畢業(yè)論文-同頻同播技術(shù)在消防通信中應(yīng)用研究

武警學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目同頻同播技術(shù)在消防通信中應(yīng)用研究學(xué)號姓名系隊(duì)專業(yè)指導(dǎo)教師二〇一〇年五月本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）頁共21頁緒論引言隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的飛速發(fā)展，歷史賦予消防部隊(duì)的任務(wù)從單純的防火滅火向兼有搶險(xiǎn)救援、處理重特大災(zāi)害事故等多功能任務(wù)轉(zhuǎn)變。高層、地下、石油化工火災(zāi)的日益增多，一些重特大火災(zāi)撲救具有大面積、立體性的作戰(zhàn)特點(diǎn)，使無線通信呈現(xiàn)出一些缺陷和不足。城市的現(xiàn)代化建設(shè)的不斷發(fā)展,市區(qū)范圍不斷擴(kuò)大,為了保障消防工作的順利進(jìn)行,根據(jù)《消防通信指揮系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求，消防一級網(wǎng)的覆蓋范圍不應(yīng)小于城市管區(qū)地理面積的80%[1]，而傳統(tǒng)的單點(diǎn)發(fā)射的覆蓋范圍無法擴(kuò)大。與此同時,隨著市內(nèi)的高層建筑越來越多及無線通信的多徑效應(yīng)和陰影效應(yīng),使得目前消防無線通信系統(tǒng)原本能覆蓋的區(qū)域已不能進(jìn)行正常的通信,形成了無線通信的盲區(qū)。解決消防無線通信的覆蓋問題,使消防通信能適應(yīng)現(xiàn)代化城市的發(fā)展要求,已經(jīng)變得迫在眉睫。同頻同播技術(shù)發(fā)展概況同頻同播技術(shù)自出現(xiàn)以來，短時間內(nèi)就得到廣泛應(yīng)用。尤其它所具有的優(yōu)點(diǎn)：如工作頻率一致，頻譜利用率高。移動用戶在跨基站漫游時，移動臺不用越區(qū)切換，不用進(jìn)行位置登記，也不存在“掉話”現(xiàn)象。整個系統(tǒng)不像常規(guī)蜂窩小區(qū)通信那樣需要復(fù)雜的信令系統(tǒng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較簡練，組網(wǎng)拆網(wǎng)靈活等，使得其在消防部隊(duì)的應(yīng)用前景頗為廣闊。論文的選題背景火災(zāi)是一種常見的災(zāi)害，嚴(yán)重威脅著人類的生命和財(cái)產(chǎn)安全，近年來我國火災(zāi)發(fā)生的數(shù)量和造成的破壞很大，每次火災(zāi)都造成巨大的損失，對國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成巨大的威脅。在總結(jié)火災(zāi)經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)時，我們會發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場通信不暢的問題已成為一個不可忽視的重要因素。消防部隊(duì)現(xiàn)有的無線通信系統(tǒng)不能很好的滿足城市大范圍的聯(lián)合作戰(zhàn)的需求，也不利于消防部隊(duì)的應(yīng)急指揮調(diào)度，不能很好地滿足現(xiàn)代消防作戰(zhàn)的要求。隨著城市規(guī)模日益擴(kuò)大，通信范圍越來越廣，目前有限的頻率資源變得日益緊張，所以現(xiàn)在普遍要求合理地利用頻率資源?！巴l同播網(wǎng)”是近年來興起的一種新型組網(wǎng)方式，可以有效地提高通信覆蓋范圍，合理配置頻率資源，解決城市大范圍的聯(lián)合作戰(zhàn)的難題，滿足消防部隊(duì)作戰(zhàn)現(xiàn)場通信的要求[2]。消防通信中存在的問題消防通信技術(shù)相對落后在無線通信中的技術(shù)落后表現(xiàn)在兩個方面，一是系統(tǒng)體制的落后，二是系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備技術(shù)的落后。