Communication 版 (精华区)

发信人: Iamhere (灯火阑珊·鬼塚先生), 信区: Communication
标  题: 技术讲座：集群通信系统(4)
发信站: 哈工大紫丁香 (2003年11月16日21:13:51 星期天), 站内信件

第三讲  数字集群通信系统综述 
 

  
3.1 数字集群移动通信系统的特点


    模拟集群移动通信网的主要问题是频率低；所能提供的业务种类受限，也
就是说不能提供高速率数据服务；保密性差，容易被窃听；移动设备成本高，体积
大，网的管理控制存在一定的问题等等。采用数字通信就表现出了数字集群通信的
优缺点。

　

1. 频谱利用率高


    模拟的集群移动通信网可实现频率复用，从而提高了系统容量，但是随着移动
用户数量急剧增长，模拟集群网所能提供的容量已不再能满足用户需求，问题的关
键是模拟集群系统频谱利用率低，模拟调频技术很难进一步压缩已调信号频谱，从
而就限制了频谱利用率的提高。与此相比，数字系统可采用多种技术来提高频谱利
用率，如果用低速语音编码技术，这样在信道间隔不变的情况下就可增加话路，还
可采用高效数字调制解调技术，压缩已调信号带宽，从而提高频谱利用率。另外，
模拟网的多址方式只采用频分多址(FDMA)，即一个载波话路传一路话音。而数字网
的多址方式可采用时分多址(TDMA)和码分多址(CDMA)，即一个载波传多路话音。尽
管每个载波所占频谱较宽，但由于采用了有效的语音编码技术和高效的调制解调技
术，总的看来，数字网的频谱利用率比模拟网的利用率提高很多。数字系统在提高
频谱利用率方面有着不可低估的前景，因为低速语音编码技术和高效数字调制解调
技术仍不断发展着。
    频谱利用率高，可进一步提高集群系统的用户容量。对于集群移动通信来说，
系统容量一直是网的首要问题，所以不断提高系统容量以满足日益增长的移动用户
需求是集群移动系统从模拟网向数字网发展的主要原因之一。




2.信号抗信道衰落的能力提高


    数字无线传输能提高信号抗信道衰落的能力。对于集群移动系统来说，信道衰
落特性是影响无线传输质量的主要原因，须采用各种技术措施加以克服。在模拟无
线传输中主要的抗衰落技术是分集接收，在数字系统中，无线传输的抗衰落技术除
采用分集接收外，还可采用扩频、跳频、交织编码及各种数字信号处理技术。由此
可见，数字无线传输的抗衰落技术比模拟系统要强得多。所以数字网无线传输质量
较高，也就是说数字集群移动通信网比模拟集群移动通信网的话音质量要好。




3.保密性好


    数字集群移动通信网用户信息传输时的保密性好。由于无线电传播是开放的，
容易被窃听，无线网的保密性比有线网差，因此保密性问题长期以来一直是无线通
信系统设计者重点关心的问题。
    在模拟集群系统中，保密问题难以解决。当然模拟系统也可以用一些技术实现
保密传输，如倒频技术或是模／数／模方式，但实现起来成本高、语音质量受影响
。由此，模拟系统保密非常困难。利用目前已经发展成熟的数字加密理论和实用技
术，对数字系统来说，极易实现保密。

    采用数字传输技术，才能真正达到用户信息传输保密的目的。




4.多种业务服务


    数字集群移动通信系统可提供多业务服务。也就是说除数字语音信号外，还可
以传输用户数字、图像信息等。由于网内传输的是统一的数字信号，容易实现与综
合数字业务网ISDN的接口，这就极大的提高了集群网的服务功能。
    在模拟集群网中，虽也可传输数字，但是占用一个模拟话路进行传输的。首先
在基带对数据信息进行数字调制形成基带信号，然后再调制到载波上形成调频信号
进行无线传输，用这种二次调制方式，数据传输速率一般在1200bit／s或是
2400bit／s。这么低的速率远远满足不了用户的要求。在目前，计算机网及各种数
字网已经十分发达，用户的数据服务要求日益增加。




