วิทยุ DMR ทำงานอย่างไร? ดำน้ำลึกลงไปในเทคโนโลยีวิทยุมือถือดิจิตอล

ในยุคที่การสื่อสารที่ชัดเจนและการใช้สเปกตรัมอย่างมีประสิทธิภาพมีความสำคัญมากวิทยุดิจิตอลมือถือ (DMR) ได้กลายเป็นเทคโนโลยีชั้นนำสำหรับผู้ใช้มืออาชีพและเชิงพาณิชย์ แต่สิ่งที่แน่นอนชุดมันนอกเหนือจากวิทยุอะนาล็อกแบบดั้งเดิม? คำตอบอยู่ในการออกแบบดิจิตอลที่ซับซ้อนแต่สง่างาม บทความนี้ให้รูปลักษณ์ที่ครอบคลุมเกี่ยวกับหลักการพื้นฐานของวิธีการทำงานของวิทยุ DMR ทำลายส่วนประกอบหลักและโปรโตคอล

# จากคลื่นอนาล็อกไปยังแพ็คเก็ตดิจิตอล

การเปลี่ยนแปลงพื้นฐานที่สุดกับ DMR คือการแปลงเสียงของคุณจากคลื่นเสียงอะนาล็อกเป็นกระแสของข้อมูลดิจิตอล เมื่อคุณพูดใส่ไมโครโฟนวิทยุ DMR อุปกรณ์จะแปลงเสียงของคุณทันที

1.การสุ่มตัวอย่างและ Digitizing: สัญญาณอะนาล็อกจากเสียงของคุณถูกสุ่มตัวอย่างหลายพันครั้งต่อวินาที ตัวอย่างแต่ละตัวได้รับมอบหมายให้ใช้ค่าไบนารีเฉพาะ (ชุด1S และ0S) กระบวนการนี้สร้างการแสดงดิจิตอลที่มีความเที่ยงตรงสูงของเสียงของคุณ

2.การเข้ารหัสด้วยเสียงกับ Ambe: ข้อมูลดิจิตอลดิบนี้ยังคงมีขนาดใหญ่สำหรับการส่งผ่านวิทยุที่มีประสิทธิภาพ DMR ใช้ตัวแปลงสัญญาณเสียงพิเศษที่เรียกว่าการกระตุ้นหลายวงขั้นสูง (Ambe + 2™). ตัวแปลงสัญญาณนี้บีบอัดข้อมูลเสียงดิจิตอลลงในแพ็คเก็ตที่มีประสิทธิภาพมากลอกข้อมูลซ้ำซ้อนออกไปโดยไม่ทำลายคุณภาพเสียงอย่างมีนัยสำคัญ นี่คือเหตุผลที่เสียง DMR มักจะฟังดูคมชัดและชัดเจนแม้ในปริมาณที่ต่ำเพราะมันน้อยไวต่อเสียงรบกวนพื้นหลัง

การแปลงข้อมูลดิจิทัลนี้เป็นรากฐานที่ช่วยให้คุณสมบัติขั้นสูงของ DMR ทั้งหมด

# ความมหัศจรรย์ของ TDMA: สองช่องในหนึ่งเดียว

นี่คือศูนย์กลางของเทคโนโลยี DMR และนวัตกรรมที่มีประสิทธิภาพมากที่สุด DMR ใช้วิธีการที่เรียกว่าการแบ่งเวลาสองช่องการเข้าถึงหลาย (TDMA)

เพื่อให้เข้าใจ TDMA ลองนึกภาพความถี่วิทยุเดียวเป็นทางหลวง สัญญาณ FM แบบอะนาล็อกเป็นเหมือนรถบรรทุกขนาดใหญ่เพียงคันเดียวที่ใช้ทางหลวงทั้งหมด การสนทนาครั้งละหนึ่งครั้งสามารถเดินทางบนทางหลวงนั้นได้

DMR อย่างไรก็ตามแยก"ทางหลวง"เดียว (ความถี่) ออกเป็น"เลน"เสมือนสองช่อง (ช่องเวลา) มันทำเช่นนี้ด้วยความเร็วและความแม่นยำที่น่าทึ่ง

* สล็อต1ใช้งานเป็นเวลา30มิลลิวินาทีส่งแพ็คเก็ตของข้อมูลดิจิตอล

* ระบบจะเปลี่ยนเป็นสล็อต2สำหรับ30มิลลิวินาทีถัดไป

* รอบนี้ซ้ำ50ครั้งต่อวินาที

การสลับนี้เกิดขึ้นอย่างรวดเร็วเพื่อให้กับผู้ใช้รู้สึกเหมือนมีการสนทนาอิสระสองครั้งเกิดขึ้นพร้อมกันในความถี่เดียวกัน ช่องเวลาแต่ละครั้งสามารถโทรแยกต่างหากข้อความข้อมูลหรือตำแหน่ง gps.

