內(nèi)容編輯數(shù)字移動無線電標準（DMR）是歐洲電信標準協(xié)會（ETSI）為專業(yè)移動無線電（PMR）用戶專門制定的數(shù)字無線電標準，最早于2005年獲得批準。
本標準的設(shè)計是在現(xiàn)有的全球已授權(quán)地面移動頻率波段所使用的12.5KHz頻道間隔中運行，并滿足未來對6.25kHz通道均衡的監(jiān)管要求。主要目的是指定復(fù)雜程度低、可負擔得起的數(shù)字系統(tǒng)。DMR提供語音、數(shù)據(jù)和其他輔助服務(wù)。今天，按其規(guī)格設(shè)計的產(chǎn)品在世界各地有售。 DMR協(xié)議涵蓋未授權(quán)（第一層）、授權(quán)常規(guī)（第二層）和授權(quán)集群（第三層）三種操作模式，商業(yè)應(yīng)用目前主要集中在第二層和第三層已授權(quán)類別。 定義DMR的標準由四個文檔構(gòu)成。這些文檔可以從ETSI網(wǎng)站免費下載。請點擊以下鏈接下載：
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TS 102 361-1: DMR 空中接口協(xié)議 |
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TS 102 361-2: DMR 語音和普通服務(wù)與設(shè)施 |
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TS 102 361-3: DMR 數(shù)據(jù)協(xié)議 |
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TS 102 361-4: the DMR Trunking protocol |
還有一個包括所有標準元素的設(shè)計師指南簡讀本：
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TR 102 398: 總體系統(tǒng)設(shè)計 |
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DMR標準的其他主要技術(shù)特征包括：
- 雙時隙時分多址（TDMA）運行
- 4級FSK調(diào)制
- 最先進的前向糾錯
DMR有哪些不同類型
DMR標準分為三個層級。
DMR 第I層：未授權(quán)
DMR第I層產(chǎn)品供446MHz頻帶免許可證使用。
第I層提供消費應(yīng)用和低功率的商業(yè)應(yīng)用，采用最大0.5W瓦射頻功率。由于信道有限和不使用中繼器、電話互聯(lián)和固定/集成天線，第I層DMR設(shè)備最適合個人、娛樂、小型零售和其他不需要廣域覆蓋或先進功能的環(huán)境使用。
DMR 第II層：DMR常規(guī)
第II層包括在66 – 960MHZ PMR頻段運行的已授權(quán)常規(guī)無線電系統(tǒng)、手機和便攜式設(shè)備。ETSI 的DMR 第II層標準的對象是需要頻譜效率\先進的語音功能和集成IP數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)以便在授權(quán)頻段進行高功率通信的用戶。ETSI 的DMR第II層規(guī)定了在12.5KHz信道中運行雙時隙TDMA。
DMR 第III層：DMR集群
DMR在第III層產(chǎn)品可在66 – 960MHZ頻段進行集群運行。第III層標準規(guī)定了在12.5KHz信道中運行雙時隙TDMA。第III層支持類似MPT-1327的語音和短消息處理，有內(nèi)置128字符狀態(tài)信息和高達288數(shù)位的各種格式的短信息。它還支持多種格式的分組數(shù)據(jù)服務(wù)，包括IPv4和IPv6。
