คำอธิบายทางเทคนิคที่ชัดเจนว่าฟังก์ชั่นระบบ DMR (Digital Mobile Radio) อย่างไร คู่มือนี้แบ่งเทคโนโลยี TDMA, การเข้ารหัสด้วยเสียง, การส่งข้อมูลและสถาปัตยกรรมเครือข่ายที่ทำให้วิทยุดิจิตอลแบบสองทางแบบมืออาชีพเป็นไปได้
ในโลกของการสื่อสารสองทางแบบมืออาชีพและมือสมัครเล่นวิทยุมือถือดิจิตอล (DMR) ได้กลายเป็นมาตรฐานที่แข็งแกร่งมีประสิทธิภาพและคุณลักษณะที่อุดมไปด้วย DMR ให้เสียงที่ชัดเจนฟังก์ชันการทำงานที่เพิ่มขึ้นและการใช้สเปกตรัมวิทยุที่แออัด แต่เวทมนตร์ดิจิทัลนี้เกิดขึ้นได้อย่างไร? คู่มือนี้เจาะลึกหลักการทางเทคนิคหลักที่ทำให้วิทยุ DMR ทำงาน
มูลนิธิดิจิตอล: จากคลื่นเสียงไปยังแพ็คเก็ตข้อมูล
การเปลี่ยนแปลงพื้นฐานจากแอนะล็อกเป็น DMR คือการแปลงเสียงของคุณจากรูปคลื่นต่อเนื่องเป็นข้อมูลดิจิทัลแบบไม่ต่อเนื่อง นี่คือกระบวนการทีละขั้นตอน:
1.การสุ่มตัวอย่างด้วยเสียงและการแปลงเป็นดิจิทัล: เมื่อคุณพูดเป็นไมโครโฟนของวิทยุ DMR สัญญาณไฟฟ้าแอนะล็อกที่แสดงถึงเสียงของคุณจะถูกป้อนลงในตัวถอดรหัสรหัสหรือตัวแปลงสัญญาณ ตัวแปลงสัญญาณหลักที่ใช้ใน DMR เรียกว่า Ambe + 2™.ค่าาา ตัวแปลงสัญญาณนี้จะเป็นตัวอย่างเสียงของคุณเป็นพันๆครั้งต่อวินาทีและเปลี่ยนตัวอย่างเหล่านี้ให้เป็นกระแสดิจิตอล1S และ0S กระบวนการนี้จะบีบอัดข้อมูลเสียงได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยต้องใช้แบนด์วิดท์น้อยลงในขณะที่มีเป้าหมายเพื่อรักษาคุณภาพเสียง
2.การแก้ไขข้อผิดพลาด: นี่เป็นข้อได้เปรียบที่สำคัญของระบบดิจิทัล สตรีมเสียงดิจิตอลจะถูกประมวลผลด้วยการแก้ไขข้อผิดพลาดไปข้างหน้า (FEC) FEC เพิ่มบิตข้อมูลพิเศษซ้ำซ้อนในสตรีม หากสัญญาณวิทยุพบการรบกวนการจางหายหรือเสียงรบกวนในระหว่างการส่งวิทยุที่ได้รับสามารถใช้ข้อมูลซ้ำซ้อนนี้เพื่อตรวจจับและแก้ไขข้อผิดพลาดมักสร้างข้อมูลต้นฉบับใหม่ได้อย่างสมบูรณ์แบบ นี่คือเหตุผลที่เสียง DMR สามารถเสียงที่ชัดเจนได้ถึงขอบของความคุ้มครองซึ่งแตกต่างจากอะนาล็อกที่กลายเป็นเสียงดังมากขึ้น
หัวใจของระบบ: TDMA (การแบ่งเวลาหลายการเข้าถึง)
นี่คือเทคโนโลยีการกำหนดมาตรฐาน DMR DMR ใช้วิธีการที่เรียกว่าการแบ่งเวลาสองช่องการเข้าถึงหลาย (TDMA)
* ช่องแบ่ง: จินตนาการช่องความถี่วิทยุ12.5 kHz แบบดั้งเดิมเดียว แทนที่จะให้การสนทนาครั้งเดียวใช้ทั้งช่องอย่างต่อเนื่อง TDMA แบ่งช่องออกเป็นสองช่องเวลาสลับกัน
