警用寬帶數(shù)字集群的技術(shù)路線分析

周運(yùn)偉

(中國(guó)人民公安大學(xué)信息安全工程系，北京 100038)

1 產(chǎn)業(yè)背景

在集群移動(dòng)通信中，從第1代(模擬集群)到第2代(窄帶數(shù)字集群)的技術(shù)換代標(biāo)志是數(shù)字化;窄帶數(shù)字集群的代表TETRA于2000年初推出，至今已有10年之久;按照10年換1代的大致規(guī)律推算，目前應(yīng)處于推出第3代集群的階段。在當(dāng)前公眾移動(dòng)通信引領(lǐng)中、高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)潮流的背景之下，集群移動(dòng)通信從第2代到第3代的技術(shù)換代標(biāo)志自然就是中、高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù);由于沿用舊的窄帶技術(shù)體制不可能實(shí)現(xiàn)中、高速數(shù)據(jù)傳輸，因此寬帶數(shù)字集群也就自然地成為了第3代集群移動(dòng)通信的代表。

目前，集群通信產(chǎn)業(yè)界正在積極推動(dòng)寬帶數(shù)字集群的發(fā)展。在國(guó)外，美國(guó)已在700 M“數(shù)字紅利”頻段中為專用移動(dòng)通信留出了相應(yīng)的雙頻頻段，摩托羅拉公司已開始在我國(guó)開展有關(guān)的宣傳工作，歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)ETSI已經(jīng)公布了TETRA空中接口新版最終草案，歐洲宇航公司聯(lián)合阿朗公司推出了工作于400 MHz頻段的數(shù)字集群移動(dòng)寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)系統(tǒng)等。在國(guó)內(nèi)，寬帶多媒體集群系統(tǒng)的研究列入國(guó)家重大專項(xiàng)“十二五”規(guī)劃并已經(jīng)開始實(shí)施，已經(jīng)有國(guó)內(nèi)企業(yè)推出了McWiLL和TD-LTE兩種制式的寬帶數(shù)字集群通信系統(tǒng)，一些主營(yíng)公眾移動(dòng)通信的廠商(如中興、華為、鼎橋)也開始重視寬帶數(shù)字集群市場(chǎng)?？梢哉f(shuō)，在現(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)外有關(guān)寬帶數(shù)字集群的發(fā)展基本上處于同一起跑線上，我國(guó)在發(fā)展寬帶數(shù)字集群的政策、技術(shù)和市場(chǎng)資源等方面還具有一定的優(yōu)勢(shì)。

2 寬帶數(shù)字集群的系統(tǒng)類型

發(fā)展寬帶數(shù)字集群遇到的首要問題就是頻率資源。寬帶數(shù)字集群需要采用比窄帶數(shù)字集群更大的載波信道帶寬，在一定地域范圍內(nèi)用寬帶數(shù)字集群進(jìn)行連續(xù)覆蓋組網(wǎng)自然也需要占用比現(xiàn)有窄帶數(shù)字集群更大的帶寬。在當(dāng)前頻率資源日趨緊張的形勢(shì)之下，頻率資源成為決定寬帶數(shù)字集群系統(tǒng)類型的重要因素。

2.1 采用TDD體制的小區(qū)制寬帶數(shù)字集群

在頻率規(guī)劃中，單頻頻段是相對(duì)容易獲得的，采用TDD體制發(fā)展寬帶數(shù)字集群，只需使用單頻頻段，能降低頻率申請(qǐng)的難度。采用TDD體制時(shí)，無(wú)論是發(fā)射還是接收，均要求收、發(fā)信機(jī)在通信過程中頻繁切換(每秒鐘幾十至幾百次);因此，在移動(dòng)終端側(cè)不便于實(shí)現(xiàn)大功率發(fā)射，不利于實(shí)現(xiàn)大區(qū)制覆蓋，但適于用來(lái)發(fā)展小區(qū)制寬帶數(shù)字集群，典型的小區(qū)覆蓋半徑在3～5公里之間(發(fā)射功率不大于1 W)。如果定位于小區(qū)制寬帶數(shù)字集群，為進(jìn)一步提高獲得頻率許可的可能性，可以申請(qǐng)使用頻率較高、用戶較少的頻段(如2 700 MHz頻段)，這樣就有可能獲得較大的總帶寬，有利于采用較大的載波信道帶寬(如3 MHz)來(lái)實(shí)現(xiàn)高的傳輸速率(如達(dá)到8 Mbps)。