5.网络管理和控制更加有效和灵活


    数字集群移动通信网能实现更加有效、灵活的网络管理与控制。对任何一种通
信系统网络管理与控制都是至关重要的，它影响到是否能有效地实现系统所提供的
各种服务。在模拟集群系统中，管理与控制依靠网内所传输的各种信令来实现，而
模拟集群网的管理与控制信令是以数字信号方式传输的，而网的用户信息是模拟信
号，这种信令方式与信号方式的不一致，增加了网管理与控制的难度。在数字集群
网中，用户话音比特源中插入控制比特是非常容易实现的，即信令和用户信息统一
成数字信号，这种一致性克服模拟网的不足，给数字集群系统带来极大的好处。总
而言之，全数字系统能够实现高质量的网络管理与控制。 




3.2 数字集群通信的关键技术

      集群通信系统数字化的关键技术主要有：数字话音编码，数字调制技术，多
址技术，抗衰落技术等。




1．数字话音编码


    在数字通信中，信息的传输是以数字信号形式进行的，因而在通信的发送端和
接收端，必须相应地将模拟信息转换为数字信号或将数字信号转换成模拟信号。
    在通信系统中使用的模拟信号主要是话音信号和图像信号，信号的转换过程就
是话音编码／话音解码和图像编码／图像解码。 

   在集群移动通信中，使用最多的信息是话音信号，所以话音编码的技术在数字
集群移动通信中有着极其重要的关键作用。话音编码为信源编码，是将模拟话音信
号变成数字信号以便在信道中传输。这是从模拟网到数字网至关重要的一步。高质
量、低速率的话音编码技术与高效率数字调制技术同时为数字集群移动通信网提供
了优于模拟集群移动通信网的系统容量。话音编码方式可直接影响到数字集群移动
通信系统的通信质量、频谱利用率和系统容量。话音编码技术通常分为波形编码、
声源编码和混合编码三类。混合编码能得到较低的比特速率。在众多的低速率压缩
编码中，比如：子带编码SBC、残余激励线性预测编码RELP、自适应比特分配的自
适应预测编码SBC—AB、规则激励长时线性预测编RPE—LTP、多脉冲激励线性预测
编码以及码本线性预测编码CELP等。欧洲GSM选择了RPE—LTP编码方案，码率为
8kb／s；美国和日本的数字蜂窝业选用了矢量和线性预测(VSELP)作为标准的数字
编码方式，VSELP使用4．8kb／s数字信息可提高语音质量。话音编码技术发展多年
，日趋成熟，形成的各种实用技术在各类通信网中得到了广泛应用。


(1) 波形编码
    是将时间域信号直接变换成数字代码，其目的是尽可能精确地再现原来的话音
波形。其基本原理是在时间轴上对模拟话音信号按照一定的速率来抽样，然后将幅
度样本分层量化，并使用代码来表示。解码即将收到的数字序列经过解码和滤波恢
复到原模拟信号。脉冲编起调制(PCM)以及增量调制(AM)和它们的各种改进型均属
于波形编码技术。对于比特速率较高的编码信号(16kb／S一64kb／S)，波形编码技
术能够提供相当好的话音质量，对于低速话音编码信号(16kb／s)，波形编码的话
音质量显著下降。因而，波形编码在对信号带宽要求不太严的通信中得到应用，对
于频率资源相当紧张的移动通信来说，这种编码方式显然不适合。


(2) 声源编码
    又称为参量编码，它是对信源信号在频率域或其它正交变换域提取特征参量，
并把其变换成数字代码进行传输。其反过程为解码，即将收到的数字序列变换后恢
复成特征参量，再依据此特征参量重新建立语音信号。这种编码技术可实现低速率
语音编码，比特速率可压缩2kb／S—4．8kb／S。线性预测编码LPC及其各种改进型
都属参量编码技术。


(3) 混合编码
    是一种近几年提出的新的话音编码技术，它是将波形编码和参量编码相结合而
得到的。以达到波形编码的高质量和参量编码的低速率的优点。规则码激励长期预
测编码RPE—LPT即为混合编码技术。混合编码数字语音信号中包括若干语音特征参
量又包括部分波形编码信息，它可将比特率压缩到4kb／S—16kb／S，其中在8kb／
S—16kb／S内能够达到的话音质量良好，这种编码技术最适于数字移动通信的话音
编码技术。
    在众多的低速率压缩编码中，除上述规则码激励长期预测编码RPE—LTP外，还
有如子带编码SBC、残余激励线性预测编码RELP、自适应比特分配的自适应预测编
码SBC—AB、多脉冲激励线性预测编码以及码本激励线性预测编码CELP等。欧洲
GSM选择了RPE—LTP编码方案，码率为13kb／S；北美DAMPS和日本拟采用CEIP方案
，码率为8kb／S；美国和日本的数字蜂窝业(USDC和JDC)选用了矢量和激励线性预
测(VSElP)为标难的数字编码方式，它使用4.8kb／S数字信息可提供高话音质量。

