無線電通訊同頻同播系統(tǒng)在伊春森林防火應(yīng)用的探討

【摘 要】針對伊春市森林防火通訊系統(tǒng)存在的信號盲區(qū)和通訊干擾大等技術(shù)問題，探討了無線電通訊同頻同播系統(tǒng)的技術(shù)特征及優(yōu)越性，得出了使用同頻同播技術(shù)組網(wǎng)可以解決森林防火現(xiàn)有無線通信中存在盲點問題的結(jié)論。

【關(guān)鍵詞】森林防火 同頻同播系統(tǒng) 通訊系統(tǒng)

伊春市早年建設(shè)的部分森林防火基礎(chǔ)設(shè)施因未能及時改造升級，現(xiàn)已明顯不能滿足森林立體防火的要求。因此，必須對現(xiàn)有通訊網(wǎng)進行技術(shù)升級，以適應(yīng)森林防火新形勢的需要。結(jié)合伊春市當前森林防火的實際情況，森林防火無線通訊采用同頻同播組網(wǎng)方式是目前較優(yōu)的選擇。

一、無線同頻同播系統(tǒng)基本原理

無線同播系統(tǒng)就是在一個區(qū)域內(nèi)建立多個同頻中轉(zhuǎn)臺，并利用鏈路將這些中轉(zhuǎn)臺連接起來，同時發(fā)射同一載波信號，藉以達到當前區(qū)域通訊的目的。鏈路可以選擇無線或有線方式。每個中轉(zhuǎn)臺負責一定范圍的覆蓋，這樣利用多個同頻中轉(zhuǎn)臺和鏈路連接就可完成大范圍同播覆蓋的目的。簡單地安裝多個中轉(zhuǎn)臺以期達到同播網(wǎng)目的，如果這些載波信號的頻率、相位及振幅不一致，那么各個中轉(zhuǎn)臺之間的重疊區(qū)將會產(chǎn)生同頻干擾，產(chǎn)生信號失真，導(dǎo)致話機無法接收正確信息。傳統(tǒng)通訊系統(tǒng)在交叉覆蓋區(qū)域話音質(zhì)量非常差，存在嚴重的同頻干擾問題，大大影響了同頻差轉(zhuǎn)網(wǎng)的覆蓋范圍和通話質(zhì)量。信號干擾通常有非屬本系統(tǒng)產(chǎn)生的噪聲干擾、同頻干擾、鄰頻干擾和當系統(tǒng)使用者太多時產(chǎn)生的頻道阻塞等。同頻同播網(wǎng)從引起同頻干擾的信號覆蓋重迭區(qū)根源著手，引入衛(wèi)星控制技術(shù)、鎖頻技術(shù)、延遲控制單元（如話音延時等同步技術(shù)） 建立起一套獨有的信令控制系統(tǒng)，可對來自不同同播基站的信號進行判選，經(jīng)過頻道分配的處理，使每個基地臺所選用的頻道互不相鄰，以使鄰頻干擾的影響降到最低，實現(xiàn)信道的延伸和無縫覆蓋，從而加大無線對講網(wǎng)的覆蓋范圍，提高覆蓋區(qū)的通訊可靠性，并實現(xiàn)對系統(tǒng)的智能監(jiān)控，從性能上達到同播技術(shù)要求。

要實現(xiàn)同播系統(tǒng)交界區(qū)良好的通話質(zhì)量，必須滿足三個基本條件：各區(qū)中轉(zhuǎn)臺發(fā)射調(diào)制音頻波形要求基本一致；各區(qū)中轉(zhuǎn)臺發(fā)射音頻延時量要求基本一致；各區(qū)中轉(zhuǎn)臺發(fā)射頻率必須一致。除上述三個基本條件外，系統(tǒng)還要具備語音質(zhì)量判選功能，即系統(tǒng)具備從多個接收信號中判斷信號優(yōu)劣的能力，從而選擇較好的信號進行同播發(fā)射，否則，系統(tǒng)可能發(fā)射較差的信號，造成通訊話音混亂。