采用TDD體制的小區(qū)制寬帶數(shù)字集群適于地鐵、機(jī)場(chǎng)、港口這類以點(diǎn)式覆蓋為主的市場(chǎng)。由于這類應(yīng)用的環(huán)境相對(duì)簡(jiǎn)單，以點(diǎn)式覆蓋為主，要求的室外覆蓋距離較近，還允許做室內(nèi)覆蓋或可以利用泄漏電纜來(lái)進(jìn)行覆蓋延伸，不要求大區(qū)域聯(lián)網(wǎng)，建設(shè)機(jī)會(huì)也較多(尤其是地鐵)，因此很可能會(huì)成為最先推廣使用的寬帶數(shù)字集群。

2.2 采用FDD體制的大區(qū)制寬帶數(shù)字集群

FDD是前兩代集群系統(tǒng)沿用的雙工方式。與TDD體制相比，F(xiàn)DD體制不要求收、發(fā)信機(jī)在通信過程中頻繁切換，移動(dòng)終端側(cè)上行發(fā)射時(shí)的開銷更少，移動(dòng)終端側(cè)實(shí)現(xiàn)大功率發(fā)射也相對(duì)容易一些，有利于實(shí)現(xiàn)大區(qū)制覆蓋;如果還能配合使用傳播特性相對(duì)較好的1 GHz以下的頻段，則更有利于減少基站數(shù)量，降低建網(wǎng)成本，并減輕后期的運(yùn)行維護(hù)壓力;因此，這種類型的寬帶數(shù)字集群適于政務(wù)網(wǎng)、公安專網(wǎng)這類需要大區(qū)域連續(xù)覆蓋的市場(chǎng)。

目前，政務(wù)網(wǎng)和公安專網(wǎng)已經(jīng)分配有上、下行各5 MHz左右的專用帶寬，現(xiàn)有的窄帶數(shù)字集群已經(jīng)能較好地滿足當(dāng)前主流業(yè)務(wù)(調(diào)度話音)的需求，再為寬帶數(shù)字集群申請(qǐng)新的專用頻段肯定存在一定的困難;因此，在建設(shè)寬帶數(shù)字集群的初期，采用FDD體制的大區(qū)制寬帶數(shù)字集群最好能適應(yīng)現(xiàn)有上、下行各5 MHz左右?guī)挼念l率規(guī)劃。由于窄帶集群已經(jīng)大量存在，在發(fā)展寬帶數(shù)字集群的過程中必然會(huì)有一個(gè)寬、窄帶共存的階段;為了能適應(yīng)現(xiàn)有的頻率規(guī)劃，此類寬帶數(shù)字集群還應(yīng)能支持不同帶寬的載波信道。

基于上述考慮，受5 MHz左右總帶寬的限制，采用FDD體制的大區(qū)制寬帶數(shù)字集群的最大載波信道帶寬不宜太寬(如1 MHz左右);而為了成為名符其實(shí)的寬帶數(shù)字集群，其數(shù)據(jù)傳輸速率又不能太低(如不低于2 Mbps)。但是，在1 MHz左右的帶寬之內(nèi)達(dá)到2 Mbps的數(shù)據(jù)傳輸速率時(shí)又不可能實(shí)現(xiàn)大區(qū)制覆蓋，因此還要求能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸速率和覆蓋范圍之間的靈活折衷，即:當(dāng)距離基站較近或信道傳輸條件較好時(shí)，采用較高的數(shù)據(jù)傳輸速率(如2 Mbps);當(dāng)距離基站較遠(yuǎn)或信道傳輸條件較差時(shí)，通過降低數(shù)據(jù)的傳輸速率(如降至500 kbps)來(lái)保證覆蓋范圍。同時(shí)，此類寬帶數(shù)字集群在設(shè)計(jì)上還應(yīng)具有載波信道帶寬200 kHz左右的中帶數(shù)字集群模式，以便能插空使用現(xiàn)有窄帶集群同一基站中相鄰兩個(gè)載波信道之間的頻率保護(hù)間隔(250 kHz)，待窄帶信道騰退之后再改用更大的載波信道帶寬。

