和RC突发两种，RC突发时长较短，对性能影响不大，下面重点讨论常规突发定时对最大传输距离的影响。DMR允许常规突发有1ms的容差用于传播时延和时钟漂移误差，以防止BS接收机处出现时隙间干扰。MS在发送数据前，首先与BS取得同步，但是，由于传播时延的影响，实际到达时间会发生偏离，而时钟漂移误差将进一步加大这种偏离。理论上，1ms的时延允许MS与BS间的距离达到150km而不会造成时隙间干扰，但是，由于时钟漂移，会使收发两端偏离同步而造成时隙间干扰。因此，必须解决传播时延和时钟漂移之间的矛盾，或者说在MS最大发送时间和MS最大传输距离之间有一个折衷。从电