從系統(tǒng)體制來講，消防部隊(duì)目前采用的通信系統(tǒng)多為常規(guī)通信，即利用全國公安消防部隊(duì)無線通信使用的350MHz頻段，建立自己的通信系統(tǒng)，只有少數(shù)城市(如北京、沈陽、重慶等大城市)加入當(dāng)?shù)卣?wù)網(wǎng)系統(tǒng)，而常規(guī)系統(tǒng)與集群系統(tǒng)相比有許多不足。設(shè)備技術(shù)的落后主要表現(xiàn)在通信機(jī)在對信號的接收、處理、傳輸?shù)冗^程中采用的技術(shù)落后，從而影響了通信的質(zhì)量和效率。對于消防有線通信，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)城市主干線多采用光纖傳輸電話和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，基本能保證通信需求，欠發(fā)達(dá)地區(qū)只能保證基本的電話通信，對一些視頻數(shù)據(jù)的傳輸在技術(shù)上難以達(dá)到要求。消防通信頻率資源嚴(yán)重不足隨著現(xiàn)代城市規(guī)模擴(kuò)大，通訊范圍要求越來越廣，頻譜資源變得日益緊張所以現(xiàn)在普遍要求合理地利用頻率資源[3]。在消防無線通信系統(tǒng)中，通信頻率資源是通信系統(tǒng)發(fā)揮作用必不可少的條件。目前，全國公安消防部隊(duì)無線通信使用的頻率為350MHz頻段，盡管消防部門有自己的專用頻點(diǎn)，但數(shù)量有限，特別是隨著獨(dú)立執(zhí)勤中隊(duì)的增多，頻率資源越顯匱乏，很難滿足實(shí)戰(zhàn)的需要，不能滿足各中隊(duì)享有自己專用頻點(diǎn)的要求，尤其是災(zāi)害現(xiàn)場大，進(jìn)行大規(guī)模聯(lián)合作戰(zhàn)的場合，凸顯頻率的不足，經(jīng)常造成同頻干擾。例如長沙支隊(duì)，現(xiàn)有消防中隊(duì)18個，而全國公安消防部隊(duì)無線通信使用的350MHz頻段僅有6個信道，3個單頻信道和3個雙頻信道，其中作為全國消防聯(lián)絡(luò)就占用1個雙頻信道和1個單頻信道，剩余的信道很難滿足大型災(zāi)害現(xiàn)場的聯(lián)合作戰(zhàn)[4]。使用一個基站完成通信網(wǎng)絡(luò)的弊端消防部隊(duì)已經(jīng)建立并廣泛投入使用的350MHz無線通信常規(guī)網(wǎng)，限于當(dāng)時的通信技術(shù)水平，在通信組網(wǎng)時，通常選擇城市的中心地帶，利用高塔或建筑物的高度架設(shè)天線、安裝基站，用一點(diǎn)來完成本地覆蓋[5]。但隨著城市現(xiàn)代化建設(shè)的不斷發(fā)展，市區(qū)范圍不斷擴(kuò)大，在使用350MHz無線通信常規(guī)網(wǎng)時，主要暴露出一下問題：（1）信號容易受高層建筑物的影響而產(chǎn)生多徑干擾，而這種建筑越來越多，使接收效果不斷惡化。（2）靠一個制高點(diǎn)設(shè)立一個基站不能實(shí)現(xiàn)良好可靠的無線通信，高層建筑對高段無線電波有明顯的阻礙作用產(chǎn)生陰影效應(yīng)。（3）單個基站雖然處于較高的地點(diǎn)，但隨著距離的加大，場強(qiáng)將迅速減弱。當(dāng)移動臺附近有較強(qiáng)的無線電場時，特別是大功率無線尋呼發(fā)射機(jī)，弱信號可能被屏蔽，從而造成通信中斷。隨著城市的現(xiàn)代化建設(shè)的不斷發(fā)展，市區(qū)范圍不斷擴(kuò)大，為了保障消防工作的順利進(jìn)行，要求城市消防無線通信網(wǎng)能覆蓋更大的范圍，而傳統(tǒng)的單點(diǎn)發(fā)射的覆蓋范圍無法擴(kuò)大。與此同時，隨著市內(nèi)的高樓越來越多及無線通信的多徑效應(yīng)和陰影效應(yīng)，使得目前消防無線通信系統(tǒng)原本能覆蓋的區(qū)域已不能進(jìn)行正常的通信，形成了無線通信的盲區(qū)。解決消防無線通信的覆蓋問題，使消防通信能適應(yīng)現(xiàn)代化城市的發(fā)展要求，已經(jīng)變得迫在眉睫[6]。同頻同播技術(shù)概述同頻同播技術(shù)產(chǎn)生的背景現(xiàn)代城市規(guī)模日益擴(kuò)大，通訊范圍要求越來越廣，而窄帶頻譜資源又日益緊張，所以現(xiàn)在普遍要求合理地利用頻率資源?！巴l同播”方式是近來新起的一種組網(wǎng)方式，可以有效地提高通訊覆蓋范圍。