基于TD—SCDMA技术的煤矿通讯问题研究

赵广雨

【摘要】随着各项技术的进步与发展，基于TD-SCDMA技术的无线通信系统在煤矿系统中具有广泛的应用，这为煤矿生产工作中的生产调度、安全监控、应急救援等提供了良好的应用平台，这对于煤矿生产过程中安全、稳定性能的提升具有积极的作用，本文就主要结合TD-SCDMA技术的特点，对基于TD-SCDMA技术的煤矿通信系统予以简单分析研究，对于实际的煤矿开采工作具有一定的参考价值。

【关键词】TD-SCDMA技术;煤矿通讯;研究

在长期的发展过程中，我国的煤矿矿井无线通信系统经历了一系列的发展过程中，如：基于小灵通技术的无线通信系统、基于CDMA技术的煤矿无线通信系统以及基于WiFi技术的煤矿井下无线通信系统，这些系统在煤矿通信系统中发挥着重要作用，目前的煤矿无线通信系统中应用最为广泛的系统形式是基于WiFi技术的无线通信系统，在实际运行过程中，其能够有效的实现数据业务的高速传输，但是其具有明显的不足之处就是语言传输的缺陷，并且其覆盖范围难以得到保证，这对于其应用范围的扩大具有一定的限制作用。

基于TD-SCDMA技术的无线通信系统的出现与应用，对于煤矿通讯技术的进步具有非常重要的作用，其中一个典型的代表就是KT151无线通信系统，该系统中应用了我国具有自主知识产权的3G移动技术，不但能够提供良好的语音传输业务，还能够提供3G数据业务，能够很好的满足煤矿对通信系统的调度功能需求，本文就主要针对此予以简单分析研究。

一、TD-SCDMA技术特点

TD-SCDMA是时分双工同步码分多址的英文简称，其是由ITU所正式发布的第三代移动通信空间接口技术规范之一，其集FDMA、TDMA、CDMA等多种技术优势为一体，是一种具有抗干扰能力强、频谱利用率高、系统容量大等诸多优点的移动通信技术，其得到了3GPP、CWTS的全面支持，是目前我国电信界第一个完整的通信技术标准，其中应用了自适应功率调整、可变扩频系统、多时隙、低码片速率、软件无线电、同步CDMA、接力切换、联合检测、智能天线等多项技术，其工作原理如图1所示。

图1

在时间轴之上，应用的是TDD模式，将上行数据与下行数据分开来，这也是一种时分多址的形式，将TDD模式反映于频率上，就是上行与下行共用一个频点，能够有效的节省带宽;在频率轴上，不同频点的载波是可以共存的，应用的是频分多址的形式;在能量轴之上，其每个频点的每个时隙是可以容纳16个码道的，这是一种码分多址的形式。

TD-SCDMA所呈现出来的先进的移动无线系统是针对于所有的无线环境之下的非对称与对称的3G业务来进行设计的，其运行于不成对的射频频谱之上，由于在其传输方向的时域上，能够实现资源的自适应分配，可以得到独立于对称业务负载关系的频谱分配的最佳利用率，在最佳自适应资源分配及最佳频谱效率的基础上，其能够支持速率处于8kbps～2Mbps范围中的所有互联网及语音等3G业务。

二、TD-SCDMA技术的性能优势

与传统的煤矿无线通信系统相比，基于TD-SCDMA无线通信系统具有诸多的优点，主要表现为：（1）发射功率与待机时间，由于在基于TD-SCDMA技术的网络中应用了自适应功率调整技术，包括外环、闭环、开环几种功率控制技术，使得基站与终端能够依据环境条件对发射功率进行不断的调整，以此来减少不同用户之间产生的干扰，这能够有效的降低终端的耗电量，对于其待机时间的提升具有积极的作用，其中开环功率控制主要用来确定用户的初始发射功率，也常应用于用户接收功率突变时的发射功率的调节中;闭环功率控制能够妥善的解决由于上下信道电波功率的不对称所导致的精确性误差问题;而外环控制技术则是在对接收误帧率进行计算的基础上，确定出闭环功率控制工作中所需要的信干比门限，这些控制技术的应用，能够有效实现功率的精确控制。（2）抗干扰性能及安全性，在TD-SCDMA技术中具有专用的工作频段，信号质量非常的好，并且其应用的智能天线具有定向性，能够有效的降低小区间频率复用所导致的干扰问题，另一方面，在该技术中联合应用了检测技术，能够有效的克服多用户干扰的问题，其还具有完整的加密鉴权方法，能够有效的提升用户数据的安全性;（3）切换机制，接力切换技术是TD-SCDMA中的关键技术之一，该技术能够有效的支持基站间切换、小区间切换及与其他网络的切换，有测试数据表明，TD-SCDMA网络连通率高达98%，其切换成功率也高达96%。（4）通话质量好，在TD-SCMA技术中，应用的语音编码方式是自适应多速率编码，自适应主要指的是：应用更加智能的方式来解决信道编码及信源中的速率分配问题，这能够有效提升无线资源配置的效率及灵活性，在信道质量较差时应用速率比较低的编码器，能够提升信道编码的比特数，以便于有效的实现纠错功能，实现可靠的差错控制，以便于有效的抑制错误的发生，提升语音质量，这对于增强信道的抗误差能力具有积极的作用。