3 警用寬帶數(shù)字集群的技術(shù)路線

根據(jù)上述分析可知，公安專用的集群通信網(wǎng)是需要大區(qū)域連續(xù)覆蓋的，最好能采用FDD體制的大區(qū)制寬帶數(shù)字集群。然而，最終采用何種類型的寬帶數(shù)字集群還要受到多種因素的影響，如:國(guó)家對(duì)寬帶數(shù)字集群的頻率規(guī)劃，廠商對(duì)寬帶數(shù)字集群市場(chǎng)的判斷和態(tài)度，廠商的技術(shù)水平，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)結(jié)果等。從目前已公開的信息來(lái)看，發(fā)展警用寬帶數(shù)字集群的技術(shù)路線主要有兩種:一種是窄帶數(shù)字集群廠商選擇的“由現(xiàn)有窄帶集群向?qū)拵Ъ貉葸M(jìn)”方案，另一種是國(guó)內(nèi)主營(yíng)公眾移動(dòng)通信的廠商選擇的“現(xiàn)有窄帶集群+新的寬帶集群”方案。目前還不能對(duì)兩種技術(shù)路線的未來(lái)下結(jié)論，但技術(shù)特性差異卻是明顯的。

3.1 由現(xiàn)有窄帶集群向?qū)拵Ъ貉葸M(jìn)

一般而言，采用這種技術(shù)路線時(shí)，窄帶和寬帶所采用的雙工方式和調(diào)制體制是一致的;也就是說(shuō)，現(xiàn)有的模擬集群(MPT-1327)和警用數(shù)字集群(PDT)采用的是FDD方式和頻率調(diào)制，則新的警用寬帶數(shù)字集群也是采用FDD方式和頻率調(diào)制。這樣的選擇能帶來(lái)諸多的好處，如:便于共用同一個(gè)C類諧振功率放大器，便于實(shí)現(xiàn)大區(qū)制覆蓋，便于實(shí)現(xiàn)兼容和平滑過渡，便于實(shí)現(xiàn)控制信道共用以減少寬帶業(yè)務(wù)的傳輸開銷等。

前已指出，在采用FDD體制的大區(qū)制寬帶數(shù)字集群中，最大載波信道帶寬以1 MHz左右為宜，還要具有載波信道帶寬200 kHz左右的中帶數(shù)字集群模式，最高數(shù)據(jù)傳輸速率在2 Mbps左右，還要能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸速率和覆蓋范圍之間的靈活折衷。在如此多的功能要求之下，寬帶數(shù)字集群的調(diào)制方式選擇就成為關(guān)鍵。對(duì)于載波信道帶寬200 kHz左右的中帶數(shù)字集群而言，GSM系統(tǒng)中采用的GMSK調(diào)制就是一個(gè)值得考慮的選擇;但是，對(duì)于載波信道帶寬在1 MHz左右的寬帶數(shù)字集群而言，所面臨的形勢(shì)卻相當(dāng)?shù)膰?yán)峻:現(xiàn)在流行的高速數(shù)字調(diào)制方式幾乎都是調(diào)相制的，公開已知的高速數(shù)字頻率調(diào)制方式很少，更談不上能找到適合的調(diào)制/解調(diào)芯片了;而為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸速率和覆蓋范圍之間的靈活折衷，還很可能需要采用2～3種不同的頻率調(diào)制方式;由此看來(lái)，發(fā)展采用FDD體制和頻率調(diào)制的大區(qū)制寬帶數(shù)字集群所面臨的主要技術(shù)挑戰(zhàn)就是高速數(shù)字頻率調(diào)制方式。