    在数字通信发展的大力推动之下，话音编码技术的研究开发迅速，提出了许多
编码方案。无论哪一种方案其研究的目标主要有两点：第一是降低话音编码速率，
其二为提高话音质量。前一目的是针对话音质量好但速率高的波形编码，后一目的
是针对速率低但话音质量却较差的声源编码。由此可见，目前研制的符合发展目标
的编码技术为混合编码方案。


     由于无线移动通信的移动信道频率资源十分有限，又考虑到移动信道的衰落
会引起较高信道误比特率，因而编码应要求速率较低并应有较好的抗误码能力。对
于用户来说，应要求较好的话音质量和较短的迟延。归纳起来，移动通信对数字语
言编码的要求有如下几条：
    ·  速率较低，纯编码速率应低于16kb／S。
    ·  在一定编码速率下话音质量应尽可能高。
    ·  编解码时延应短，应控制在几十毫秒之内。
    ·  在强噪声环境中，应具有较好的抗误码性能，从而保证较好的话音质量。

    ·  算法复杂程度适中，应易于大规模电路集成。




2．数字调制技术


    数字调制解调技术是集群移动通信系统中接口的重要组成部分，在不同的小区
半径和应用环境下，移动信道将呈现不同的衰落特性。数字调制技术应用于集群移
动通信需要考虑的因素有：
    ·  在瑞利衰落条件下误码率应尽量低；
    ·  占用频带尽量地窄；
    ·  尽量用高效率的解调技术，以降低移动台的功耗和体积；
    ·  使用的C类放大器失真要小；
    ·  提供高传输速率。
    在给定信道条件下，寻找性能优越的高效调制方式一直是重要的研究课题。数
字移动通信系统有两类调制技术，一是线性调制技术，另一类是恒定包络数字调制
技术，前者如PSK、16QAM，后者如MSK、GMSK等(也称连续相位调制技术)。
    目前国际上选用的数字蜂房系统中的调制解调技术有正交振幅调制(QAM)、正
交相移键控(QPSK)、高斯最小频移键控(QMSK)、四电平频率调制(4L—FM)、锁相环
相移键控(PLL—QPSK)、相关相移键控(COR—PSK)、通用软化频率调制(GTFM)等。
西欧GSM采用GMSK调制技术，北美和日本采用较先进的π／4—QPSK。APCD(联合公
安通信官方机构)和NASTD(国家电信局国防联合会)选择正交相移键控兼容(QPSK—
C)作为项目25数字通信标准的调制技术。QPSK—C频谱效率高并且具有灵活性，它
使用调制技术在12．5kHz带宽的无线信道上发送9．6bps信息，同时提供与未来线
性技术的正向兼容性，这将使系统达到更高的频谱效率。
    美国MOTOROLA新研制生产的800M数字集群移动通信系统，在16QAM调制技术基
础上，自己研发的M16QAM技术。




3．多址方式

   在蜂窝式移动通信系统中，有许多移动用户要同时通过一个基站和其它移动用
户进行通信，因而必须对不同移动用户和基站发出的信号赋予不同的特征，使基站
能从众多移动用户的信号中区分出是哪一个移动用户发来的信号，同时各个移动用
户又能识别出基站发出的信号中哪个是发给自己的信号，解决上述问题的办法就称
为多址技术。
    数字通信系统中采用的多址方式有： 

    . 频分多址(FDMA) 

    . 时分多址(TDMA有窄带TDMA和宽带TDMA) 