* ดิจิตอล"สวิทช์": แต่ละครั้งสล็อตเป็น30มิลลิวินาทียาวและพวกเขาสลับกลับไปกลับ สล็อต1ส่งสัญญาณจากนั้นสล็อต2จะส่งสัญญาณจากนั้นกลับไปที่สล็อต1และอื่นๆในอัตราที่รวดเร็วอย่างเห็นได้ชัด
* สองเส้นทางตรรกะ: นี้จะสร้างสองช่องทางตรรกะอิสระอย่างสมบูรณ์ในหนึ่งความถี่ทางกายภาพ สล็อต1สามารถสนทนาหนึ่งครั้ง (หรือเซสชันข้อมูล) ในขณะที่สล็อต2ดำเนินการพร้อมกัน นี้ทันทีเพิ่มความจุของคู่ความถี่เมื่อเทียบกับระบบอะนาล็อกเดิม
สถาปัตยกรรม: ทำความเข้าใจชั้น DMR
DMR ถูกกำหนดไว้ในสามชั้นซึ่งอธิบายเครื่องชั่งระบบที่แตกต่างกัน:
* Tier I: ครอบคลุมอุปกรณ์ที่ไม่มีใบอนุญาตและใช้พลังงานต่ำบนความถี่เฉพาะ เป็นรูปแบบที่ง่ายที่สุดโดยปกติจะไม่ใช้ TDMA หรือเครือข่ายขั้นสูง
* Tier II: นี่เป็นชั้นที่พบมากที่สุดสำหรับระบบมืออาชีพและเชิงพาณิชย์ที่ได้รับอนุญาต (เช่นการรักษาความปลอดภัยโลจิสติกส์หรือโรงงาน) และการใช้วิทยุมือสมัครเล่น ทำงานในย่านความถี่ VHF และ UHF โดยใช้ตัวทำซ้ำทั่วไป Tier II ใช้เทคโนโลยี TDMA สองช่องที่อธิบายไว้ข้างต้นอย่างเต็มที่ ตัวทวนสัญญาณ Tier II เป็นอุปกรณ์ที่มีความซับซ้อนซึ่งรับสัญญาณในสล็อตครั้งเดียวและส่งสัญญาณใหม่อีกครั้งทั้งหมดในคู่ความถี่เดียวกันจัดการการสนทนาสองครั้งอย่างมีประสิทธิภาพในครั้งเดียว
* Tier III: นี่คือสถาปัตยกรรมระบบที่ถูกตัดทอน หลายช่อง (แต่ละช่องมีช่อง TDMA สองช่อง) อยู่ด้วยกัน ช่องสัญญาณควบคุมจัดการเครือข่ายกำหนดผู้ใช้แบบไดนามิกให้เลือกช่องเวลาว่างในความถี่ที่มีอยู่ทั้งหมด นี้จะใช้สำหรับขนาดใหญ่, ระบบหลายเว็บไซต์เช่นเมืองกว้างความปลอดภัยสาธารณะหรือเครือข่ายยูทิลิตี้, เพิ่มประสิทธิภาพสำหรับหลายร้อยผู้ใช้
จะเกิดอะไรขึ้นในระหว่างการโทร? ตัวอย่าง Tier II
ลองทำตามการโทรผ่านมือถือโดยตรงง่ายๆ (Simplex):
1.คุณกดปุ่ม Push-to-Talk (PTT)
2.ตัวแปลงสัญญาณวิทยุของคุณแปลงสัญญาณและบีบอัดเสียงของคุณ
3.ข้อมูลได้รับการจัดรูปแบบเป็นเฟรม DMR รวมถึงส่วนหัวของซิงค์ ID เฉพาะของวิทยุของคุณ (ดังนั้นวิทยุอื่นๆจึงรู้ว่าใครกำลังโทรอยู่) และข้อมูลเสียงที่แก้ไขข้อผิดพลาด
4.เฟรมนี้จะถูกส่งในหนึ่งในสอง TDMA เวลาสล็อต (เช่นสล็อต1) ในความถี่ที่เลือก
5.ค่ะวิทยุที่ได้รับซิงโครไนซ์กับโครงสร้างสล็อตในเวลาเดียวกันฟังในระหว่างสล็อต1.มันจับข้อมูลใช้ FEC เพื่อแก้ไขข้อผิดพลาดในการส่งข้อมูลใดๆถอดรหัสข้อมูลเสียงดิจิตอลกลับเข้าไปในรูปคลื่นอนาล็อกและเล่นผ่านลำโพง
