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DMR数字对讲机技术的主要优点

2018-09-19 09:15:37

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  由于DMR是一个完全公开的开放标准,由众多供应商提供支持。通过这种用户既有供应的安全性又有持续,有竞争力的发展的优势。开放标准鼓励广泛的供应商参与; 有很多以这种方式开发的技术成功的例子。DMR标准在传统模拟系统和其他数字方法方面得分很高。今天小编就和你来聊聊DMR数字系统的主要优势:

  

  现有许可渠道的容量翻倍

  DMR使单个12.5 kHz信道支持两个同时和独立的呼叫。这是使用TDMA,时分多址实现的。在TDMA下,DMR保留12.5 kHz信道宽度并将其分成两个交替的时隙A和B(如下图1所示),其中每个时隙用作单独的通信路径。在图1中,无线电1和3在时隙1上进行通信,而无线电2和4在时隙2上进行通话。

  

  每个通信路径在12.5 kHz带宽内有效一半,每个通信路径使用半x 12.5 kHz或6.25 kHz的等效带宽。这被称为每频谱具有一个通话路径的效率。然而,对于DMR,整个通道保持与模拟信号相同的轮廓。这意味着DMR无线电在现有12.5 kHz或25 kHz信道的许可证持有者中运行; 因此,没有必要重新绑定或重新许可,但在渠道容量上加倍。这在下面的图2中说明。

  这种在给定带宽内增加呼叫容量的TDMA方法经过了很好的尝试和测试。TETRA和GSM蜂窝移动设备是世界上使用最广泛的两种无线电通信技术之一,它们是TDMA系统。美国公共安全无线电标准P25目前也在将其第二阶段规范发展为两时隙TDMA。

  

  FDMA,频分多址,增加容量的另一种方法是将12.5 kHz或25 kHz信道分成两个或多个谨慎的6.25 kHz信道。工作在6.25 kHz FDMA中的理论无线电能够在旧的12.5 kHz信道中并排挤压两个新信道。

  实际的现实不足。在许多国家/地区,不存在特定的6.25 kHz许可证,并且监管机制不允许许可证持有者在现有的12.5 kHz许可证中运行两个6.25 kHz信道。通常可以在12.5 kHz许可证内使用单个6.25 kHz无线电信道进行操作,但这不会增加用户的容量。这种情况如下图3所示。

  

  在美国,许可证持有6.25 kHz信道,许可证持有者未被允许将现有12.5 kHz许可证细分为多个6.25 kHz信道。为了增加6.25 kHz FDMA系统的容量,用户必须在频谱的其他区域寻求新的6.25 kHz许可证。

  在允许用户将两条6.25 kHz路径压缩到现有许可证的管辖区域中仍然存在困难。众所周知,使用在频谱中彼此相邻的两个信道在一个站点操作系统会产生干扰风险。因此,出于这个原因,用户仍然很可能希望在频谱的另一个区域获得新许可,以使用6.25 kHz FDMA解决方案来增加容量(参见下面的图4)。相比之下,由于DMR的两条TDMA路径完全适合现有的信道结构,因此在安装DMR系统时不会遇到新的干扰问题。

  

  总之,数字PMR / LMR协议中使用的FDMA和TDMA系统在理论上同样具有频谱效率,但DMR使用的TDMA方法带来了与世界各地现有许可证制度兼容的优点,并且不会引入新的干扰问题。

  FDMA 6.25 kHz方法的一个潜在优势是,您不需要转发器来协调TDMA时隙,以提供DMR所需的两个独立通话路径。(DMR系统在没有中继器的情况下运行良好,并且仍然提供DMR系统固有的许多好处,例如反向信道信令,但不是每12.5 kHz频谱有两个完全独立的信道)。但是,如果没有中继器,所有无线电都需要始终在彼此的范围内,以便通过FDMA获得可预测的容量倍增。因此,如果系统需要额外范围的中继器,或者现在或将来覆盖问题区域(例如,通过站点移动或打开新位置),FDMA的这种益处的价值有限。DMR系统还具有信号比信号更耐干扰的优点。

  6.25 kHz FDMA系统用于容量增加的无中继器优势仅在以下情况下优点:

  ●该站点很小,并且在系统的整个生命周期内,所有用户无线电都将在所有其他用户的直接范围内

  ●已获得所需的频率,因为将现有许可证分成多个6.25 kHz信道将不是监管或干扰原因的选择

  ●更强大的12.5 kHz信道许可证的成本或可用性是一个问题

  ●无需与传统的12.5 kHz模拟系统兼容

  DMR是从一开始就考虑到长期业务需求而开发的,没有这些限制。

  与传统系统的后向频谱兼容性

  许可证持有者可能需要保留现有许可证,以确保与其自己的传统无线电或外部组织的模拟系统向后兼容。由于DMR使用12.5 kHz信道,因此内置了所需的频谱兼容性。如下图5所示。

  


  有效利用基础设施设备

  使用DMR TDMA,您可以通过一个中继器,一个天线和一个简单的双工器获得两个通信通道。与FDMA解决方案相比,双时隙TDMA允许您实现6.25 kHz的效率,同时最大限度地减少对中继器和组合设备的投资。用于简单系统的两种方法的所需设备如下面的图6所示。

  

  FDMA需要为每个信道提供专用的中继器,以及昂贵的组合设备,以使多个频率共享单个基站天线。使组合设备与6.25 kHz信号一起工作可能会产生进一步的成本,并且当以这种方式使用时,信号质量和范围通常会有所损失。这反过来又引起对图6中所示的功率放大器的需求。