為了應(yīng)對(duì)這種挑戰(zhàn)，需要剖析寬帶數(shù)字集群系統(tǒng)中可能存在的技術(shù)潛力和可以付出的技術(shù)代價(jià)，以便能利用現(xiàn)有的成熟技術(shù)來(lái)盡快地推出寬帶數(shù)字集群。首先，上、下行鏈路允許設(shè)計(jì)成不對(duì)稱的，下行發(fā)射時(shí)可以采用比上行更大的功率，對(duì)下行發(fā)射所使用的功率放大器的效率沒有嚴(yán)格要求，能否實(shí)現(xiàn)大區(qū)制覆蓋的關(guān)鍵因素是上行發(fā)射功率和上行接收靈敏度;其次，上、下行鏈路中承載的業(yè)務(wù)允許設(shè)計(jì)成不對(duì)稱的，下行鏈路因是一對(duì)多而要求實(shí)現(xiàn)寬帶、高速傳輸，上行鏈路是多對(duì)一，單個(gè)移動(dòng)終端的上行傳輸采用中等帶寬(如200 kHz)和中等速率(如270 kbps)也可以基本上滿足要求，多個(gè)移動(dòng)終端的上行接入可以采用中等帶寬(如200 kHz)按FDMA方式共用一個(gè)寬帶數(shù)字集群的上行載波信道;再之，中、高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)是單個(gè)移動(dòng)終端與基站之間的數(shù)據(jù)交互(類似于集群通信中的個(gè)呼)，可以根據(jù)每個(gè)移動(dòng)終端與基站之間傳輸條件的不同而采用不同的調(diào)制參數(shù)和信道編碼參數(shù)。

基于這樣的認(rèn)識(shí)，在沒有合適的高速數(shù)字頻率調(diào)制方式可供使用時(shí)，寬帶數(shù)字集群的下行鏈路可以考慮改用調(diào)相制，而上行鏈路仍沿用調(diào)頻制。這樣調(diào)整之后，上行鏈路沿用調(diào)頻制，寬帶和窄帶的上行發(fā)射可以共用同一個(gè)C類諧振功率放大器;下行鏈路改用調(diào)相制之后需要采用線性功率放大器，而這種線性功率放大器也可用于發(fā)射窄帶調(diào)頻制數(shù)字集群的下行信號(hào);因此可以實(shí)現(xiàn)寬帶對(duì)窄帶的射頻兼容。同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)有窄帶數(shù)字集群(PDT)相同的覆蓋范圍，當(dāng)移動(dòng)終端距離基站較遠(yuǎn)或信道傳輸條件惡劣時(shí)，可以在與其相對(duì)應(yīng)的時(shí)隙上采用較低的碼元調(diào)制速率、強(qiáng)度較大的糾錯(cuò)編碼等手段，所付出的代價(jià)是實(shí)際的信息數(shù)據(jù)傳輸速率下降。為了估算大區(qū)制覆蓋時(shí)數(shù)據(jù)傳輸速率的下降程度，以載波信道帶寬1 MHz、5個(gè)移動(dòng)終端同時(shí)采用中等帶寬(200 kHz)上行接入的極端情況為例進(jìn)行分析。由于集群基站的覆蓋范圍受限上行的發(fā)射功率和接收靈敏度，因此以下的分析僅針對(duì)上行鏈路。

1)移動(dòng)終端的發(fā)射功率4 W，采用GMSK調(diào)制在200 kHz中等帶寬內(nèi)傳輸270 kbps中速數(shù)據(jù)，參考GSM系統(tǒng)的接收靈敏度指標(biāo)可知，上行的動(dòng)態(tài)接收靈敏度為 -104 dBm［1］。

2)選擇TETRA系統(tǒng)作為參考，TETRA移動(dòng)終端的發(fā)射功率為1 W，基站的上行動(dòng)態(tài)接收靈敏度為 -106 dBm［2］;因此，采用200 kHz帶寬以270 kbps中等速率上行接入時(shí)允許的鏈路衰耗比TETRA系統(tǒng)大4 dB，其覆蓋距離已大于TETRA系統(tǒng)。此時(shí)，單個(gè)移動(dòng)終端的上行數(shù)據(jù)傳輸速率為270 kbps，總的上行數(shù)據(jù)傳輸速率為270 kbps×5=1.35 Mbps。