二、無線同頻同播系統(tǒng)的最佳化處理

在呼叫系統(tǒng)中，同播方式的傳輸造成接收信號的擴散（SDS） ，SDS可造成干擾。這里的且標是要調(diào)整每個基地臺的傳輸時間差來減低系統(tǒng)中信號的擴散。我們可用SA （Simulated Annealing模擬退火算法）的方法來減低系統(tǒng)在指定區(qū)域內(nèi)SDS的總量，它源自降溫控制的物理現(xiàn)象。我們知道，當溫度升高到一種程度時，物質(zhì)就會融化，此時內(nèi)部的分子呈現(xiàn)_種隨機排列的狀態(tài)，是它們排列最亂的時候，也是能量最高的時候；如果溫度適當?shù)芈档偷侥厅c，分子的排列就會是一種最規(guī)則的狀態(tài)，這時能量會達到最低狀態(tài)。SA是下降法和隨機過程的結(jié)合 它通過模擬退火過程尋求組合優(yōu)化問題的全局最優(yōu)解，是近年來.提出的適合大模擬組合優(yōu)化問題的有效方法。SA機理的基本思想是把待優(yōu)化問題模擬成一個物理系統(tǒng)，把待優(yōu)化問題的目標函數(shù)模擬成物理系統(tǒng)的內(nèi)能，然后選擇一個優(yōu)化過程，使模擬的物理系統(tǒng)逐步降溫，達到最低能量狀態(tài)，即使目標函數(shù)值達到最小，以實現(xiàn)最優(yōu)。SA的一個重要特點是有助于逃離優(yōu)化問題的局部最優(yōu)解，而找到全局最優(yōu)解。頻道擁擠的問題可以通過多加頻道或多加基地臺來解決，但頻道通常無法任意增加，只有增加基地臺才是主要解決方法 （即細胞分裂法一蜂巢式通訊技術(shù)）。系統(tǒng)最佳化的目標是實現(xiàn)通話量最大化和干擾最小。

三、無線同頻同播系統(tǒng)的優(yōu)越性

（一）多中轉(zhuǎn)臺可實現(xiàn)多方位的覆蓋，移動用戶所處位置可能受到一個或兩個方向的阻礙，但還有其他方向的中轉(zhuǎn)信號射人，用戶仍可得到良好的通訊效果。

（二）采用多點覆蓋，整個覆蓋區(qū)場強平均，效果穩(wěn)定可靠。由于系統(tǒng)在設(shè)計上采用了目前無線同頻同播領(lǐng)域中最先進的大規(guī)模數(shù)字電路、GPS、CPU中央微處理器等技術(shù)，整個覆蓋區(qū)場強平均；系統(tǒng)所采用的信道機均經(jīng)過嚴格的篩選和精確的調(diào)試，保證音頻幅頻特性一致性好，且‘加于發(fā)射機調(diào)制端的音頻信號幅度特性差在1 dB以內(nèi)；引入語音延遲技術(shù)保證每一次通話時 控、制系統(tǒng)都有足夠的時間進行判選，所以同播網(wǎng)通訊效果穩(wěn)定可靠。

（三）系統(tǒng)硬件和軟件上均有擴展性。以現(xiàn)有的有/無線模擬通道作為鏈路，從而降低了系統(tǒng)的造價，且原來的基站和終端基地臺、手持機基本能用上，既節(jié)省頻率資源又解決覆蓋問題，同時還減少投資費甩。在本次主體網(wǎng)絡(luò)工程完成后，根據(jù)實際使用情況和覆蓋效果，可方便對系統(tǒng)進行補點和擴展，以及必要的站點調(diào)整，使系統(tǒng)獲得最大的覆蓋范圍和理想的通話效果。

（四）經(jīng)濟實用、易于維護。同頻同播系統(tǒng)采用模塊化的結(jié)構(gòu)設(shè)計，設(shè)備的更換、拆裝和維護非常方便。各功能單元為一獨立模塊，各模塊間采用標準9針和25針連線連接，模塊更換只需直接插拔連線，整個更換過程只需2～3min即可完成，既簡單方便，又安全可靠。

對于山地、林木茂密地域的無線通訊，靠一個制高點設(shè)立一個中轉(zhuǎn)臺無法實現(xiàn)良好、可靠的無線通訊網(wǎng)，因為山地對高段無線電波有明顯的阻礙作用。同播網(wǎng)不但可實現(xiàn)覆蓋范圍的擴大，而且是解決無線盲區(qū)的有效方法。系統(tǒng)建立之后，在森林火災(zāi)預(yù)警、監(jiān)測、指揮撲救和災(zāi)后評估等方面發(fā)揮巨大的作用，經(jīng)濟效益和社會效益非常明顯。首先，擴大了通訊覆蓋范圍，消除通訊死角，特別是解決了林區(qū)里面移動信號無法覆蓋的通訊問題，便于快速、高效、安全傳遞火情信息，加快了對森林突發(fā)事件的應(yīng)急反應(yīng)速度。在森林火災(zāi)撲救過程中，火災(zāi)撲救指揮者通過對講機的GPS模塊發(fā)回的位置信息和撲火隊員匯報的情況利用森林防火指揮系統(tǒng)便可快速地制定可行的撲：’救方案，并可.靈活指揮撲火隊員進行撲救 保證了撲火隊員的人身安全?；馂?zāi)過后， 可以方便的。計算受災(zāi)面積，便于火災(zāi)損失評估。

參考文獻：

[1]白敏丹.基于認知無線電的無線通信研究現(xiàn)狀[J].通信技術(shù).2010（05）