  对于FDMA 6.25 kHz系统,振荡器老化现象引起的误差容限较小,并且发射无线电导致信号偏离所需的中心频率。这导致相邻信道保护不太稳健,使系统易受干扰。专业设备; 可以引入高稳定性振荡器; 但需要付出代价。相比之下,双时隙TDMA使用单通道设备实现稳定的双通道等效。不需要额外的中继器或组合设备(并且空调的排水量较低,并且在中继站点需要较少的备用电源)。

  更长的电池寿命和更高的电源效率

  最大限度地延长电池寿命一直是移动设备面临的巨大挑战之一,这些设备在一次充电时增加通话时间的选择有限。由于双时隙TDMA上的单独呼叫仅使用两个时隙中的一个,因此它仅需要发射机容量的一半。发射机空闲一半时间; 无论何时是未使用的时段的“转弯”。使用5%传输,5%接收和90%空闲的典型占空比示例,传输时间占无线电电池耗电量的很大比例。通过将有效发送时间减半,双插槽TDMA可以比模拟无线电提高40%。

  (一个制造商发布的产品资料给出了模拟模式的9小时操作通话时间,但同一无线电上的数字模式通话时间为13小时)。DMR数字设备还可以包括延长电池寿命的睡眠和电源管理技术。

  许多因素会影响单个设备的功耗。当使用公布的电池寿命数据用于广泛销售的DMR和FDMA数字无线电数据时,数据表明,对于每小时使用,TDMA比FDMA型号需要的电池容量减少19%至34%。选择能耗较低的技术可以提供更大的灵活性和环境效益。随着通信需求的增长(例如更大的数据需求),需要更多的电池容量,并且转向技术本身更高效并且能够支持其他功能似乎是合乎逻辑的。如上所述,DMR基础设施也比FDMA系统所需的基础设施更简单,因此需要更少的能量。

  易于使用和创建数据应用程序

  DMR的端到端数字特性意味着诸如文本消息,GPS和遥测等应用可以轻松添加到无线电设备和系统中。DMR标准还支持无线传输IP数据,从而可以轻松开发标准应用程序。这为您的投资提供了更高的潜在回报。对于许多切换到数字的关键驱动因素之一是向无线电系统添加业务增强数据服务和应用程序。

  DMR实现的通道容量加倍也是添加数据应用程序的关键。为了保持现有的语音服务质量,必须具有额外的数据流量容量。这对于诸如自动车辆定位之类的应用尤其重要,其中系统可以生成大量消息以保持位置不断更新。虽然这对于业务用户来说可能是非常有价值的工具,但如果不对语音服务产生负面影响,则很可能需要提供额外的容量。DMR实施可以简单而干净地提供所需的额外容量。

  

  通过同时使用TDMA通道实现系统灵活性

  当语音使用第一时隙时,则第二时隙可以在TDMA系统中用于并行发送诸如文本消息或位置数据之类的应用数据。例如,这在提供口头和视觉调度指令的调度系统中是有用的。这是增强的数据能力在数据丰富的环境中变得越来越重要。

  双插槽TDMA应用的未来路线图包括临时组合两个插槽以有效地将数据速率翻倍至的能力,或者将两个插槽一起使用以启用全双工,电话呼叫(如私人呼叫)。FDMA无线电无法提供这些功能,无需添加额外的收发器和使用额外的许可通道。这是因为在单个 FDMA信道中有一个通信路径; 只有人可以说话,但不能说两个,或者你可以传输语音或数据,但不能同时传输两者,并且数据速率限制在可以压缩到单个6.25 kHz信道的。

  先进的控制功能

  DMR标准允许使用第二时隙用于反向信道信令 - 即,在第一信道处于呼叫中时,信令形式的指令在第二时隙信道上被发送到无线电。这实现了优先呼叫控制,发送无线电的远程控制或紧急呼叫抢占,并为无线电系统的操作员提供精确的控制和灵活性。FDMA系统不能提供类似的功能,因为它们仅限于每个频谱信道一条路径。

  卓越的音频性能

  DMR数字技术可提供更好的噪声抑制,并在比模拟更大的范围内保持语音质量,尤其是在传输范围的最远边缘。这是因为在开发标准时,为选择前向纠错(FEC)和循环冗余校验(CRC)编码器付出了大量的努力。通过分析位来检测错误,这些编码器接收无线电检测并自动纠正传输错误。DMR标准规定了超过14种不同的编码器,每种编码器都与不同类型的流量相匹配。通过使用编码器和其他技术,数字处理能够筛选噪声并从降级的传输中重构信号。

  

  至于哪个数字系统提供最佳覆盖范围存在争议; 基于12.5 kHz或6.25 kHz通道的系统。两者都有优点和缺点。基于6.25 kHz的系统处于不利地位,因为当您将6.25 kHz信道中的多个高功率传输压缩到频谱中时,必须非常严格地限制每个传输的调制信号; 在技术方面减少信号偏差; 以免在光谱中引起下一个通道的干扰。信号偏差的这种限制意味着接收器在信号较弱时(即在系统范围的边缘)较不能区分它是发送一个还是零。理论上,这会影响6.25 kHz系统的覆盖范围。

  一些监管机构还将6.25 kHz FDMA系统中使用的中继器的功率限制为12.5 kHz DMR系统可用的中继器的功率的50%,其中用户希望在给定的12.5 kHz频谱中操作两个6.25 kHz中继器。这样做是为了确保每单位频谱保持总功率水平。这些限制也可能影响范围。DMR系统还受益于前向纠错协议的卓越实现。然而,FDMA系统确实受益于这样的事实:对于6.25 kHz信道,噪声基底比具有更宽12.5 kHz信道的噪声基底更低。

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