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主要優(yōu)勢
與傳統(tǒng)模擬系統(tǒng)和其他數(shù)字系統(tǒng)相比，DMR系統(tǒng)具有許多優(yōu)勢。簡言之，DMR數(shù)字系統(tǒng)帶來以下優(yōu)勢：
? 易于使用和創(chuàng)建數(shù)據(jù)應(yīng)用程序
?? 先進的控制功能
? 卓越的音頻性能
??由完全開放、成熟、廣泛支持的標準帶來的供應(yīng)安全性
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DMR優(yōu)勢白皮書 >> |
? 現(xiàn)有12.5kHz授權(quán)信道容量倍增
DMR的主要優(yōu)勢之一是通過TDMA使單個12.5 kHz 信道能夠支持兩個同步和獨立呼叫。根據(jù)DMR標準，TDMA保留12.5 kHz信道寬度，并將其劃分為兩個交替的時隙A和B（如下圖1所示），每個時隙作為一個單獨的通信路徑。在圖1中，對講機1和3在時隙1上通話；對講機2和4在時隙2上通話。
圖1：DMR雙時隙TDMA結(jié)構(gòu)
在這種布局中，每個通信路徑使用12.5 kHz帶寬的一半時間，因此每個路徑使用一半的帶寬，即6.25 kHz。也就是6.25 kHz頻譜有一個通話路徑的效率，而采用DMR，該信道作為一個整體仍保持與12.5 kHz 模擬信號相同的特征。這使DMR無線電可在執(zhí)照持有人現(xiàn)有的12.5 kHz或25 kHz信道中運行，這意味著無需改變波段或重新申請執(zhí)照，同時使信道容量增加了一倍。如下圖2所示。TDMA增加給定帶寬通話容量的方法已經(jīng)過系統(tǒng)的試驗和測試。TETRA與GSM蜂窩移動（世界上最廣泛使用的兩種雙向無線電通信技術(shù)）均是TDMA系統(tǒng)。美國公共安全無線電標準 P25 也正在將其第二階段的規(guī)格轉(zhuǎn)向雙時隙TDMA。
圖2：通過DMR系統(tǒng)實現(xiàn)模擬向數(shù)字遷移
另一種增加容量的方法是將12.5 kHz或25 kHz信道分割成兩個或更多的6.25 kHz 信道，即FDMA。理論上，6.25kHz FDMA通話設(shè)備可在舊的12.5 kHz信道中擠進兩個并排的新通道。但實際的情況并不是這樣。在許多國家，不存在具體的6.25 kHz許可證，而監(jiān)管制度不允許許可證持有人在現(xiàn)有的12.5kHz許可證中運行兩個6.25kHz通道。
但通常有可能在12.5kHz許可證中運行1個6.25kHz無線通道，但用戶并沒有增加容量。這種情況顯示在下圖3。在美國，有授權(quán)的6.25 kHz信道可用，但許可證持有人不得將現(xiàn)有的12.5kHz許可證分割成多個6.25kHz信道。因此，要增加6.25kHzFDMA系統(tǒng)的容量，用戶不得不申請新的其他頻譜范圍的6.25 kHz許可證。即使在允許用戶在現(xiàn)有許可證中擠入兩個6.25 kHz路徑的國家，這也可能產(chǎn)生問題。
基站使用頻譜中兩個相鄰?fù)ǖ肋\行系統(tǒng)，很容易產(chǎn)生干擾風險。 基于這個原因，使用 6.25 kHz FDMA 解決方案（見下圖4）的用戶仍然要申請其他頻譜范圍的新執(zhí)照來增加容量。與此相反，由于DMR的兩個TDMA路徑完全適合現(xiàn)有的通道結(jié)構(gòu)，安裝DMR系統(tǒng)后，不會產(chǎn)生新的干擾問題。
圖3：通過6.25 kHz 數(shù)字 FDMA系統(tǒng)模擬向數(shù)字遷移
圖4：通過6.25 kHz FDMA模擬向數(shù)字遷移
總之，數(shù)字PMR-/-LMR協(xié)議中使用的FDMA和TDMA系統(tǒng)理論上有同樣的頻譜效率，因為它們可以在12.5 kHz頻譜中提供兩個通話路徑，但DMR采用的 TDMA辦法具有與世界各地現(xiàn)行監(jiān)管制度兼容的優(yōu)勢，并且不會產(chǎn)生新的干擾問題。