3)在載波信道帶寬不變的情況下，在距離基站較遠(yuǎn)的地區(qū)采用降低碼元調(diào)制速率、糾錯(cuò)編碼等手段來(lái)提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?當(dāng)實(shí)際的信息傳輸速率下降至原來(lái)的1/3時(shí)，可以將上行的接收靈敏度改善4 dB左右;因此，降速后上行接入時(shí)允許的鏈路衰耗比TETRA系統(tǒng)大8 dB左右，這樣就可以實(shí)現(xiàn)與警用數(shù)字集群(PDT)相同的覆蓋范圍。此時(shí)，單個(gè)移動(dòng)終端的上行數(shù)據(jù)傳輸速率為270 kbps/3=90 kbps，總的上行數(shù)據(jù)傳輸速率為90 kbps×5=450 kbps，仍然可以達(dá)到中速數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃健?/p>

上述技術(shù)對(duì)策是在沒有新的高速數(shù)字頻率調(diào)制方式可供使用時(shí)的權(quán)宜之計(jì)。下行鏈路改用調(diào)相制之后需要采用線性功率放大器，這會(huì)引起寬帶數(shù)字集群基站的成本上升，更有可能因帶外雜散偏高而影響到上行的接收靈敏度，不利于實(shí)現(xiàn)大區(qū)制覆蓋;采用中等帶寬和中等速率進(jìn)行上行接入，明顯降低了單個(gè)移動(dòng)終端可以實(shí)現(xiàn)的最高上行數(shù)據(jù)傳輸速率，影響到公安用戶鐘愛的高速上傳業(yè)務(wù)的開展。

對(duì)于當(dāng)前的公安應(yīng)用而言，單個(gè)移動(dòng)終端的上行傳輸速率達(dá)到90～270 kbps，可以較好地滿足數(shù)據(jù)查詢、指紋采集、照片比對(duì)等業(yè)務(wù)的需要。如果能采用更好的高速數(shù)字頻率調(diào)制方式，并能根據(jù)需要臨時(shí)將整個(gè)1 MHz帶寬調(diào)配給一個(gè)移動(dòng)終端使用，在大區(qū)制覆蓋遠(yuǎn)區(qū)的上行數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)到675 kbps(頻譜利用率只有0.675 bit/Hz，仍低于PDT中在12.5 kHz帶寬中傳輸9.6 kbps數(shù)據(jù)時(shí)的頻譜利用率0.768 bit/Hz)，則可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)速率為384～512 kbps的視頻圖像的上行傳輸，從而更好地滿足公安工作的需要。因此，按此技術(shù)路線發(fā)展的寬帶數(shù)字集群，迫切需要找到既能實(shí)現(xiàn)高頻譜利用率、又能實(shí)現(xiàn)可變傳輸速率的高速數(shù)字頻率調(diào)制方式，充分發(fā)揮調(diào)頻制在大區(qū)制覆蓋方面的優(yōu)勢(shì)，更好地貼合用戶的應(yīng)用需求，在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中具有更大的優(yōu)勢(shì)。

3.2 現(xiàn)有窄帶集群+新的寬帶集群

該技術(shù)路線是將窄帶集群通信模塊和寬帶集群通信模塊進(jìn)行1+1式的系統(tǒng)集成(尤其是終端側(cè))。采用這種技術(shù)路線，可以直接利用現(xiàn)有窄帶集群(MPT-1327和PDT)的已有技術(shù)成果，確保與現(xiàn)有窄帶集群兼容，還允許寬帶和窄帶分別采用不同的雙工方式、調(diào)制方式和工作頻段。如果移植公眾移動(dòng)通信中的TD-LTE來(lái)發(fā)展警用寬帶數(shù)字集群，那么這種技術(shù)路線就是國(guó)內(nèi)主營(yíng)公眾移動(dòng)通信的廠商快速推出寬帶數(shù)字集群產(chǎn)品的最佳選擇。

采用這種技術(shù)路線時(shí)，需要注意窄帶集群和寬帶數(shù)字集群的覆蓋性能差異。如:PDT終端的最大發(fā)射功率4～5 W，上行的動(dòng)態(tài)接收靈敏度在-110 dBm左右［3］(大區(qū)制覆蓋);TD-LTE終端的最大發(fā)射功率一般不大于1 W，上行的動(dòng)態(tài)接收靈敏度在-100 dBm左右［4］(小區(qū)制覆蓋);在相同的傳輸環(huán)境條件下，PDT允許的傳輸路徑衰耗要比TD-LTE大16 dB以上，TD-LTE的覆蓋距離約相當(dāng)于PDT的覆蓋距離的60%(奧村模型，平坦開闊地)。