三、矿井无线通信系统的主要特点

本次研究中在对基于TD-SCDMA技术的煤矿无线通信系统进行分析时，主要以KT151矿井无线通信系统为例来进行简单分析，该系统具有如下的基本特点：（1）该系统中应用的我国具有自主知识产权的TD-SCDMA技术，具有技术优势;（2）该系统具有灵活的组网能力，其频段资源不需要进行成对的分配，具有较高的频谱利用率，网络覆盖范围非常的广，并且其网络规划与维护非常的方便;（3）系统安全性强，煤矿井下的环境条件是非常特殊的，提升设备及基站设计的安全性是非常必要的，该系统就具有良好的安全性性能;（4）KT151矿井无线通信系统具有非常丰富的增值业务，该系统能够支持丢话通知业务，并且集成了短消息平台，能够支持点对多点以及点对点的短信发送服务，能够有效的实现PC到手机的短信服务，能够实现高速数据业务，使环境监控传感器设备、视频监控设备具有移动性特点，并且能够有效的减少安装维护费用，同时该系统还支持可视电话业务，支持多媒体文件的传送，并且能够搭载数字集群的调度;（5）能够实现有线与无线的一体调度与统一管理;（6）该新系统具有完善的PBX功能，以便于很好的满足企业内部的语音通信需要，并能够提供语音邮箱、话务台等增值业务，同时支持号码同振、会议电话等业务;（7）具有自由漫游及多点互联功能，系统能够通过SP30-AVS实现多点的互联，对节点都应用统一的编号计划，节点之间的呼叫可以直接通过拨分机号码来实现;（8）除了能够提供语音业务之外，还能够提供3G数据业务;（9）能够支持多协议接口，单点最大用户接入容量能够达到5000，并且能够支持多点组网，支持SS7、PRI、FXO接入到传统的电路交换网络中。

四、基于TD-SCDMA技术的煤矿通信系统的应用方案

基于TD-SCDMA技术的煤矿无线通信系统应用的主要目的是要能够及时的掌握煤矿生产工作中各种视频图像、安全信息及生产数据，以便于对煤矿安全生产进行远程的监控指挥，该系统设计过程中总体的设计思路主要是在煤矿生产的现场布置各种无线TD手持终端、视频采集终端、监控分站及传感器，以便于实现生产监控数据及视频图像等资料的采集，并将采集到的各种信息数据依据数据的标准进行汇总与打包，经过TD-SCDMA煤矿无线通信网络传输至服务器或者是现场监控工作站，而移动客户端则为远程监测与管理人员所应用的TD终端手机，对服务器端的实时数据予以接收并显示，并要提供相关的语音通讯及快速数据信息查询等功能。

图2

基于TD-SCDMA技术的煤矿移动专用网络的解决方案是：由综合接入控制器及综合调度交换机为核心组成地面设备，并能够提供多种类型的接口，从而有效的实现与安全监控系统、现有通讯系统等的混合组网，实现共网的传输与数据的共享，对于煤矿井下巷道的环境，应用基站无线光电结合级联是方式，以便于有效实现井下通讯网络的覆盖，实现矿用无线检测传感器、矿用手机、终端等的定位，并通过孔中接口无线链路与基站系统的设备进行连接，从而有效实现系统多业务数据共网的传输。其系统组成主要有：配套电源、网络服务器、矿用TD-SCDMA手持终端、井下本安基站、井上矿用基站、基站处理单元、综合接入控制设备、交换调度机等设备组成，其系统结构如图2所示。

其中综合接入控制设备的主要功能是：完成用户的业务接入，是一个综合性的处理系统，具有移动网络的调度与交换功能，其井上矿用基站主要是实现地面网络覆盖功能，而其井下本安基站的主要功能是实现井下网络的覆盖，网络服务器与PS业务服务软件包主要有：煤炭信息化、电子工单、煤炭产量监控系统、风机在线系统、定位考勤、瓦斯监控、视频监控等业务应用，在实际应用中，可以依据实际的需求适当的增加新的软件功能。而调度中心中主要实现的是井下、井上设备的告警管理、故障管理、维护管理、配置管理等操作维护功能。

五、结束语

TD-SCDMA技术与传统的无线通信技术相比具有诸多的优点，将其应用于煤矿井下通讯工作中具有非常重要的作用，本文就主要在对TD-SCDMA技术进行简单分析的基础上，结合煤矿通讯的主要特点，对基于TD-SCDMA技术的无线通信系统在煤矿通讯系统中的应用进行了简单分析，对于实际的矿井通信工作具有一定的参考价值。

参考文献

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