FDMA 6.25kHz方法的一個潛在好處是，不需用中繼器協(xié)調(diào)TDMA時隙以提供兩個獨立通話路徑，而這對DMR是必要的。（DMR系統(tǒng)不用中繼器也工作得很好，仍然可以體現(xiàn)DMR系統(tǒng)的許多固有優(yōu)勢，如反向信道信令等，但不是每個12.5 kHz頻譜都運行兩個完全獨立的通道）。但是沒有中繼器，F(xiàn)DMA的所有無線設(shè)備必須隨時處在相互覆蓋范圍之內(nèi)，以實現(xiàn)預(yù)期的容量倍增。因此，如果系統(tǒng)現(xiàn)在或?qū)硇枰欣^器覆蓋額外的范圍，或問題區(qū)域（例如基站搬遷或開設(shè)新點），F(xiàn)DMA的這個優(yōu)勢將大打折扣。
DMR系統(tǒng)的優(yōu)勢還在于12.5 kHz信號比6.25 kHz抗干擾能力更強。這意味著在噪聲環(huán)境下，12.5 kHz信道衰減的可能要小于6.25 kHz信號，可為無線用戶提供可接受的對講服務(wù)。因此，6.25 kHz FDMA系統(tǒng)非中繼器增加容量的優(yōu)勢僅限于：a）您只有一個小基站，在系統(tǒng)使用壽命期間所有無線用戶與他們的通信對象位于直接聯(lián)系范圍之內(nèi)； b）您可以獲得所需的頻率，因為出于監(jiān)管或干擾方面的原因，將現(xiàn)有許可證拆分成多個6.25kHz信道不可行； c）難以獲得12.5 kHz信道許可證；d）沒有必要與傳統(tǒng)的12.5kHz模擬系統(tǒng)的兼容（見下文）。DMR在開發(fā)伊始就考慮了長遠業(yè)務(wù)需求，沒有這些限制。
如下圖5所示。
圖5：DMR頻譜信道與傳統(tǒng)模擬系統(tǒng)的兼容性
? 高效使用基礎(chǔ)架構(gòu)設(shè)備。DMR TDMA方式的另一個優(yōu)勢是，用一個中繼器、一個天線和一個簡單的雙工機獲得兩個通信通道。相對于FDMA解決方案，雙時隙TDMA可獲得6.25 kHz的效率，同時最大限度減少中繼器和組合設(shè)備的投資。兩種方法對一個簡單系統(tǒng)的設(shè)備需求顯示在下圖6。
圖6：雙信道FDMA和TDMA系統(tǒng)的設(shè)備需求
FDMA每個信道要求專用中繼器，外加昂貴的支持多頻共享一個基站天線的組合設(shè)備。將組合設(shè)備用于6.25 kHz信號可能特別昂貴，而且以這種方式使用時，通常會造成信號質(zhì)量和覆蓋范圍的損失，因此需要使用功率放大器（如圖6所示）。對于振蕩器老化產(chǎn)生差錯的現(xiàn)象，F(xiàn)DMA 6.25 kHz系統(tǒng)的容差性較低，導致發(fā)射信號偏離理想的中心頻率。這將導致對鄰頻的保護程度降低，使系統(tǒng)易于受到干擾?？捎脤ｉT設(shè)備抵消，稱為高穩(wěn)定振蕩器，但又要增加需要成本。相比之下，雙時隙TDMA用單信通道設(shè)備達到穩(wěn)定的雙信通道等效，不需要額外的中繼器或組合設(shè)備（而且中繼站可降低空調(diào)消耗，對備份電源的需求較低）。對DMR用戶來說，這意味著較低的成本和較簡單的基站規(guī)劃。
? 更長的電池使用壽命和更大的功效。電池使用壽命一直是移動設(shè)備的最大挑戰(zhàn)之一。過去，增加一次充電的通話時間的選擇有限。但是，雙時隙TDMA提供了一個很好的解決方法。由于單個呼叫只使用兩個時隙中的一個，因此只需要一半的發(fā)射器容量。發(fā)射器有一半時間是空閑的，也就是說，任何時候它都是未使用的時隙“輪次”。
