TD—SCDMA通訊技術在煤礦的應用解析

張桃　曾奕平

[摘要]近年來，通訊技術快速發展，很多通訊技術（WIFI無線局域網、小靈通、數字無線對講等）都已經應用到了煤礦領域，但是，隨著國家對煤礦安全生產要求的提高，現用的煤礦無線通信技術已經無法滿足國家安監局對煤礦“六大系統”的安裝要求。本文介紹了TD-SCDMA和3G的相關知識，探討了將TD-SCDMA的3G通訊技術應用在煤礦中的可能性，對它的技術性能、方案設計、應用可行性進行了分析及討論。

[關鍵詞]通訊技術；安全生產；TD-SCDMA；煤礦

[中圖分類號]TD82 [文獻標識碼]A [文章編號]1672-5158（2013）06-0102-02

目前煤礦領域使用較多的無線通訊技術是小靈通，它是窄帶語音技術，各個基站僅允許3個信道進行同時通話，沒有1.9GHz頻率被征用及數據業務等，遠遠不能滿足今天的煤礦業對于無線通訊技術、數字礦山、自動化業務等的發展需要；WIFI技術主要應用在WLAN的無線本地局域網市場中，不支持移動數據傳輸和無線語音業務，存在跨基站時移動業務經常性掉線、通話質量失真、空口無線業務的信道帶寬不夠恒定等弊端，無法保證所有手機的正常通話。所以，盡快將TD-SCDMA的3G通訊技術應用在煤礦領域中是一項緊迫的任務。

一、TD-SCDMA技術

TD-SCDMA的中文含義是時分同步碼分多址接入，它集中了FDMA、TDMA和CDMA的技術優勢，是一種抗干擾能力較強、頻譜利用率很高、系統容量很大的移動通信技術。

TD-SCDMA采用時分雙工接入方式，用到的關鍵技術包括智能天線技術、軟件無線電臺、聯合檢測技術、同步CDMA、自適應功率調整技術和接力切換技術等，支持非常豐富的業務，比如視頻共享、視頻留言、多媒體彩鈴、可視電話、視頻會議、手機郵箱等。另外，TD-SCDMA提供了主流、先進的通訊技術，它優良的無線特性和高帶寬數據能力使得礦用通訊和調度系統更加地完善。

小型TD-SCDMA無線通訊系統能夠實現數據傳輸、人員定位、視頻通話、視頻監控、語音、實時調度等功能。數據業務可以支持高速的上下行鏈路接入、高速的上下行鏈路分組接入和分組接人三種接入方式，能夠實現煤礦的遠程數據查詢、信息共享等功能。實時調度覆蓋的范圍很大，調度的及時性很高，準確性很強，服務的人數也很多，能夠很好地提升煤礦的生產管理效率，提高其在災變時的指揮救援能力，降低災變的發生給煤礦帶來的損失。

另外，因為TD-SCDMA的頻譜利用率高，所以不需要成對地分配頻段資源，這樣網絡的規劃和維護會變得比較簡單，3G網絡部署的主流方案（光纖拉遠分布式基站技術）在井下的設備種類只有一個，使得在井下進行組網就更加簡單，滿足了煤炭專網在各種地質條件和環境下的組網要求。

二、3G的相關知識

3G是國際互聯網等的多媒體通訊技術與無線通訊技術結合形成的新一代通訊系統，它能處理視頻流、音樂、圖像等多種媒體形式，3G～2G相比，主要的優勢是3G在數據速度，傳輸聲音的質量等方面都有所提高。它可以在其通訊范圍內實現無線漫游，還能處理視頻流、音樂及圖像，同時也能和第二代系統很好地兼容。與現有技術相比，它的主要優點是：提高了數據傳輸速率和通訊質量；用不同網絡間無縫漫游的技術，將Internet和無線通訊系統連接起來，為用戶提供更高級更多的服務；增大了系統容量。另外，3G無線網絡還支持不同數據傳輸速度，在室外、行車環境、室內支持2.8MB/s的下行速率和2.2MB/S的單載波上行速率，能夠確保數據業務的豐富性。

3G的網絡特征主要表現在無線接口技術中，無線技術應用在3G蜂窩移動通訊系統中包括應用頻段、射頻信道參數、信道糾錯技術、信道編碼技術、物理信道結構、復用方式、幀結構等多個方面。

3G的技術創新表現在它采用了寬帶射頻信道及高頻段的頻譜資源，支持高速率的業務：靈活地在寬帶信道中應用碼分復用、時分復用技術，單獨控制各個業務的功率和質量，選取不同擴頻因子將具備不同QoS要求的每種速率業務都映射至寬帶信道上，然后實現多速率、多業務傳送。3G的主流技術都會在下行信道中使用快速閉環功率控制技術，從而使功率控制加快了。3G還采用了軟件無線和自適應天線技術，能夠提高系統的靈活性，降低成本。

三、將TD-SCDMA應用在煤礦中

TD-SCDMA煤礦移動專網的解決方案可以滿足隨時隨地進行移動辦公的要求，使用礦用的TD終端手機，不管是在遠離礦區的地方還是在礦區都能夠及時地掌握煤礦的視頻圖像、安全信息、各種生產數據，因此可以對煤礦的安全生產實行遠程監控指揮。

1 將TD-SCDMA應用在煤礦中的應用方案設計

該設計的總體思路是：通過在煤礦的生產現場設置各種視頻采集終端、傳感器、無線TD手持終端、監控分站進行各種信息數據的采集，然后將這些數據根據數據標準進行打包匯總，再經TD-SCDMA煤礦移動專網傳輸到移動客戶端（TD終端手機），顯示服務器端傳來的實時數據，同時提供快速信息查詢和語音通訊功能。

TD-SCDMA煤礦移動專網的解決方案是：將綜合接人控制器、綜合調度交換機作為地面部分的核心設備，向外部提供多種接口，將安全監控系統、煤礦現有通訊系統進行混合組網實現數據的共網和共享傳輸；對于煤礦的井下巷道環境，采用無線光電結合級聯的方式對井下通訊網絡實現有效覆蓋，通過礦用無線傳感器、礦用手機、定位中端，經過基站系統的設備連接及空中接口的無線鏈路實現系統的多業務數據共網傳輸。

2 技術拓撲

應用TD-SCDMA的3G通訊技術的煤礦無線通訊綜合系統包括的設備主要是：綜合接入控制設備（核心網CN、RNC、語音調度系統）、礦用基站、本安基站、基站處理單元、交換調度機、TD-SCDMA礦用手持終端、配套電源等。其綜合系統結構如下圖1所示。

3 應用實例

神東大柳塔礦安裝使用了TD-SCDMA，井下基站設置在了運輸膠帶、運輸大港、各個采掘面、風機房、水泵房等主要場所。井下的覆蓋信號狀態良好，進行通話的質量和地面上的3G手機通話質量幾乎沒有區別，能實現實時圖像傳輸，視頻通話也很流暢，手機可以顯示每個調度室自動化監測點的報表及數據，并且實現了監測點數據超限報警功能。

本實例通過TD-SCDMA綜合通訊系統實現了對人員定位、風機、瓦斯等系統的實時數據收發，能夠真正實現隨時隨地掌握礦井下的情況，不管領導在哪里，都能通過該網絡接收礦井下的數據報表和實時圖像，對于隨時指揮和調度礦井下的生產活動有重要意義。

結束語

TD-SCDMA采用了很多高端技術，有很好的發展前景，掌握TD-SCDMA通訊技術在煤礦中的應用方法，能夠實現對煤礦活動的實時監控，對于提高當下煤礦生產的安全性具有重要作用。

參考文獻

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