對于絕大多數(shù)中小型城市來說，有三、四個基站的網(wǎng)絡(luò)足以覆蓋整個城市。一個基站一對頻點(diǎn)，就實(shí)現(xiàn)了全網(wǎng)同播，大大節(jié)約了組網(wǎng)設(shè)備投資，更重要的是節(jié)約了寶貴的頻率資源。此外同播系統(tǒng)還可以解決實(shí)際通信上行信號功率小(1-5W)問題，適于組建大面積同頻同播區(qū)，適合用于現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)改造，也可用于公路狹長通信要求。特別是解決在地域范圍廣或地形復(fù)雜條件下無線通信過程中所存在的問題，為提高快速反應(yīng)能力、高效的統(tǒng)一調(diào)度指揮，提供快捷、方便、性能可靠的無線通信系統(tǒng)。同頻同播技術(shù)的應(yīng)用范圍同播系統(tǒng)一般采用有線及無線鏈路連接方式，通常為模擬信號調(diào)制及傳輸，具有價格成本低、使用靈活、安全可靠的特點(diǎn)。如用于要求較高的場合，可加入語音數(shù)字化單元對話音進(jìn)行壓縮編碼和加密，同時可使用GPS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)話音廣播的完全同步功能，進(jìn)一步提升系統(tǒng)性能。因此，同播系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于專網(wǎng)調(diào)度場合，如公安，能源，消防等專用網(wǎng)絡(luò)體系中的語音廣播及調(diào)度指揮。如公安警務(wù)人員進(jìn)行聯(lián)合抓捕行動時，就需要實(shí)現(xiàn)同播，即組呼功能，而同播系統(tǒng)正好可以滿足這樣的要求。此外，在各個公司和企業(yè)內(nèi)部安裝同播系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)安全，保密，可靠的交互廣播及指揮工作[7]。同頻同播系統(tǒng)工作原理同頻同播系統(tǒng)就是在一個區(qū)域內(nèi)建立多個同頻基站，并利用鏈路將這些基站聯(lián)接起來。鏈路可以選擇無線方式或有線方式。每個基站負(fù)責(zé)一定范圍的覆蓋。這樣，利用多個同頻基站和鏈路連接就可實(shí)現(xiàn)大范圍的同播覆蓋目的。如圖3.1所示為一個簡單的同頻同播系統(tǒng)。圖3.1簡單同頻同播系統(tǒng)示意圖圖3.1中的同頻同播系統(tǒng)由三個同播站、一個鏈路站和若干手持機(jī)構(gòu)成。每一個同播站覆蓋一個小區(qū)，鏈路站用于將所有同播站連接起來。該系統(tǒng)使用的頻率資源介紹如下：手持機(jī)與同播站之間使用上行頻率350MHz、下行頻率360MHz進(jìn)行通信；同播站與鏈路站之間使用上行頻率為450MHz、下行頻率為460MHz進(jìn)行通信。該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具體工作情況如下：假設(shè)手持機(jī)A按下PTT按鈕要求通話，手持機(jī)通過頻率350MHz的上行線路向覆蓋本小區(qū)的同播站1發(fā)送申請信號。同播站1接收到申請信號后，認(rèn)定本小區(qū)內(nèi)有手持機(jī)要求通話，此時它將采用450MHz頻率向鏈路站發(fā)送申請同播的信號。鏈路站接收到該信號后，通過460MHz的下行線路通知同頻同播網(wǎng)中的其他同播站（圖3.1中的同播站2、同播站3）。其他同播站接收到來自鏈路站的通知信號后，轉(zhuǎn)入同播接收狀態(tài)。至此，同播通話的鏈路已經(jīng)建立。當(dāng)手持機(jī)A開始講話時，鏈路站僅作為話音信號的轉(zhuǎn)發(fā)站，將來自同播站1的話音信號采用460MHz的頻率向下轉(zhuǎn)發(fā)。同播站2和同播站3接收到來自鏈路站的轉(zhuǎn)發(fā)信號后，通過360MHz的下行鏈路向各自小區(qū)內(nèi)的手持機(jī)B、C、D、E等廣播手持機(jī)A的話音信號。這樣，該區(qū)域內(nèi)的所有手持機(jī)均可以收到來自手持機(jī)A的話音，從而實(shí)現(xiàn)同頻同播功能[8]。鏈路選擇在無線同頻同播網(wǎng)的設(shè)計(jì)中,移動臺與同播站之間的話音通信使用350MHz頻段中的消防專用頻點(diǎn),而同播站與鏈路基站間的通信鏈路有三種方式。采用350MHz無線模擬鏈路。