    . 码分多址(CDMA)以及 

    .  它们组合而成的混合多址(时分多址／频分多址TDMA／FDMA、码分多址／频
分多址CDMA／FDMA)等。 

    在以往的模拟通信系统一律采用FDMA。TDMA避免了使用价格昂贵的多信道腔体
合并器，便于利用现代大规模集成技术实现低成本的硬件设计，便于实现信道容量
动态分配，提高信道利用率。TDMA的缺点是可实现的载波信道数有限。西欧GSM和
美国较成熟的用户都采用FDMA／TDMA相结合的窄带体制。CDMA因具有更多的优点而
被各国注意。CDMA用于移动信道，可获取分离多经隐分集增益，具有抗信道色散和
抗干扰性能，美国已建立了几个CDMA的试验系统。FCC已验收批准Qualcomm公司生
产的CDMA数字式电话系统的第一批电话机CD—3000。Pactel和Bell公司将提供这项
CDMA数字通信服务。
     频分多址是把通信系统的总频段划分成若干个等间隔的频道(也称信道)分配
给不同的用户使用。这些频道互不交叠，其宽度应能传输一路数字话音信息，而在
相邻频道之间无明显的串扰。图3.1为FDMA通信系统工作示意图。



　 

图3.1 FDMA系统的工作示意图 

　 

    时分多址是把时间分割成周期性的帧，每一帧再分割成若干个时隙(无论帧或
时隙都是互不重叠的)，再根据一定的时隙分配原则，使各个移动台在每帧内只能
按指定的时隙向基站发送信号，在满足定时和同步的条件下，基站可以分别在各时
隙中接收到各移动台的信号而不混扰。同时，基站发向多个移动台的信号都按顺序
安排。在预定的时隙中传输，各移动台只要在指定的时隙内接收，就能在合路的信
号中把发给它的信号区分出来。图3.2为TDMA通信系统工作示意图。


 

图3.2 TDMA通信系统的工作示意图 


TDMA与FDMA比较：
·   TDMA系统的基站只用一部发射机，可以避免象FDMA系统那样因多部不同频率
的发射和同时工作而产生的互调干扰。
·   TDMA系统不存在频率分配问题，对时隙的管理和分配通常要比对频率的管理
与分配简单而经济。所以，TDMA系统更容易进行时隙的动态分配。如果采用话音检
测技术，实现有话音时分配时隙，无话音时不分配时隙，这样还有利于提高系统容
量。因移动台只在指定的时隙中才接收基站发给的信息，因而在一帧的其它时隙中
，可以测量其它基站发送的信号强度，或检测网络系统发送的广播信息和控制信息
，这对于加强通信网络的控制功能和保证移动台的越区切换都有利。
·  TDMA系统必须有精确的定时和同步，保证各移动台发送信号不会在基站发生重
叠或混淆，并且能准确地在指定的时隙中接收基站发给它的信号。同步技术是
TDMA系 统正常工作的重要保证，它也是非常复杂的技术问题。
    码分多址系统中，不同用户传输信息所用的信号不是靠频率不同或时隙不同来
区分，而是用各自不同的编码序列来区分，也可以说是靠信号的不同波形来区分。
CDMA通信系统既不分频道又不分时隙，无论传送何种信息的信道都靠采用不同的码
型来区分。这种信道属于逻辑信 道，逻辑信道无论从频域或者时域来看都是相互
重叠的，也可以说它们均占用相同的频段和时间。


     
3.3 数字集群移动通信的几种典型系统 　

3.3.1 IDEN系统

　

1．系统概述
    美国MOTOROLA公司生产的800M数字集群移动通信系统简称MIRS，在它的产品国
际化后改称IDEN(IntegratedDigitalEnhanced Networks)这个系统是利用先进的M
—16QAM、TDMA、VSELP及越区跟踪等技术，能在25kHz的信道内容纳6个话音信道，
在现有的800MHz模拟集群信道上增容6倍，再加之频率复用技术和蜂窝组网技术，
从而使得有限频点的集群通信网具有大容量、大覆盖区、高保密和高通话清晰度的
特点。该系统具有蜂窝无线电话、调度通信、无线寻呼台及无线数传功能。

  

2  系统介绍

   iDEN系统是摩托罗拉公司最新推出的集数字话音传输为一体的综合数字集群通
信系统，采用TDMA技术，使得在25kHz信道上可以同时传送6路数字话，并可动态分
配带宽。

  

1）  系统结构和设备

     