ผลที่ได้คืออะไร ระบบ DMR ช่วยเพิ่มความจุของสเปกตรัมที่มีอยู่ได้อย่างมีประสิทธิภาพเมื่อเทียบกับระบบอะนาล็อกแบบดั้งเดิม ซึ่งหมายความว่าธุรกิจต้องการ repeaters และใบอนุญาตน้อยลงเพื่อสนับสนุนผู้ใช้จำนวนเดียวกันซึ่งนำไปสู่การประหยัดต้นทุนและประสิทธิภาพในการดำเนินงานที่สำคัญ

# สามชั้นของโครงสร้าง DMR

มาตรฐาน DMR กำหนดโดยสถาบันมาตรฐานโทรคมนาคมยุโรป (ETSI) จัดเป็นสามชั้นที่กำหนดความสามารถและการใช้งาน

Tier I: การทำงานของโหมดโดยตรง

นี้เป็นรูปแบบที่ง่ายที่สุดของ DMR, ใช้สำหรับพลังงานต่ำ, อุปกรณ์ใบอนุญาตฟรีในบางภูมิภาค (เช่นยุโรป446 MHz วง) Tier I เกี่ยวข้องกับการสื่อสารทางวิทยุโดยไม่มีโครงสร้างพื้นฐานใดๆเช่น repeaters. เหมาะสำหรับการใช้งานสันทนาการที่เรียบง่ายหรือการสื่อสารในสถานที่ในระยะทางสั้นๆ

Tier II: ระบบทั่วไป

Tier II คือการใช้งานทั่วไปสำหรับผู้ใช้มืออาชีพและเชิงพาณิชย์ มันใช้ความถี่วิทยุทั่วไปที่ได้รับอนุญาต (เช่น VHF หรือ UHF) และสามารถทำงานได้ทั้งในโหมดโดยตรงและผ่าน repeater. เทคโนโลยี TDMA สองช่องถูกใช้ประโยชน์อย่างเต็มที่ที่นี่ ตัวทวนสัญญาณ Tier II สามารถจัดการผู้ใช้สองกลุ่มแยกกันได้ในเวลาเดียวกันปรับปรุงความจุอย่างมาก ชั้นนี้เหมาะสำหรับทีมรักษาความปลอดภัยการประสานงานเหตุการณ์พื้นการผลิตและบริการการต้อนรับ

Tier III: ระบบ trunked

Tier III แสดงถึงรูปแบบ DMR ที่ทันสมัยและซับซ้อนที่สุด ในระบบ trunked สระว่ายน้ำของความถี่ถูกจัดการโดยตัวควบคุมกลาง เมื่อผู้ใช้ต้องการโทรออกเครื่องควบคุมจะกำหนดช่องเวลาที่มีอยู่โดยอัตโนมัติบนความถี่ที่มีอยู่จากสระว่ายน้ำ ซึ่งจะสร้างเครือข่ายพื้นที่กว้างที่มีประสิทธิภาพสูงซึ่งสามารถรองรับผู้ใช้หลายพันคนที่มีการเข้าถึงช่องสัญญาณที่ราบรื่นซึ่งคล้ายกับเครือข่ายเซลลูลาร์เชิงพาณิชย์ Tier III ใช้โดยสาธารณูปโภคขนาดใหญ่องค์กรความปลอดภัยสาธารณะและระบบขนส่งในเมืองกว้าง

# คุณสมบัติที่สำคัญที่เปิดใช้งานโดยโปรโตคอลดิจิตอล

สตรีมข้อมูลดิจิทัลพื้นฐานช่วยให้มีคุณสมบัติที่ยากหรือไม่สามารถทำได้ด้วย FM อะนาล็อกบริสุทธิ์

* การโทรส่วนบุคคลและกลุ่ม: วิทยุ DMR ทุกตัวมี ID วิทยุที่ไม่เหมือนใคร นี้จะช่วยให้การโทรบุคคลที่เฉพาะเจาะจง (สายส่วนตัว) นอกเหนือไปจากการโทรกลุ่มแบบดั้งเดิม (talkgroups) คุณสามารถหน้าคนเดียวโดยไม่รบกวนทั้งช่อง