采用350MHz模擬鏈路可方便的利用消防現(xiàn)有的頻率,由于消防部隊(duì)自身的頻率資源非常有限,350MHz頻段存在一定程度的干擾,而該系統(tǒng)對鏈路的傳輸質(zhì)量要求較高,這樣就使系統(tǒng)工作的準(zhǔn)確性受到一定的限制。而且若使用模擬鏈路將使得系統(tǒng)在話音質(zhì)量、數(shù)據(jù)傳輸以及系統(tǒng)擴(kuò)展方面受到限制,但采用350MHz作無線鏈路的造價低。筆者認(rèn)為在資金有限且作為鏈路的頻點(diǎn)干擾較小的情況下,可以采用350MHz無線模擬鏈路。采用2.4GHz～5.7GHz無線數(shù)字?jǐn)U頻微波。此頻段屬于開放頻段,數(shù)字?jǐn)U頻微波可提供較寬的鏈路帶寬,且設(shè)備通用性好。采用2.4GHz～5.7GHz無線數(shù)字?jǐn)U頻作為同播系統(tǒng)的鏈路,系統(tǒng)在話音質(zhì)量、數(shù)據(jù)傳輸、圖像傳輸以及系統(tǒng)擴(kuò)展方面都不會受到限制,是一種理想的無線鏈路方案。但因?yàn)槭褂玫氖情_放頻段,所以干擾相對較大,專業(yè)組網(wǎng)不太適合用這種方式。有線數(shù)字鏈路有線數(shù)字鏈路具有方便、可靠、傳輸帶寬大等特點(diǎn)。因此,在無線通信系統(tǒng)組網(wǎng)中,應(yīng)盡量采用有線鏈路。系統(tǒng)可采用光纖有線數(shù)字鏈路組網(wǎng),這將使GPS同播系統(tǒng)變得更加完善。但由于光纖鏈路的租用費(fèi)用較高且必須長期投入,此方式只有在資金允許且對話音質(zhì)量要求較高的情況下采用[6]。同頻同播技術(shù)可行性如果簡單地安裝多個基站以期達(dá)到同播網(wǎng)的目的，那么各個基站之間的重疊區(qū)將會產(chǎn)生同頻干擾，如圖3.1所示，假設(shè)A、B兩個同頻基站同時工作，在兩區(qū)等強(qiáng)線附近將出現(xiàn)干擾盲區(qū)和干擾嘯叫區(qū)。嚴(yán)重時一個基站將成為另一個基站的干擾臺，其結(jié)果可能是多個基站的效果還不及單個基站的效果。所以同頻同播技術(shù)要解決的問題是重疊區(qū)的話音質(zhì)量問題。圖3.1未使用同頻同播技術(shù)是疊加區(qū)存在的干擾盲區(qū)和干擾嘯叫區(qū)而圖3.2中，采用了同頻同播技術(shù)，A、B兩個同頻基站的頻率和信號完全一致，就不會存在圖2-1中那樣的干擾盲區(qū)和干擾嘯叫區(qū)，兩個工作區(qū)域不存在邊界問題，僅僅是擴(kuò)大了應(yīng)用范圍[9]。圖3.2采用同頻同播技術(shù)時重疊區(qū)不存在同頻干擾問題同頻同播技術(shù)需滿足的基本條件建立同播系統(tǒng)必須嚴(yán)格按照同播相關(guān)技術(shù)，否則可能事與愿違。如果簡單地安裝多個基站以期達(dá)到同播目的，那么各基站間的重疊區(qū)將會產(chǎn)生同頻干擾[10]。要實(shí)現(xiàn)同播系統(tǒng)交界區(qū)良好的通話質(zhì)量，達(dá)到圖3.2中所示的效果必須滿足下列三個基本條件：第一、各區(qū)基站發(fā)射調(diào)制音頻波形要求基本一致（包括幅度與形態(tài)）第二、各區(qū)基站發(fā)射音頻延時量要求基本一致；第三、各區(qū)基站發(fā)射頻率必須一致。如果不滿足第一條件，交界區(qū)將會產(chǎn)生話音失真。如曲線圖3.3所示。引起的干擾與兩個載波場強(qiáng)比成反比，等強(qiáng)區(qū)的差拍信號幅度最大。例如，在等強(qiáng)區(qū)附近（E1/E2=0dB），通訊效果達(dá)到4級水平。圖3.3不滿足第一條件時的話音干擾曲線其中，m1，m2：兩放射信號間的調(diào)制系數(shù)；E1，E2：移動臺接收兩信號之間的載波場強(qiáng)。如果不滿足第二條件，交界區(qū)將產(chǎn)生話音失真和嘯叫聲。性能分析曲線如圖3.4所示。引起的干擾同樣與兩個載波場強(qiáng)比成反比。例如，在等強(qiáng)區(qū)附近（E1/E2=0dB），調(diào)制信號的延時差為100μS，通訊效果只達(dá)到2級水平；當(dāng)E1/E2=5dB，延時差為100μS，通訊效果達(dá)到3級水平。圖3.4不滿足第二條件時的話音干擾曲線其中，E1，E2：移動臺接收兩信號間的載波場強(qiáng)；T：移動臺接收兩信號間的調(diào)變信號時間差值。如果不滿足第三條件，交界區(qū)將會產(chǎn)生話音失真。