       图3.3  iDEN的结构图

 

iDEN系统的结构如图3.3所示。其主要设备有运行维护中心(OMC)、移动交换中心
(MSC)、来访位置登记器(VLR)、归属位置登记器(HLR)、短消息业务服务中心(SMS
—SC)、网间互连功能(IWF)、调度应用处理器(DAP)、快速分组交换(MPS)、话音变
码器(XCDR)、基站控制器(BSC)、增强型基站收发信系统(EBTS)、移动台(MS)和数
字交叉联接系统(DACS)等。

    运行维护中心是中央网络设备，执行系统的日常管理，并且为长期的网络工程
系统监控和规划工具提供数据库资料。

 

    移动交换中心是公用电话网(PSTN)与iDEN系统之间的一个接口，是处理iDEN系
统内所有主叫和被叫的移动电话业务的电话交换局。每个MSC为位于某一地理覆盖
区中的移动用户提供服务，整个网络可能有多个MSC 。

    归属位置登记器是一种面向数据库的网络设备，包含系统用户的主数据库。

    来访位置登记器也是一种面向数据库处理的网络设备，临时保存那些漫游于给
定位置区中的移动用户信息，一般都与MSC集成在一起。

    短消息业务服务中心为系统提供短消息服务，藉此可以从几种信息源向移动台
传送长达140个字符的信息。这些信息包括话务员输入的字母数字留言、来自PSTN
的消息以及从相连的语音信箱系统来的语音邮件指示。  

    网间互连功能负责匹配iDEN系统与PSTN间的数据速率，用于支持移动台数据和
传真业务。调度应用处理器控制调度呼叫分配和路由接续。

    快速分组交换处理所有的调度服务功能。在调度服务中，MPS为受DAP控制的基
站提供话音和控制信息的高速分组交换，并为群呼提供语音分组的复制和分发。

    话音变码器将来自PSTN的64kbit／s的PCM语音信号变换为射频接口使用的压缩
声码器格式信号及其相反过程。    

    基站控制器是介于EBTS乃和MSC之间的控制设备。 BSC通过“A”接口给一个或
多个基站以及由它们控制的移动用户提供控制和交换功能，包括过网数据的采集和
准备。

    增强型基站收发信系统由基站中的无线收发信机组、控制设备和天线组组成，
它提供一个覆盖特定地理区域的无线区。由它负责无线链路的格式化、编码、定时
、差错控制、成帧和基站无线电收发。每个基站的EBTS可以为3个扇区服务。EBTS
能支持多路无线频率。

    数字交叉联接系统提供填充和修整功能以便进行干线传输的可用组合带宽的管
理，取代了独立的多路复用器和人工交叉联接。

    移动台是移动用户用来获取系统服务的无线设备和人一机接口。

 

2）  网络中各设备的接口界面

     所有到计费中心和短消息业务中心的接口：RS—232接口；

     基站到操作维护中心的X．25接口：平衡链路接入规程(LAPB)；

     基站到MSC的“A”接口：7号信令的消息传递部分(MTP)和信令接续控制部分
(SCCP)；

     MSC与PSTN的互连规程：采用MF带内信令和7号信令；

     快速分组交换规程：V．35，链路速率为512kbit／s或2048kbit／s；

     经过交叉连接设备到达EBTS位置的多重高速链路：

    --- 支持T1／E1接口

    --- 线路编码

    --- T1接口：B8ZS或AMI

    --- E1接口：HDB3

    ---

     iDEN系统专用E1链路的时隙结构：见图3.4。    

    

    

      图3.4  iDEN系统的时隙结构

3） 系统的性能特点

     多址方式：        TDMA

     信道宽度：        25kHz

     每信道时隙数：    6

     适用频段：        800MHz和1．5GHz

     带宽：            15MHz

     收发双工间隔：    45MHz

     调制方式：        M—16QAM  

     话音编码          4.2kbit/s的VSELP声码器

     信道检错编码：    循环冗余校验码CRC

     信道纠错编码：    多码率格形前向纠错码

     调制信道比特率：  64kbit／s

     支持多业务机制：包括调度、电话互连、电路数据／传真、短消息、分组数
据等业务。 



4）  系统的业务功能

    各类业务功能汇总于表1。

   

　

　

