PDT系統群組技術在昆明高鐵南站室內覆蓋中的應用

譚曦東，師永明，張 明，楊河山

（1.云南省昆明市公安局科技信息化支隊，昆明 650011；2.海能達通信股份有限公司，深圳 518057）

1 引言

昆明市公安局警用數字集群（PDT）通信系統（以下簡稱“PDT系統”），在日常警務通信、大型警保衛任務通信保障等工作中發揮了重要的作用。PDT標準是由中國公安部牽頭制定的，具有中國自主知識產權的集群通信標準。PDT數字集群系統采用大區制技術，通常情況下用較少的基站可以覆蓋較大范圍。公安部全國聯網《警用數字集群（PDT）通信系統全國聯網建設工作方案》要求地級市重點任務區域PDT基站信號覆蓋達到100%，但是隨著城市的發展，部分區域集群系統信號覆蓋不夠理想，形成部分信號弱區甚至是信號盲區，影響了警務通信的暢通。這些重點區域不能通過傳統的新增基站的方式來解決信號盲點的問題[1]-[3]。

2 昆明高鐵南站通信需求分析

昆明高鐵南站是國家重點建設項目，是呈貢新區主要的標志建筑，規劃建設30站臺面30線的大型客運站，是8條鐵路入滇、4條鐵路出境的重要樞紐，主要服務于云南高鐵，同時將地鐵1號線、4號線引入，日均客流量2萬人，形成集鐵路、地鐵、公交、出租、商圈等市政交通設施為一體的特大型綜合交通樞紐。

昆明市呈貢區已建設張官山基站、云南白藥廠基站、松茂基站，信號能覆蓋昆明高鐵南站周邊外圍片區，但由于南站建筑面積大，整體結構復雜，用材新穎，集群信號經過空間傳播損耗、軌道上空電磁場干擾、穿透損耗等衰減后，到達室內的信號比較弱，形成信號覆蓋弱區、盲區；同時在前期測試中發現，高鐵南站與軌道交通換乘區、室內停車場部分區域、售票區出現已建基站下行信號很好的情況下卻無法發起呼叫，顯示系統繁忙，經檢測為強電磁干擾。為解決上述問題，昆明市局建設一套數字集群群組基站，對昆明高鐵南站室外、室內進行信號全覆蓋，終端進出車站不再需要越區切換，來解決昆明高鐵南站的站區、換乘區、地下室商城、地下停車區、樓梯間等信號弱區、盲區及強電磁干擾無法上呼的問題，滿足公安日常勤務指揮調度、反恐維穩及重大活動安保的需求。

3 群組技術概述

3.1 群組技術原理

群組技術使用一對或少數幾個頻點，將多個參數相同的PDT基站組成一個基站群組，共同完成某一區域無線信號的增強覆蓋，這些相同的參數包括：載波數量、載波頻率、基站位置識別碼、控制信道參數等。對于終端來說，這些參數相同的群組基站邏輯上相當于一個基站，所實現的功能與在一個標準基站相同，這些基站組成的區域稱為群組基站區域，即同頻集群區[4]。

群組基站區別于傳統的標準PDT基站主要有以下兩項差異：一是頻點相同，群組基站區域內的基站所用頻點完全相同；二是GNSS指標要求高于標準基站。群組基站區域中的所有基站在GNSS失鎖后，晶振24小時守時，標準基站不做要求。

3.2 群組基站優勢

（1）跨基站無縫漫游。群組基站采用相同的發射頻率和接收頻率，移動用戶在跨基站漫游時不需要進行越區切換，不用進行位置登記。系統根據信號質量的優劣動態選擇信號源，保證在跨基站漫游業務中不會出現掉話、丟字等現象，從而實現基站無縫漫游，徹底解決PDT數字集群的越區切換問題。

（2）故障弱化。群組系統的各個基站在鏈路中斷的情況下自動轉入單基站中轉工作模式，工作頻點、時隙不變，射頻功率按預先設置值調整，不影響相鄰的同頻基站。同時故障區域具備基本的區域內通信能力。