當(dāng)兩個載波疊加式，如果音頻調(diào)制信號相同但載波有偏差，接收機(jī)將收到到音頻與差拍的疊加信號（嘯叫聲），差拍頻率等于兩個載波頻率差，差拍信號幅度與兩個載波場強(qiáng)比成反比，等強(qiáng)區(qū)的差拍信號幅度最大[8]。分析波形如圖3.5所示：圖3.5不滿足第三條件時的話音干擾曲線滿足同頻同播系統(tǒng)的技術(shù)要求為滿足上述三個條件，實(shí)現(xiàn)同頻同播必須解決好同頻同播發(fā)射技術(shù)、音頻相位同步技術(shù)和接收判選技術(shù)。3.5.2.1同播基站發(fā)射頻率的同步。若使用頻率穩(wěn)定度高的發(fā)射機(jī)，頻率穩(wěn)定度可達(dá)到+/-2ppm基本達(dá)到頻率同步的要求。對于傳統(tǒng)常規(guī)發(fā)射臺載頻頻率穩(wěn)定度較差，對于360MHz的頻率可以產(chǎn)生+/-720ppm的載頻頻率誤差，當(dāng)兩個載波同時進(jìn)入移動臺接收機(jī)時，由于接收機(jī)的混頻作用可產(chǎn)生最大1440Hz的差拍干擾信號，將會嚴(yán)重影響通話效果?？梢酝ㄟ^GPS接收機(jī)，利用衛(wèi)星GPS提供的高精度基準(zhǔn)時鐘鎖定同播基站發(fā)射機(jī)發(fā)射頻率，保證各個同播基站發(fā)射頻率穩(wěn)定度控制在+/-0.01ppm內(nèi)，使同頻載波產(chǎn)生的差拍頻率落在接收機(jī)音頻通帶之外。3.5.2.2音頻相位的同步。由于鏈路基站的輸出話音信號通過不同的同播基站的發(fā)射機(jī)傳送到手持電臺，由于不同路徑延時的影響，因此在重疊區(qū)內(nèi)的移動臺收到的音頻信號存在相位差?？刹捎眯l(wèi)星GPS提供的高精度標(biāo)準(zhǔn)時間作為基準(zhǔn)，調(diào)整各個發(fā)射機(jī)的發(fā)射音頻信號的延時，保證重疊區(qū)的音頻信號同相。3.5.2.3接收信號的判選?；疽话惆l(fā)射功率較大(20-40W)，架設(shè)位置也較高，而移動臺(特別是手持機(jī))發(fā)射功率較小，所以往往在離基站較遠(yuǎn)或在死角位置下，移動臺能夠收到基站的強(qiáng)信號，但基站收到移動臺的確是弱信號，甚至收不到信號，使得與對方移動臺的通訊中斷。需要在覆蓋區(qū)內(nèi)設(shè)置多個接收點(diǎn)，并保證在覆蓋區(qū)域內(nèi)移動臺發(fā)射的信號能夠達(dá)到基站接收機(jī)。由于可能有多個基站接收機(jī)同時收到移動臺信號，而且各個接收機(jī)接收的信號質(zhì)量各不相同。因此，同播基站必須將接收到的信號的場強(qiáng)數(shù)據(jù)通過鏈路機(jī)送到鏈路中心站進(jìn)行判選，根據(jù)各路信號的質(zhì)量，選出一個較好的信號輸出，再送到各同播基站的發(fā)射機(jī)發(fā)射，從而保證另一方移動臺收到的話音是清晰的[11]。衡量話音質(zhì)量好壞的標(biāo)準(zhǔn)是信噪比，信噪比=信號/噪聲。如A接收機(jī)接收的話音信噪比為35dB(按CCTIT建議，此時話音質(zhì)量大于4分)。，B接收機(jī)接收的話音信噪比為15dB(按CCTIT建議，此時話音質(zhì)量接近2分，達(dá)到了不可接受的話音程度)。，這里F1和F2為噪聲系數(shù)。根據(jù)噪聲理論，如果把兩路語音信號簡單的疊加，合成后的噪聲與信號的比為：換算成信噪比為14dB，也就是說疊加后的話音質(zhì)量比原來的每一個都差。如果單獨(dú)選擇任意一路接入就不能保證每次都取到好的話音信號。因此一定要在多路接收信號中做優(yōu)選，始終將信噪比最好的信號作為轉(zhuǎn)發(fā)的源信號。具體的示意圖如圖3.6、圖3.7所示。其中，圖3.6為無判選時的示意圖，當(dāng)A用戶發(fā)出呼叫時，同播基站1和同播基站2同時收到信號，假如同播站1收到的信號好而同播站2收到的信號差而且系統(tǒng)不具備判選能力，此時同播站1將好的接收信號350MHz轉(zhuǎn)發(fā)為360MHz，其覆蓋區(qū)話音質(zhì)量好。而同播站2轉(zhuǎn)發(fā)差的接收信號，其覆蓋區(qū)話音質(zhì)量差。同播站1和同播站2收到用戶信號的同時將向鏈路站轉(zhuǎn)發(fā)信號450MHz，假如鏈路站與同播站2的距離近，鏈路站所收到的信號450MHz將與同播站2的信號一樣差，此時，同播站3收到差的鏈路信號460MHz并發(fā)射為360MHz的信號，其覆蓋區(qū)的通話質(zhì)量也同樣會差。