5）  系统的网络管理  

    iDEN系统的网络管理由操作维护中心(OMC)来执行。它支持以下的网络管理应
用功能：

     配置管理

    --- 提供系统关于软件版本和配置数据库的改变控制；

    --- 其它网络设备可以从OMC上下载软件；

    --- 跟踪由OMC管理的实体上正在运行的软件版本；

     差错管理

    --- 允许网络设备人工或自动地退出或恢复服务。从OMC上可以检查网络设备
的状态，能对各种设备进行检测和诊断；

    --- 提供报告和记录告警的装置以提醒OMC处维护人员的注意；

    --- 当某些测量值超出设定值的界限时，OMC将自动发出告警。

     性能管理

    --- 从不同的网络实体收集话务统计；

    --- 将统计数据存在磁盘上供显示和分析用；

    --- OMC操作人员可以选择收集某些统计数据；

    --- 用基站监视器管理和测量位于每一小区基站的射频。

     保密管理

    --- 为网络操作者提供保密环境；

    --- 含有口令和授权数据库来规定每个操作人员的操作权限。

     事件／告警管理

    --- 提供基站和系统的告警和记录功能；

    --- 积累信息给系统操作和维护的设备统计分析。   

  

3   关键技术 

（1）  时分多址TDMA技术

    时分多址是把时间分割成周期性的帧，每一帧再分割成若干个时隙，然后根据
一定的时隙分配原则，使各个移动台在每帧内只能按指定的时隙向基站发送信号，
在满足定时和同步的条件下，基站可以分别在各时隙中接收各移动台的信号而不混
扰。同时，基站发向多个移动台的信号都按顺序安排在预定的时隙中传输，各移动
台只要在指定的时隙内接收，就能在合路的时隙中把发给它的信号区分出来。

    iDEN系统把每个25kHz信道分割为6个时隙，每个时隙占时15ms。在每时隙之始
设置同步码作时隙同步用，采用频分双工方式。

 

（2）  VSELP话音编码技术

    iDEN数字集群系统使用的语音编码技术是先进的矢量和激励线性预测编码技术
(VSELP)。它将30ms的语音作为一个编码子帧，得到126比特的语音编码输出，即信
源编码速率为4．2kbit／s，再加上3．2kbit／s采用多码率格形前向纠错码，形成
7.4kbit／s的数据流，使信号电平在较高或较低的输出情况下，都可改善音频质量
，得到高质量的话音输出信号。在系统覆盖范围的边缘地区，VSELP改善话音信号
的效果更好。

  

（3）  M—16QAM调制技术

    调制技术是数字移动通信系统射频接口的重要组成部分。 iDEN系统采用M—
16QAM调制技术。它是专门为数字集群系统开发的一种调制技术。这种调制方式具
有线性频谱，使25kHz信道能传输64kbit／s的信息。该种调制方式还可以克服时间
扩散所产生的不利影响。

    M—16QAM的基本特征是将传送的信息比特首先分为M(＝4)个并联的频分复用子
信道，然后再经编码变换成为16QAM的信号，同时插入导引和同步信号符号。每个
合成的信息流经过脉冲滤波，与分路载波一起调制，并在频分复用器中与其它的副
载波信号混合，合成的总信号形成M—16QAM信号。 M—16QAM的接收方则执行相反
的操作，分别解调和检测每个信道的标志号，从总的信号中经过检测挑选和时域分
割获得所需的话音或数据信号。

    M—16QAM调制方式有以下特点：

    ·采用线性功率放大器

    ·不需要信道均衡器

    ·有60dB的邻道保护

 


（4）  差错控制技术

    数据在射频信道中传输的误码率要比用电话线传输时高，为了保证数据的准确
传输，必需进行差错控制。方法之一是采用前向纠错(FEC)技术，在译码时自动地
纠正传输中出现的错误；方法之二是选择自动请求重发(ARQ)技术，在某一帧的数
据严重丢失时，用FEC不能重新产生数据，而ARQ能确认没有收到的数据，并要求重
新发送丢失的数据。

    iDEN系统同时采用了这两种方法。对控制或信令信息帧，在有效控制消息之后
，首先根据其特点加上16—29比特的CRC校验码，再采用格形前向纠错码。对语音
或数据信息，则直接采用多码率格形前向纠错码。


  

 4  iDEN系统准备改善的业务  

（1）  优先权队列

iDEN系统把业务分为8个优先等级0— 7，紧急呼叫优先权最高(＝0)，政府部门的
通话群次之(＝1)，然后是私人呼叫／公用事业通话群(＝2)，其它的通话群业务优
先权为4。在现存业务中，电话互连业务的优先权最低(＝5)，见图3.5。