顯然，如此大的覆蓋性能差異不僅會(huì)給建網(wǎng)時(shí)的頻率規(guī)劃、站址選擇、成本預(yù)算帶來(lái)很大的麻煩，更會(huì)給實(shí)際的應(yīng)用工作帶來(lái)很大的麻煩。如前所述，如果能實(shí)現(xiàn)覆蓋范圍與傳輸速率之間的靈活折衷，在距離基站較遠(yuǎn)的地區(qū)只是數(shù)據(jù)速率下降但不致于造成業(yè)務(wù)中斷，那么用戶的操作習(xí)慣就不至于發(fā)生大的改變;因此，為了滿足公安市場(chǎng)對(duì)大區(qū)制覆蓋的強(qiáng)烈需求，還需要對(duì)現(xiàn)有的TD-LTE進(jìn)行改造。

由于TD-LTE移動(dòng)終端的最大發(fā)射功率難以再提高，調(diào)相制這一基本的調(diào)制體制也不可能改變，因此能做的改造工作主要集中在物理層的載波調(diào)制方式、信道編碼參數(shù)和解調(diào)方法3個(gè)方面。前已指出，中、高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)是單個(gè)移動(dòng)終端與基站之間的數(shù)據(jù)交互(類似于集群通信中的個(gè)呼)，可以根據(jù)每個(gè)移動(dòng)終端與基站之間傳輸條件的不同而采用不同的調(diào)制和編碼參數(shù);當(dāng)移動(dòng)終端距離基站較遠(yuǎn)或信道傳輸條件惡劣時(shí)，在與其相對(duì)應(yīng)的時(shí)隙上采用較低的碼元調(diào)制速率、強(qiáng)度較大的糾錯(cuò)編碼、擴(kuò)頻調(diào)制等手段，以降低實(shí)際的信息數(shù)據(jù)傳輸速率為代價(jià)來(lái)保證覆蓋范圍。顯然，這樣的改造要求對(duì)現(xiàn)有TDLTE處理芯片中底層信號(hào)處理程序進(jìn)行升級(jí)，這是需要有一定的研發(fā)投入和時(shí)間的。

同時(shí)，在移動(dòng)終端側(cè)，將寬帶部分的通信模塊和窄帶部分的通信模塊緊密地集成在一個(gè)小小的終端上必然會(huì)帶來(lái)電磁兼容、功耗控制等問題。當(dāng)窄帶部分工作于模擬集群模式時(shí)，模擬集群的發(fā)射容易導(dǎo)致TD-LTE無(wú)法正常接收，TD-LTE的間歇性發(fā)射也會(huì)對(duì)模擬集群的接收產(chǎn)生影響;當(dāng)窄帶部分工作于PDT模式時(shí)，PDT和TD-LTE均采用的是TDMA，但各自的幀長(zhǎng)和時(shí)隙寬度是不相同的，要想減輕相互之間的射頻干擾，就需要TTD-LTE能根據(jù)PDT的TDMA幀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來(lái)設(shè)計(jì)其TDMA幀結(jié)構(gòu)，還要求寬帶和窄帶的基站的同步時(shí)鐘能實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)一致，更要求寬帶和窄帶在控制協(xié)議層面上實(shí)現(xiàn)深入的融合。

此外，現(xiàn)有公安專用350 MHz頻段的全部帶寬包括上、下行各5 MHz帶寬的雙頻頻段和3 MHz帶寬的單頻頻段;對(duì)于采用TTD-LTE體制的寬帶數(shù)字集群而言，工作于3 MHz帶寬的單頻頻段內(nèi)則難以實(shí)現(xiàn)大區(qū)域連續(xù)覆蓋組網(wǎng)，工作于上行或下行頻段內(nèi)則不能實(shí)現(xiàn)寬帶、窄帶共存;因此，采用TTDLTE體制的寬帶數(shù)字集群不能在現(xiàn)有的公安專用350 MHz頻段中使用，需要另行指配新的單頻頻段。