最終結(jié)果是除了同播站1主覆蓋區(qū)信號良好外，其它地區(qū)包括：同播站2和同播站3覆蓋區(qū)、各個同播交界區(qū)都將會出現(xiàn)差的通話質(zhì)量。圖3.6同播系統(tǒng)信號流程（無判選功能）圖3.7同播系統(tǒng)信號流程（有判選功能）當(dāng)系統(tǒng)具備判選功能，如圖3.7所示，同播站1收到A信號后轉(zhuǎn)發(fā)為用戶頻(360MHz)，并同時向鏈路站基站轉(zhuǎn)發(fā)(450MHz)。同播站2雖然可以接受到A信號，但通過與系統(tǒng)的協(xié)調(diào)和判斷，同播站2會拒絕接收差的用戶信號并轉(zhuǎn)為接收鏈路模式。此時，鏈路基站只接收同播站1發(fā)來的鏈路信號（質(zhì)量好）后轉(zhuǎn)發(fā)(460MHz)，同播站2和同播站3將轉(zhuǎn)發(fā)鏈路基站送來的信號至用戶頻(360MHz)，從而使各同播區(qū)將以最好的信號進(jìn)行覆蓋[6]。同頻同播網(wǎng)在消防通信指揮中的應(yīng)用優(yōu)勢與目前消防無線通信指揮中常用的幾種系統(tǒng)相比較，同頻同播網(wǎng)具有以下優(yōu)勢：3.5.3.1同頻同播網(wǎng)是在常規(guī)中轉(zhuǎn)技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，該系統(tǒng)不需要撥號和聯(lián)通等待時間，也不存在系統(tǒng)繁忙無法接入的問題。即按即講，一呼就通的快捷性，非常適用于消防搶險(xiǎn)救援的特殊戰(zhàn)術(shù)需求。3.5.3.2由于有效地解決了同頻干擾問題，該系統(tǒng)可以最大限度地滿足消防通信的大面積覆蓋需求。只要鏈路臺可以覆蓋的地方，均可以架設(shè)同播臺，實(shí)現(xiàn)對該地域的覆蓋。因此，系統(tǒng)不但可消除通信的盲區(qū)，還可為新增業(yè)務(wù)區(qū)域的擴(kuò)展，留下充分的余地。3.5.3.3由于智能監(jiān)控技術(shù)的運(yùn)用，可實(shí)現(xiàn)對基站基本工作狀態(tài)(包括電流、電壓、溫度、鎖頻狀態(tài)等)24h不間斷的監(jiān)控，為系統(tǒng)各基站的穩(wěn)定運(yùn)行提供最基本的保障。3.5.3.4該網(wǎng)絡(luò)具有智能型基站，通過遙控方式，可使其在進(jìn)網(wǎng)和脫網(wǎng)之間進(jìn)行快捷的轉(zhuǎn)換。該方式可為組網(wǎng)提供充分的靈活性。3.5.3.5網(wǎng)絡(luò)建設(shè)費(fèi)用低廉。網(wǎng)絡(luò)具有常規(guī)中轉(zhuǎn)系統(tǒng)的基本特性，建網(wǎng)后原有常規(guī)的手持機(jī)、基地臺、車載臺均可沿用[12]。同頻同播網(wǎng)在寧夏消防總隊(duì)的應(yīng)用實(shí)例網(wǎng)絡(luò)建設(shè)基本情況寧夏全區(qū)消防無線通信網(wǎng)將由兩大部分組成，1、同頻同播網(wǎng)，2、總隊(duì)及支隊(duì)調(diào)度平臺。整體設(shè)備框架依靠同播網(wǎng)組成，在5個地市分別建設(shè)同頻同播網(wǎng)用于消防日常通信的主要覆蓋。25個基站組建地市同播網(wǎng)絡(luò)，各個同播網(wǎng)絡(luò)通過TS-2606IP互聯(lián)系統(tǒng)進(jìn)行互聯(lián)，接入到區(qū)總隊(duì)聯(lián)網(wǎng)控制中心。對于同播網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，銀川、石嘴山、中衛(wèi)全部采用有線同播方式，由于固原大羅山與吳忠六盤山由于沒有2M有線鏈路，因此這兩處基站只能采用無線鏈路方式。同頻同播系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如下圖所示： 圖4.1全自治區(qū)消防同播通信網(wǎng)全自治區(qū)消防同播通信網(wǎng)以同播系統(tǒng)作為基站，分地市在各支隊(duì)，各縣中隊(duì)建設(shè)同播覆蓋所用基站，所有有線鏈路基站通過2M鏈路與區(qū)廳的DXC時隙交換設(shè)備相聯(lián)接，實(shí)現(xiàn)信號的匯集，由區(qū)廳的控制中心設(shè)備管理。