                  图 3.5　

　

    优先权队列允许要求高的调度用户在系统忙时可根据需要分段接入。在基站忙
时，通信信道将根据提供给每一通话群或业务的优先权来排队。

但是，多级优先权仅对调度群呼有效，对私人呼叫、电话互连和电路数据等业务而
言，所有用户具有同样的优先权。

　

（2）分组数据业务

    分组数据业务在每一信道的总速率为6bkit／s—128kbit／s。并将按要求／适
应性来安排带宽，与目前大多数网络的分组数据兼容，而且采用开放的接口。

    为适应128kbit／s的带宽，物理层将采用自适应速率的调制方案，并可动态分
配带宽。而链路层将把数据打包成每15ms包含36—108个字节的帧，并且，每一用
户可根据其带宽占用一个RF信道的1—6个时隙。

 


 （3）  紧急呼叫

    紧急呼叫提供直接的通话群接入，在繁忙的基站上优先权最高。

可以由现存的通话群升级为紧急呼叫。紧急呼叫时，发起者和接收者的终端上都有
相应的指示。

紧急呼叫可由发起者或者特别指定的群体成员来取消，也可以由系统管理者清除。
在取消之前都处于紧急模式。

  

（4）  状态消息

    iDEN系统将为大的繁忙的通信应用提供一个状态消息来提高其调度能力。任意
通话群中的用户都可以发一个状态码(1—255)给现行通话群的调度员，调度员可观
察到发送者的移动台ID和数字状态码或其别名。状态码和发送者ID在调度射频的贴
—232接口传送。

   数字集群无线系统(TETRA)采用欧洲电信标淮协会(ETSI)制定的多功能数字集群
无线电标准，提供集群、非集群具有话音、电路数据、短数据信息、分组数据业务
的直接模式(移动台对移动台)通信。它支持多种附加业务，其中大部分为TETRA所
独有。系统具有兼容性好、开放性好、频谱利用率高和保密功能强等优点，是目前
国际上较为先进、参与生产厂商较多的数字集群标准。

  

3.3.2  TETRA系统


      TETRA标准由ETSI下的RES06分会负责制定，旨在满足集群用户在不断发展环
境中的多种需求。TETRA是ETSI标准化工作中的最新范例，于1995年公布第一个核
心标淮，1998年开始接受商用系统订货，目前已先后制定了3批l00多个标准。
TETRA整套设计规范可提供集群、非集群以及具有话音、电路数据、短数据信息、
分组数据业务的直接模式（移动台对移动台）的通信。TETRA可支持多种附加业务
，其中大部分是TETRA独有的。TETRA系统是一种非常灵活的数字集群标准，它的主
要优点是兼容性好、开放性好、频谱利用率高、保密功能强，是目前国际上制定得
最周密、开放性好、技术最先进、参与生产厂商最多的数字集群标准。 


　

1  TETRA标准族 

    TETRA可看成是TETRA话音十数据(V十D)、TETRA分组数据优化(PDO)和TETRA直
接模式通信(DMO)3个普通标准的集合。所研制的设备可以包含上述一个或多个标准
功能，也可以根据用户的需求对标准进行变通处理，从而使TETRA更加灵活、功能
也更强。此外，还有话音编码器、符合性试验、法律交叉问题、TBR和SIM卡等辅助
性标准。

    (1) TETRA  V十D

    使用25kHz信道的TDMA系统，每射频信道分4个时隙，能同时支持话音、数据和
图像的通信。与单个移动台相结合，可减少阻塞及互调干扰问题，数据传输速率最
高可达28．8kb／s

    (2) TETRA  PDO

使用25kHz信道的TDMA系统，每射频信道分4个时隙，主要面向宽带、高速数据传输
。

TETRA  PDO只能支持数据业务，TETRA V十D则数话兼容。它们的技术规范都基于相
同的物理无线平台(调制相同，工作频率也可以相同)，但物理层实现方式不太一样
，所以不能实现互操作，预计在ISO第3层可实现互操作。