เมื่อใช้ตัวทวนสัญญาณ (ดูเพล็กซ์) กระบวนการจะคล้ายกันแต่วิทยุของคุณจะส่งสัญญาณในสล็อตครั้งเดียวบนความถี่อินพุตของตัวทวนสัญญาณ Repeater ได้รับมันทันที re-ส่งมันบน * อื่นๆ * เวลาสล็อตบนเอาท์พุทความถี่อย่างมากขยายช่วง วิทยุทั้งหมดฟัง talkgroup ที่ช่องเวลานั้นจะได้ยินเสียงการโทร
เกินกว่าเสียง: ข้อมูลและการส่งสัญญาณ
ลักษณะดิจิทัลของ DMR ช่วยให้บริการข้อมูลแบบบูรณาการในช่องเดียวกับเสียง:
* การส่งข้อความสั้นๆ: ส่งข้อความระหว่างวิทยุ
* ตำแหน่ง GPS: ส่งข้อมูลตำแหน่งสำหรับการติดตามแบบเรียลไทม์บนแผนที่จัดส่ง
* Telemetry: การตรวจสอบระยะไกลและการควบคุมอุปกรณ์
* ID ผู้โทรและการส่งข้อความสถานะ: ดูว่าใครกำลังโทรหรือส่งการแจ้งเตือนสถานะที่ตั้งไว้ล่วงหน้า (เช่น"งานสมบูรณ์")
* Talkgroups: นี่คือแนวคิด DMR พื้นฐาน แทนที่จะโทรวิทยุทั้งหมดบนความถี่คุณกำหนดวิทยุให้กับ talkgroups ดิจิตอล การโทรของคุณจะถูกติดแท็กด้วยรหัส talkgroup และวิทยุเพียงโปรแกรมที่จะฟังว่า ID จะได้ยินมัน นี้จะช่วยให้สำหรับการจัดกลุ่มตรรกะของผู้ใช้ (เช่นการบำรุงรักษาการรักษาความปลอดภัยการจัดการ) แบ่งปันความถี่เดียวกันโดยไม่ต้องได้ยินซึ่งกันและกัน
DMR เทียบกับอนาล็อก: ความแตกต่างในทางปฏิบัติ
* คุณภาพเสียง: DMR ให้เสียงที่สม่ำเสมอและชัดเจนโดยไม่มีเสียงรบกวนจากพื้นหลังในสภาพสัญญาณที่เพียงพอ
* ประสิทธิภาพสเปกตรัม: TDMA ช่วยให้การสนทนาสองครั้งต่อช่อง12.5 kHz, ความจุ100% ได้รับมากกว่าอนาล็อก fm.
* อายุการใช้งานแบตเตอรี่: เนื่องจากวิทยุ TDMA ส่งสัญญาณในช่องที่กำหนดเท่านั้น (ไม่ต่อเนื่อง) เครื่องส่งสัญญาณจึงทำงานน้อยลงประมาณ50% ในระหว่างการสนทนาทำให้อายุการใช้งานแบตเตอรี่ยาวนานขึ้นอย่างมาก
* คุณสมบัติที่เพิ่มขึ้น: ข้อมูลแบบบูรณาการการส่งข้อความและเครือข่ายขั้นสูงมีถิ่นกำเนิดในรูปแบบดิจิทัล
สรุปแล้ววิทยุ DMR ทำงานโดยเปลี่ยนเสียงให้เป็นข้อมูลดิจิทัลที่แก้ไขข้อผิดพลาดและใช้การจับเวลา TDMA อันชาญฉลาดเพื่อแบ่งปันช่องสัญญาณความถี่เดียวระหว่างการสนทนาพร้อมกันสองครั้ง การรวมกันของความชัดเจนแบบดิจิตอลประสิทธิภาพสเปกตรัมและความสามารถในข้อมูลในตัวนี้อธิบายว่าทำไม DMR จึงกลายเป็นมาตรฐานสากลสำหรับการสื่อสารเคลื่อนที่ระดับมืออาชีพที่ทันสมัย