在固原、吳忠市建設(shè)同頻同播系統(tǒng)，各同播基站采用無線方式接入到同頻同播中心鏈路站，中心鏈路站接入到區(qū)消防總隊(duì)，實(shí)現(xiàn)有線同播網(wǎng)絡(luò)與同頻同播網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通。各地建設(shè)情況寧夏現(xiàn)有五個市，本次建設(shè)將按照5個地市開展?，F(xiàn)有的五個地市為銀川市、石嘴山市、吳忠市、中衛(wèi)市、固原市。根據(jù)各地消防支隊(duì)的分布情況及重點(diǎn)消防保障的地區(qū)，在5個地區(qū)建設(shè)同播基站。銀川市銀川支隊(duì)基站將建設(shè)在支隊(duì)大樓10樓頂，覆蓋范圍兼顧了銀川市的西夏區(qū)、金鳳區(qū)和興慶區(qū)，銀川支隊(duì)大樓新建一個站點(diǎn)即可覆蓋銀川市區(qū)內(nèi)大部分地區(qū)；另外，本次建設(shè)將在賀蘭中隊(duì)、永寧中隊(duì)、靈武中隊(duì)、寧東四個地點(diǎn)建同播基站。銀川本次共建設(shè)5個同播基站，鏈路結(jié)構(gòu)全為有線方式。圖4.2銀川市同播基站分布圖石嘴山市石嘴山支隊(duì)將在一中隊(duì)大樓5樓樓頂，建設(shè)一個同播基站，并對惠農(nóng)、平羅、沙湖旅游區(qū)建設(shè)同播基站?；救客ㄟ^有線2M數(shù)據(jù)鏈路與區(qū)廳中心互聯(lián)。石嘴山本次共建設(shè)4個同播基站，鏈路結(jié)構(gòu)為有線2M鏈路方式。圖4.3石嘴山市同播基站分布圖吳忠市吳忠支隊(duì)現(xiàn)有大樓的5樓樓頂擁有鐵塔一座，本次市區(qū)的同播站點(diǎn)將選擇在這個地方將設(shè)。除市區(qū)以外，同心、鹽池、紅寺堡、大羅山、青銅峽均建設(shè)同播基站。大羅山基站由于地勢高，是較好的覆蓋點(diǎn)，但該點(diǎn)沒有2M有線鏈路聯(lián)接，因此，本次需要選擇附近的紅寺堡作為無線鏈路基站，實(shí)現(xiàn)大羅山無線鏈路接入全區(qū)消防網(wǎng)。吳忠市共建6個基站，其中大羅山等5個基站為無線鏈路基站，對應(yīng)的紅寺堡也為無線鏈路站，同時配備有線2M鏈路。圖4.4吳忠市同播基站分布圖中衛(wèi)市中衛(wèi)消防支隊(duì)主要有市支隊(duì)基站、中寧基站及海原基站三個地點(diǎn)。市消防支隊(duì)可選擇支隊(duì)大樓6樓樓頂作為建站點(diǎn)，可基本將市區(qū)內(nèi)覆蓋。中衛(wèi)共建設(shè)3套同播基站，各同播站點(diǎn)通過有線的方式與全區(qū)同播網(wǎng)互聯(lián)。圖4.5中衛(wèi)市同播基站分布圖固原市固原將在中隊(duì)大樓的5樓樓頂架設(shè)同播基站，而本次的同播建站，將對之前并未覆蓋到的，彭陽、西吉、隆德、涇原、六盤山等地都各新建一個站點(diǎn)用于覆蓋這些地方。同時六盤山站點(diǎn)與固原中心僅有25公里的直線距離，因此可以將固原的基站改為有無線混合的站點(diǎn)，提供六盤山接入全區(qū)消防的接口。圖4.6固原市同播基站分布圖同播網(wǎng)絡(luò)可實(shí)現(xiàn)的功能調(diào)度單個支隊(duì)網(wǎng)絡(luò)調(diào)度臺可以選擇調(diào)度權(quán)限內(nèi)的任意一個支隊(duì)同播網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)出現(xiàn)緊急事件時，調(diào)度臺可以通過IP網(wǎng)絡(luò)調(diào)度系統(tǒng)內(nèi)任意一個支隊(duì)同播網(wǎng)絡(luò)。調(diào)度多個網(wǎng)絡(luò)調(diào)度臺可以選擇調(diào)度權(quán)限內(nèi)的多個支隊(duì)同播網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)出現(xiàn)緊急事件需要幾個支隊(duì)協(xié)同處理時，調(diào)度臺可以將調(diào)度權(quán)限內(nèi)的多個支隊(duì)同播網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)起來實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一調(diào)度。