    (3) TETRA DMO

    当移动台处于网络覆盖范围外，或即使在覆盖范围之内，但需要安全通信时，
可采用TETRA DMO方式，实现移动台对移动台的通信。如果终端处于网络覆盖范围
之内，通过入网终端，就可以在ISO第3层上提供集群方式与直通方式的相互转换。


  

2   TETRA的技术体制 

    (1) 主要技术特性

    TETRA系统主要技术特性如下：

信道间隔                25kHz

调制方式                π/4DQPSK

       调制信道比特率      36kb／s

       语音编码速率          4．8kb/s(ACELP)

       接入方式                  TDMA(4个时隙)

       用户数据速率          7．2kb／s(每时隙)

       数据速率可变范围   2．4kb／s~28．8kb/s

        接入协议                  时隙ALOHA

    (2) 集群方式

    TETRA标准支持消息集群、传输集群和准传输集群3种集群方式。

    消息集群是在调度通话期间，控制系统始终给用户分配一条固定的无线信道。
从用户最后一次讲完话并松开PTT开关开始，系统将等待6~10s的“信道保留时间”
后“脱网”，完成消息集群，再将该信道分配给别的通话对使用。若在保留时间内
，用户再次按PTT开关继续通话，则双方仍在该信道上通话(即保持原来的信道分配
)。消息集群采用按需分配方式，频谱利用率不高。

    传输集群是指用户双方以单工或半双工方式工作时，用户按下PTT开关，就占
用一个空闲信道工作。当用户发完第一个消息松开PTT开关时，就有一个“传输完
毕”的信令送到基地台控制器，以指示该信道可再分配给其他用户使用。传输集群
的信道采用动态分配方式，频谱利用率高，但可能导致通话不连续和不完整。

    准传输集群兼顾消息集群和传输集群的优点，缩短了“信道保留时间”(约0．
5---6s)，增加了用户每次发话完毕并松开PTT开关后的时间，使消息不会中断。准
传输集群的信道利用率比传输集群低。

    (3) 频谱资源

    TETRA标准的显著特点是其频率资源的灵活性。频谱范围从VHF的150MHz到UHF
的900MHz，收发频率间隔为10MHz(900MHz时为45MHz)。

    (4) 系统设计规范

    TETRA系统采用大区制设计，参数如下：

    呼叫建立时问    ＜300ms

    邻道功率        —60dBc

    基站RF功率     0．6W~40W

    移动台RF功率    1，3，10，30W

    TETRA系统接收灵敏度(2％BER)：

    移动台    衰落—107dBm，静噪—l12dBm

    固定台    衰落—109dBm，静噪—115dBm

    (5) 网络结构

    TETRA标准对无线电网络的结构没有明确限制，其基础结构只定义了6个规定的
接口标准，用于确保网内操作互联和网络管理。这6个接口分别是无线空中接口、
有线站接口、系统间接口、移动台(包括有线终端)与终端设备间的终端接口、网络
管理接口和直接模式无线电空中接口。

  

3  TETRA系统的业务功能及特点 

    TETRA系统的业务包括基本电信业务和附加业务。其中，根据接入点的不同，
基本电信业务又分为承载业务和电信业务。承载业务提供终端网络接口之间的通信
能力(不包括终端功能)，具有较低层属性的特征(OSI的第l一3层)。电信业务提供
两用户之间相互通信的全部能力(包括终端功能)，除具有较低层的属性外，也具有
较高层的属性(OSI的第4—7层)。附加业务是对承载业务或电信业务的改进或补充
。

  

 4  应用范围

  

    从应用角度看，移动通信可分为公用移动通信网(PLMN)、专用移动通信网
(PMRS)和无线寻呼系统(RPS)3大类。专用移动通信网是指某部门(如公安、铁路、
内河航运、电力系统等)内部使用的移动通信网，可与公用交换电话网(PSTN)或专
用有线交换机(PABX)互联。

    由于TETRA系统可完成话音、电路数据、短数据信息、分组数据业务的通信及
以上业务直接模式(移动台对移动台)的通信，并可支持多种附加业务，所以它在专
用移动通信网中占有重要地位，甚至可为部分公用事业提供服务。

    采用TETRA标准的用户按性质可分为公共安全部门、民用事业部门和军事部门
等，具体包括公众无线网络运营商、紧急服务部门、公众服务部门及运输、公用事
业、制造和石油等行业。

 
   

 

 
 

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