由此看來(lái)，這種看似簡(jiǎn)單的技術(shù)路線其實(shí)并不簡(jiǎn)單;不但需要在TTD-LTE的底層信號(hào)處理、幀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、控制協(xié)議等方面開展一系列的研發(fā)工作，還需要用戶單位、行業(yè)主管部門和廠商共同努力去爭(zhēng)取新的頻率資源。只有同時(shí)做好了這兩方面的工作，才能保證按這種技術(shù)路線發(fā)展的寬帶數(shù)字集群產(chǎn)品能較好地滿足公安用戶的需要。

綜上所述，采用FDD體制和調(diào)頻制的寬帶數(shù)字集群更有利于實(shí)現(xiàn)大區(qū)制覆蓋，選擇現(xiàn)有窄帶集群向?qū)拵Ъ貉葸M(jìn)的技術(shù)路線能更好地適應(yīng)現(xiàn)有的頻率規(guī)劃，也有利于實(shí)現(xiàn)寬帶和窄帶之間的共存、兼容和平滑過渡;按現(xiàn)有窄帶集群+新的寬帶集群的技術(shù)路線發(fā)展的采用TTD-LTE體制的寬帶數(shù)字集群，能利用公眾移動(dòng)通信的技術(shù)成就，能較快地推出新的寬帶數(shù)字集群產(chǎn)品，也為申請(qǐng)新的公安專用頻段提供了充分的理由。按這兩種技術(shù)路線發(fā)展的警用寬帶數(shù)字集群，最終誰(shuí)能勝出還尚需5年左右的時(shí)間，這取決于各方的努力，還會(huì)受到頻譜資源分配政策、國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)競(jìng)爭(zhēng)、國(guó)家形勢(shì)發(fā)展等因素的影響。

4 警用寬帶數(shù)字集群的技術(shù)特性

結(jié)合窄帶集群在公安工作中已有的應(yīng)用情況，綜合考慮頻率資源、覆蓋性能和技術(shù)實(shí)現(xiàn)等方面的因素，定位于公安專網(wǎng)市場(chǎng)的寬帶數(shù)字集群應(yīng)具有以下技術(shù)特性:

1)典型的載波信道帶寬1 MHz左右，利用5 MHz左右的帶寬可連續(xù)覆蓋組網(wǎng);

2)空中接口的下行最高數(shù)據(jù)傳輸速率不低于2 Mbps，總的上行最高數(shù)據(jù)傳輸速率不低于1.35 Mbps;

3)中、高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)能實(shí)現(xiàn)覆蓋范圍與傳輸速率之間的靈活折衷，中速數(shù)據(jù)的覆蓋范圍與PDT的覆蓋范圍相同;

4)具有載波信道帶寬200 kHz左右的中帶數(shù)字集群模式;

5)終端兼容PDT和模擬集群(MPT-1327);

6)空中接口和系統(tǒng)互聯(lián)接口的協(xié)議公開和標(biāo)準(zhǔn)化。

在上述技術(shù)特性中，最高數(shù)據(jù)傳輸速率2 Mbps遠(yuǎn)沒有4 G公眾移動(dòng)通信的最高數(shù)據(jù)傳輸速率100 Mbps吸引人，這顯然是因?yàn)槭艿搅? MHz總帶寬、要求連續(xù)覆蓋組網(wǎng)和要求大區(qū)制覆蓋這3方面因素的制約。提出要利用5 MHz左右的帶寬實(shí)現(xiàn)連續(xù)覆蓋組網(wǎng)，這意味著在上行鏈路中必須采用發(fā)射功率控制，以便于實(shí)現(xiàn)鄰頻使用，減少對(duì)頻率資源的需求。如果還能通過采用擴(kuò)頻調(diào)制來(lái)支持同頻組網(wǎng)，則會(huì)給頻率規(guī)劃和組網(wǎng)工作帶來(lái)更大的便利。