調(diào)度所有支隊(duì)調(diào)度臺可以同時調(diào)度權(quán)限內(nèi)的所有支隊(duì)，從而將所有支隊(duì)組成統(tǒng)一通信網(wǎng)絡(luò)。支隊(duì)之間互通系統(tǒng)賦予每個支隊(duì)唯一的呼叫號碼，系統(tǒng)支持對講機(jī)撥號（DTMF）呼叫相應(yīng)支隊(duì)對講機(jī)，實(shí)現(xiàn)跨支隊(duì)對講機(jī)的互聯(lián)互通。對講機(jī)呼叫調(diào)度臺系統(tǒng)支持對講機(jī)呼叫調(diào)度臺，對講機(jī)按報(bào)警鍵（報(bào)警按鍵預(yù)先設(shè)置本地調(diào)度臺號碼）或撥號呼叫本地調(diào)度臺。監(jiān)聽和錄音調(diào)度臺可以對網(wǎng)內(nèi)任意基站的通話進(jìn)行監(jiān)聽和錄音，并提供對錄音文件的檢索和放音等操作PTTID碼調(diào)度臺實(shí)時顯示通話終端PTTID。遙斃、激活、檢查是否開機(jī)調(diào)度臺通過HDC2400信令可以對網(wǎng)內(nèi)的終端進(jìn)行遙斃、激活和檢查是否開機(jī)的操作。同頻同播技術(shù)存在的不足同頻同播網(wǎng)擴(kuò)大了警用無線通信覆蓋面，基本解決了同頻干擾問題，滿足了實(shí)際需要，具有投資少、見效快的優(yōu)點(diǎn)。但也有其不足之處[14]。受干擾因素增多無線電干擾指在射頻頻段內(nèi)，可能對有用信號造成損害的無用信號或電磁騷擾。它可能對無線電通信系統(tǒng)的接收產(chǎn)生影響，如性能下降、誤解或信息丟失。無線電干擾通常分為自然干擾和人為干擾兩大類。自然干擾來源于自然現(xiàn)象，是不可控制的。主要有太陽干擾、宇宙干擾等。人為干擾來源于機(jī)器或其他人工裝置。是可控制的。人為干擾又可區(qū)分為無線電設(shè)備干擾和非無線電設(shè)備干擾兩類。非無線電設(shè)備干擾包括工業(yè)、科研、醫(yī)療等電器設(shè)備干擾，電力線干擾等。為防止其對無線電業(yè)務(wù)產(chǎn)生有害干擾，國家標(biāo)準(zhǔn)中已對其使用頻率和輻射允許值做出了規(guī)定。無線電設(shè)備干擾在無線電干擾中占有較大的比例。主要有：互調(diào)干擾互調(diào)干擾的起因是由于多個信號加到非線性器件（發(fā)射機(jī)的輸出級或接收機(jī)的高放和混頻級）產(chǎn)生大量互調(diào)產(chǎn)物。鄰頻干擾凡是在收信機(jī)射頻通帶內(nèi)或通帶附近的信號，經(jīng)變頻后落入中頻通帶內(nèi)所造成的干擾，稱為鄰頻干擾。帶外干擾發(fā)信機(jī)的雜散輻射和接收機(jī)的雜散響應(yīng)產(chǎn)生的干擾，稱為帶外干擾[15]。對GPS時鐘的依賴性過強(qiáng)同頻同播每個同播基站配置一個GPS接收機(jī)，通過GPS基準(zhǔn)時間信號鎖定發(fā)射機(jī)頻率，從而保證各基站間發(fā)射機(jī)發(fā)射頻率同步。然而GPS技術(shù)是由美國掌控，一旦美國拒絕提供GPS的使用權(quán)限或者其他突發(fā)情況致使同頻同播基站無法從GPS獲取基準(zhǔn)時間，整個通信系統(tǒng)將面臨崩潰無法使用。因此單純使用GPS并不可靠?？偨Y(jié)本文主要研究了同頻同播在消防通信中的應(yīng)用問題。首先，對當(dāng)今消防通信中造成通信不暢的原因進(jìn)行了分析。由于早期建設(shè)的消防通信技術(shù)落后、設(shè)備陳舊而無法滿足當(dāng)前城市規(guī)模的發(fā)展，使得許多城市和地區(qū)的通信網(wǎng)絡(luò)無法完全覆蓋轄區(qū)，對消防部隊(duì)的滅火和應(yīng)急救援工作造成了阻礙。其次，介紹了同頻同播的產(chǎn)生背景、應(yīng)用范圍、工作原理、鏈路選擇、系統(tǒng)可行性以及優(yōu)勢所在。主要介紹了同播網(wǎng)絡(luò)的工作原理以及同頻同播網(wǎng)在消防通信中的鏈路選擇，并結(jié)合工作原理詳細(xì)分析了構(gòu)建同播網(wǎng)絡(luò)所必須滿足的三個基本條件。最后，結(jié)合同頻同播網(wǎng)絡(luò)在寧夏消防總隊(duì)的應(yīng)用實(shí)例，闡述了同播網(wǎng)在消防通信中具有覆蓋范圍廣、統(tǒng)一調(diào)度指揮、頻率利用率高