例如，典型的占空比為5%發(fā)射，5%接收，90%閑置，發(fā)射時間占電池消耗的很大比重。通過將有效發(fā)射時間減少一半，雙時隙TDMA與模擬無線通信比較，通話時間可提升高達40%。（根據(jù)一家制造商公布的產(chǎn)品資料，同一對講機在模擬模式下通話時間為9小時，數(shù)字模式則為13小時）。由于每次通話電池總消耗大幅降低，一次充電的使用時間得到延長。DMR數(shù)字設(shè)備還包括睡眠和電源管理技術(shù)，可進一步提高電池的使用壽命。 盡管許多其他因素影響個別設(shè)備的電源消耗，將市場上大規(guī)模銷售的DMR和FDMA數(shù)字對講機公布的電池壽命數(shù)據(jù)進行比較，還是可以看出TDMA方式要優(yōu)于FDMA。每小時使用時間，TDMA對講機對電池容量的需求比FDMA模式低19%-34%。
除了環(huán)保原因不浪費能源外，選擇較低能耗的技術(shù)可以讓我們在未來擁有更多的靈活性。隨著用戶通信需求的增長（例如更大的數(shù)據(jù)需求），需要更多的電池容量，最好選擇本質(zhì)上更有效的技術(shù)，以便有更多的使用余地。如上所述，DMR的基礎(chǔ)架構(gòu)也比FDMA系統(tǒng)所要求的更簡單。這意味著運行一個基站所需能源 TDMA比FDMA要低。這些節(jié)能特性賦予DMR用戶更精簡、更環(huán)保的無線網(wǎng)絡(luò)以及更長的無線設(shè)備電池使用壽命。
? 易于使用和創(chuàng)建數(shù)據(jù)應(yīng)用程序。DMR的端到端數(shù)字特性可以很容易把GPS短信和遙測等應(yīng)用添加到設(shè)備和系統(tǒng)中。DMR標準還支持無線IP數(shù)據(jù)傳輸，易于開發(fā)標準應(yīng)用程序。隨著現(xiàn)代社會對數(shù)據(jù)及語音通信的依賴程度越來越大，往系統(tǒng)中添加大范圍數(shù)據(jù)應(yīng)用可以帶來最大投資回報。事實上，向無線通信系統(tǒng)中添加商務(wù)強化型數(shù)據(jù)服務(wù)和應(yīng)用時推動用戶向數(shù)字通信轉(zhuǎn)換的主要動力之一。 DMR方案實現(xiàn)的信道容量倍增對添加數(shù)據(jù)應(yīng)用也至關(guān)重要。為了保持相同質(zhì)量水平的現(xiàn)有語音業(yè)務(wù)，必須擁有額外的數(shù)據(jù)傳輸容量。這對自動車輛定位等應(yīng)用特別重要；在這些應(yīng)用中，系統(tǒng)可生成龐大的信息量，以保持位置的不斷更新。雖然這對企業(yè)用戶是一個非常寶貴的工具，但極有可能需要提供額外的容量，才能保證語音服務(wù)不受影響。DMR方案以簡單、明確的方式提供所需的額外容量。
圖7：使用DMR系統(tǒng)運行定位服務(wù)，跟蹤用戶位置
? 通過同步使用TDMA信道實現(xiàn)系統(tǒng)靈活性。在TDMA系統(tǒng)中，當語音使用第一時隙時，第二時隙可用于與呼叫作業(yè)并行的應(yīng)用數(shù)據(jù)發(fā)射，如短信或定位數(shù)據(jù)，這在同時提供口頭和視覺調(diào)度指令的調(diào)度系統(tǒng)中是非常有用的。在數(shù)據(jù)信息日益豐富的世界，這種增強型數(shù)據(jù)能力變得越來越重要。雙時隙TDMA應(yīng)用的未來發(fā)展藍圖包括暫時結(jié)合兩個時隙，以有效將數(shù)據(jù)速率倍增到9.6 kb /秒，或?qū)蓚€時隙合并使用，以支持全雙工（類似電話通話）私人電話。FDMA無線通信不能提供這些功能（如果不增加額外的收發(fā)器并使用額外的授權(quán)信道），因為在單個6.25 kHz FDMA通道只有一條通信路徑，這意味著可以通話，或傳送語音或數(shù)據(jù)，但不能兩者兼顧。而且數(shù)據(jù)速率限制在單個6.25 kHz信道可以擠出的4.8 kb /秒。
? 先進的控制功能。DMR標準支持使用第二時隙發(fā)送反向信道信令，即在第一信道用于呼叫時，在第二個時隙以信號形式將指令發(fā)送給無線設(shè)備。此功能可用于優(yōu)先呼叫控制，發(fā)射信號遠程控制，或優(yōu)先緊急呼叫，為無線電系統(tǒng)運營商提供精確控制和靈活性。FDMA系統(tǒng)不能提供類似的功能，因為他們受每頻譜信道只有一個通話路徑的限制。