* ความเป็นส่วนตัวที่เพิ่มขึ้น: ในขณะที่ไม่ได้เข้ารหัสเกรดทหาร DMR สนับสนุนความเป็นส่วนตัวขั้นพื้นฐาน เนื่องจากเสียงเป็นดิจิตอลจึงสามารถกวนโดยใช้อัลกอริทึมต่างๆ หากไม่มีวิทยุที่ตั้งโปรแกรมไว้ด้วยคีย์เดียวกันการส่งสัญญาณจะฟังดูเหมือนเสียงดิจิตอล

* การใช้งานข้อมูลแบบบูรณาการ: โปรโตคอลดิจิตอล natively สนับสนุนการส่งข้อมูล นี้จะช่วยให้คุณสมบัติเช่นการส่งข้อความระหว่างวิทยุ, การติดตามตำแหน่งจีพีเอสและการทำแผนที่และ telemetry ระยะไกลสำหรับการตรวจสอบอุปกรณ์

* ปรับปรุงอายุการใช้งานแบตเตอรี่: เนื่องจากวิทยุ Tier II จะส่งสัญญาณในช่อง30มิลลิวินาทีที่กำหนดเท่านั้นจึงไม่สามารถใช้งานได้50% ของเวลาในระหว่างการสนทนา การส่งผ่าน"พัลซิ่ง"นี้ช่วยลดการระบายน้ำบนแบตเตอรี่ซึ่งนำไปสู่เวลาในการทำงานที่ยาวนานขึ้นอย่างมากเมื่อเทียบกับวิทยุแบบอะนาล็อก

# กระแสการสื่อสาร DMR ทั่วไป

ลองชิ้นส่วนทั้งหมดเข้าด้วยกันในสถานการณ์การปฏิบัติที่เกี่ยวข้องกับการสนทนาแยกต่างหากสองครั้งผ่าน Repeater เดียว

1.ผู้ใช้ A (ใน talkgroup 1) กดปุ่ม Push-to-Talk (PTT) วิทยุของพวกเขาถูกตั้งโปรแกรมให้ใช้ช่องเวลา1ในความถี่เฉพาะ

2.วิทยุ digitizes และบีบอัดเสียงของผู้ใช้แล้วส่งมันในระเบิดในระหว่างช่องเวลาที่กำหนดไปยัง repeater.

3 .repeater ได้รับข้อมูลบนสล็อต1และส่งทันทีด้วยพลังงานที่สูงขึ้น ในขณะเดียวกันผู้ใช้ B (ใน talkgroup 2) สามารถกด PTT ได้ วิทยุของพวกเขาถูกตั้งโปรแกรมให้ใช้ช่องเวลา2.

4 .repeater ต่อเนื่อง interleaves ข้อมูลจากผู้ใช้ A (สล็อต1) และผู้ใช้ B (สล็อต2) ออกอากาศสัญญาณเดียวที่มีทั้งการสนทนา

5.วิทยุทั้งหมดฟัง talkgroup 1ในสล็อต1จะได้ยินผู้ใช้ A และวิทยุทั้งหมดฟัง talkgroup 2ในสล็อต2จะได้ยินผู้ใช้ b. ทั้งสองกลุ่มไม่ทราบถึงการสนทนาของกันและกัน

DMR เป็นมากกว่า"Digital Analog"เป็นโปรโตคอลที่มีประสิทธิภาพและประหยัดสเปกตรัมที่ยกระดับ TDMA ให้มีความจุสองเท่าเสียงดิจิตอลเพื่อเพิ่มความคมชัดและโครงสร้างที่เป็นมิตรกับข้อมูลเพื่อเปิดใช้งานคุณสมบัติการสื่อสารที่ทันสมัย โดยการแปลงเสียงเป็นแพ็คเก็ตข้อมูลที่มีประสิทธิภาพและเวลาในการหั่น DMR มอบโซลูชันที่มีประสิทธิภาพคุ้มค่าและปรับขนาดได้ซึ่งตรงกับความต้องการของผู้ใช้มืออาชีพในปัจจุบัน การทำความเข้าใจหลักการหลักเหล่านี้ตั้งแต่ตัวแปลงสัญญาณ Ambe ไปจนถึงความสง่างามของ TDMA สองช่องเผยให้เห็นว่าทำไมเทคโนโลยีนี้จึงกลายเป็นมาตรฐานสากลสำหรับการสื่อสารที่สำคัญที่มีประสิทธิภาพและเชื่อถือได้