同時(shí)，對(duì)4 G公眾移動(dòng)通信中100 Mbps的傳輸速率，我們應(yīng)該有清楚的認(rèn)識(shí):首先，100 Mbps是在20 MHz載波信道帶寬條件下所能達(dá)到的峰值速率，實(shí)際運(yùn)營(yíng)時(shí)大多采用3 MHz或5 MHz載波信道帶寬，具體在某個(gè)應(yīng)用地點(diǎn)上能達(dá)到的峰值速率只有10～20 Mbps;其次，我國(guó)的4 G采用的是TTD-LTE體制，這種峰值速率是上、下行鏈路共享的，具體到上行或下行鏈路中最多只能達(dá)到峰值速率的80%左右;再之，公眾移動(dòng)通信中沒有優(yōu)先級(jí)控制，一視同仁地分配到每個(gè)用戶的實(shí)際速率并不是很高(如短時(shí)達(dá)到1～2 Mbps);此外，隨著智能手機(jī)的普及，公眾移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)接入應(yīng)用的普及率和使用率很快就會(huì)呈多倍地增長(zhǎng)，目前看來(lái)很高的數(shù)據(jù)傳輸速率很快就會(huì)感覺難以滿足需要。因此，依托公眾移動(dòng)通信網(wǎng)建成的中、高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)傳輸平臺(tái)，不可能滿足公安機(jī)關(guān)對(duì)中、高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的長(zhǎng)遠(yuǎn)需求，更不可能滿足公安機(jī)關(guān)在應(yīng)急處置時(shí)的需要。相比之下，在公安專用的寬帶數(shù)字集群中，可以根據(jù)需要來(lái)調(diào)配帶寬和時(shí)隙資源，能優(yōu)先保證高級(jí)別用戶的應(yīng)用需求，這種看似不太高的數(shù)據(jù)傳輸速率是應(yīng)急之時(shí)仍能實(shí)實(shí)在在地保證可供使用的。我們不能被4 G公眾移動(dòng)通信中令人羨慕的高速率所蒙蔽，更不能受其影響而放松甚至放棄公安專用寬帶數(shù)字集群的建設(shè)和發(fā)展。

5 結(jié)束語(yǔ)

每當(dāng)有新的建設(shè)機(jī)會(huì)時(shí)，用戶總是希望能采用技術(shù)更先進(jìn)、功能更強(qiáng)大的新產(chǎn)品。在公眾移動(dòng)通信引領(lǐng)的中、高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)潮流面前，中、高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)就是技術(shù)先進(jìn)、功能強(qiáng)大的主要標(biāo)志?，F(xiàn)在，15年前大規(guī)模建設(shè)的模擬集群急需退網(wǎng)，10年前推出的窄帶數(shù)字集群TETRA也已經(jīng)使用了多年，現(xiàn)階段的PDT也只能提供低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù);如果未來(lái)3～5年之內(nèi)又有新的建設(shè)機(jī)會(huì)出現(xiàn)，而用戶仍然只能選用不能提供中、高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的窄帶數(shù)字集群產(chǎn)品，那么對(duì)于用戶和集群廠商而言都是一種損失。

從目前集群產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)、技術(shù)水平和應(yīng)用需求來(lái)看，發(fā)展寬帶數(shù)字集群的時(shí)機(jī)已經(jīng)成熟。只有信念堅(jiān)定地發(fā)展符合公安應(yīng)用需求的寬帶數(shù)字集群，主動(dòng)地投入到中、高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)潮流之中，才能更好地支持警務(wù)工作模式的變革，才能更好地滿足公安信息化建設(shè)和發(fā)展的需要，才能更好地完成黨和政府賦予公安機(jī)關(guān)的職責(zé)和使命。

［1］ 中華人民共和國(guó)郵電部.YD/T 855.22—1996 900 MHz TDMA數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)無(wú)線接口物理層規(guī)范［S］.北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，1996:8.

［2］ 鄭祖輝，陸錦華，鄭嵐.數(shù)字集群移動(dòng)通信系統(tǒng)［M］.2版.北京:電子工業(yè)出版社，2005:365.

［3］ 公安部科技信息化局.警用數(shù)字集群(PDT)通信系統(tǒng)總體技術(shù)規(guī)范(試行)［S］.北京:公安部科技信息化局，2011:19-20.

［4］ 王映民，孫韶輝.TTD-LTE技術(shù)原理與系統(tǒng)設(shè)計(jì)［M］.北京:人民郵電出版社，2010:396.