? 卓越的音頻性能。DMR數(shù)字技術(shù)可提供更好的噪聲抑制，并在更大范圍保持優(yōu)于模擬的語音質(zhì)量，特別是在傳輸范圍的最邊緣。 DMR具有卓越距離特性的原因之一是在制定該標準時，對前向糾錯（FEC）和循環(huán)冗余校驗（CRC）編碼的選擇投入了大量心血。這些編碼器能夠使接收設(shè)備通過分析信息中的插入位（供接收設(shè)備檢查是否存在錯誤），檢測和自動修正傳輸錯誤。DMR標準指定了14種不同的可用編碼器，每種編碼器匹配不同類型的信號傳輸。 通過編碼器和其他技術(shù)的應(yīng)用，數(shù)字化處理可以篩選出噪聲，并從降級的傳輸信號中重新構(gòu)建信號。用戶可以更清晰聽到一切通話——提高了無線解決方案的有效范圍，并使用戶時刻知悉現(xiàn)場形勢變化。
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圖8：與模擬比較，DMR帶來的覆蓋范圍提升
對哪種數(shù)字系統(tǒng)能提供最佳覆蓋面積有一些討論，比如是基于12.5 kHz，還是6.25 kHz信道的系統(tǒng)。兩者都有優(yōu)點和缺點?；?.25 kHz的系統(tǒng)處于不利地位，因為當您將6.25 kHz信道中多個高功率發(fā)射信號擠入頻譜中時，就必須嚴格限制每個傳輸信號的調(diào)制信號（技術(shù)術(shù)語就是降低信號偏差），以免對頻譜中的下一個信道造成干擾。對信號偏差的這一限制意味著，當信號微弱時，特別是在系統(tǒng)覆蓋的邊緣，接收器不太能區(qū)分它接收的是一個“1”或“0”。 理論上，這影響了6.25 kHz系統(tǒng)的覆蓋范圍。
對于希望在給定12.5 kHz頻譜中運行兩個6.25 kHz中繼器的用戶，一些監(jiān)管機構(gòu)也將 6.25 kHz FDMA系統(tǒng)中的中繼器功率限制在12.5 kHz DMR系統(tǒng)可用功率的50%。這是為了確保每頻譜單位保持了整體功率水平。這種限制也可能影響覆蓋范圍。DMR系統(tǒng)還受益于上面討論過的前向糾錯技術(shù)的先期實施。但FDMA系統(tǒng)確實受益于6.25 kHz信道的噪聲層低于較寬的12.5 kHz信道。
? 由完全開放、成熟、廣泛支持的標準帶來的供應(yīng)安全性。由于DMR是一個得到供應(yīng)商廣泛支持的完全開放的公共標準，買家可以放心供應(yīng)的持續(xù)性。技術(shù)融入開放標準而獲得成功的例子很多，因為該標準鼓勵供應(yīng)商廣泛的參與。更多供應(yīng)商帶來更多的用戶選擇、更快速的產(chǎn)品開發(fā)和源自競爭壓力的更低價格。
現(xiàn)在DMR是被最廣泛采用的數(shù)字雙向無線通信技術(shù)，在100多個國家得到積極應(yīng)用成為市場領(lǐng)先的數(shù)字PMR技術(shù) 。
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設(shè)備制造商
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Dispatcher & Control Room Solutions
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DISPATCHER AND CONTROL ROOM SOLUTIONS |
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Test & Measurement Equipment
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