3.3 技術難點

群組系統全系統使用一對或少數幾個頻點，這種頻率使用方式效率高且終端不需要越區切換，但需解決重疊覆蓋區內的干擾問題。重疊覆蓋區內的問題有兩個方面：

圖1 群組基站信號重疊區域

一是同頻干擾，終端在重疊覆蓋區內收到來自多個基站的下行信號，它們頻率相同，若相位、幅值不符合要求，將會互相干擾，從而影響終端信干噪比，導致終端不能有效解析收到的信號。群組基站利用GPS/北斗時鐘給上傳的語音包標識一個發射時間，發射基站的GPS/北斗時間運行到標識時間時則發射語音包，因此可以保證不同基站同步發射，解決群組基站重疊覆蓋區域同頻干擾問題[5]。

二是多路上行信號判選，重疊覆蓋區內終端的上行信號將被多個基站捕獲，系統需在這些包含相同信息的上行信號中做出判選。

群組基站通過物理選址隔離及GPS/北斗嚴格時鐘同步的方式，動態判選多群組基站之間的接收到的信號，完成上行信號判選。

具體來講，多路數字信號時延超過0.25個符號長度將無法解析。PDT的碼元速率為9.6kb/s，其采用4FSK調制方式，符號速率為4.8kb/s，0.25個符號長度即為52μs的時延。當兩個信號相對時延超過要求，信號將出現嚴重的干擾噪音，而數字信號將無法解碼。根據國際無線電咨詢委員會（CCIR）建議，當有用信號與干擾信號同為調頻方式時，射頻通道的保護比應為8±3dB。一般，兩信號幅度差小于8dB時，相互干擾就不可忽略。

4 群組技術解決昆明高鐵南站PDT信號覆蓋問題

4.1 群組基站建設情況

昆明高鐵南站通過建設一套室外基站和三套室內基站組成群組基站，實現昆明高鐵南站室內室外無盲區全覆蓋，基站拓撲圖如圖2所示：

圖2 昆明高鐵南站基站拓撲圖

昆明高鐵南站西北面建設一套4載頻室外基站，主要用于覆蓋東、西廣場室外空間和周邊道路、西廣場聯勤指揮中心、鐵路公安南站派出所辦公區、昆明市公安局呈貢高鐵南站營區、呈貢分局白龍潭派出所等重點辦公區域。外場實際測試以上覆蓋區域實際信號強度：-75dB，語音信號清晰流利。室內基站1：在昆明高鐵南站主樓機房建設一套4載頻基站，信號覆蓋主樓、候車廳、軌形區、貴賓候車廳、隧道等區域。

室內基站2：在昆明高鐵南站西廣場建設一套4載頻基站，信號覆蓋昆明高鐵南站西廣場南部地下商場負一、負二層和地面高層建筑一二層室內區域。室內基站3：將原軌道交通1號線昆明南火車站4載頻傳統基站改造成為群組基站，與主樓基站、地下商場基站組成群組，信號覆蓋換乘區通道、落客區和停車場。

4.2 實際應用效果

經改造后的昆明高鐵南站室內室外信號強度如下，昆明高鐵南站室內室外信號強度不低于-70dB，室內室外跨基站呼叫效果良好，樓層間切換流暢無語音延遲。具體覆蓋對比情況如表1～表3所示。昆明高鐵南站室內室外群組基站通過傳輸網絡匯聚至昆明市公安局，從而形成一張同頻覆蓋區域，群組基站符合公安部PDT系統全國互聯標準及后續全國調度聯網標準。云南省甚至全國其他各地市的終端在昆明高鐵南站也能夠順暢的通信，做到自動漫游、無縫切換，既能及時向上級匯報情況也能及時接受任務安排，做到更加高效地開展處警任務。

表1 主樓基站覆蓋前后對比表

表2 原火車站基站覆蓋前后對比表

表3 西廣場基站覆蓋前后對比表

5 結束語

隨著城市的發展，高層建筑及大型單體建筑物的增多，原大區制的PDT系統在城市覆蓋中會出現越來越多的信號覆蓋盲區及弱區，嚴重影響警務指揮調度語音通信需求，群組基站技術憑借其占用頻點資源少，無縫漫游，群組故障弱化等優勢在以后應用越來越廣泛，昆明高鐵南站項目給全國其他地區大型綜合體建筑物PDT信號覆蓋提供思路。