PDT系统群组技术在昆明高铁南站室内覆盖中的应用

谭曦东，师永明，张 明，杨河山

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

1 引言

昆明市公安局警用数字集群（PDT）通信系统（以下简称“PDT系统”），在日常警务通信、大型警保卫任务通信保障等工作中发挥了重要的作用。PDT标准是由中国公安部牵头制定的，具有中国自主知识产权的集群通信标准。PDT数字集群系统采用大区制技术，通常情况下用较少的基站可以覆盖较大范围。公安部全国联网《警用数字集群（PDT）通信系统全国联网建设工作方案》要求地级市重点任务区域PDT基站信号覆盖达到100%，但是随着城市的发展，部分区域集群系统信号覆盖不够理想，形成部分信号弱区甚至是信号盲区，影响了警务通信的畅通。这些重点区域不能通过传统的新增基站的方式来解决信号盲点的问题[1]-[3]。

2 昆明高铁南站通信需求分析

昆明高铁南站是国家重点建设项目，是呈贡新区主要的标志建筑，规划建设30站台面30线的大型客运站，是8条铁路入滇、4条铁路出境的重要枢纽，主要服务于云南高铁，同时将地铁1号线、4号线引入，日均客流量2万人，形成集铁路、地铁、公交、出租、商圈等市政交通设施为一体的特大型综合交通枢纽。

昆明市呈贡区已建设张官山基站、云南白药厂基站、松茂基站，信号能覆盖昆明高铁南站周边外围片区，但由于南站建筑面积大，整体结构复杂，用材新颖，集群信号经过空间传播损耗、轨道上空电磁场干扰、穿透损耗等衰减后，到达室内的信号比较弱，形成信号覆盖弱区、盲区；同时在前期测试中发现，高铁南站与轨道交通换乘区、室内停车场部分区域、售票区出现已建基站下行信号很好的情况下却无法发起呼叫，显示系统繁忙，经检测为强电磁干扰。为解决上述问题，昆明市局建设一套数字集群群组基站，对昆明高铁南站室外、室内进行信号全覆盖，终端进出车站不再需要越区切换，来解决昆明高铁南站的站区、换乘区、地下室商城、地下停车区、楼梯间等信号弱区、盲区及强电磁干扰无法上呼的问题，满足公安日常勤务指挥调度、反恐维稳及重大活动安保的需求。

3 群组技术概述

3.1 群组技术原理

群组技术使用一对或少数几个频点，将多个参数相同的PDT基站组成一个基站群组，共同完成某一区域无线信号的增强覆盖，这些相同的参数包括：载波数量、载波频率、基站位置识别码、控制信道参数等。对于终端来说，这些参数相同的群组基站逻辑上相当于一个基站，所实现的功能与在一个标准基站相同，这些基站组成的区域称为群组基站区域，即同频集群区[4]。

群组基站区别于传统的标准PDT基站主要有以下两项差异：一是频点相同，群组基站区域内的基站所用频点完全相同；二是GNSS指标要求高于标准基站。群组基站区域中的所有基站在GNSS失锁后，晶振24小时守时，标准基站不做要求。

3.2 群组基站优势

（1）跨基站无缝漫游。群组基站采用相同的发射频率和接收频率，移动用户在跨基站漫游时不需要进行越区切换，不用进行位置登记。系统根据信号质量的优劣动态选择信号源，保证在跨基站漫游业务中不会出现掉话、丢字等现象，从而实现基站无缝漫游，彻底解决PDT数字集群的越区切换问题。

（2）故障弱化。群组系统的各个基站在链路中断的情况下自动转入单基站中转工作模式，工作频点、时隙不变，射频功率按预先设置值调整，不影响相邻的同频基站。同时故障区域具备基本的区域内通信能力。

3.3 技术难点

群组系统全系统使用一对或少数几个频点，这种频率使用方式效率高且终端不需要越区切换，但需解决重叠覆盖区内的干扰问题。重叠覆盖区内的问题有两个方面：

图1 群组基站信号重叠区域

一是同频干扰，终端在重叠覆盖区内收到来自多个基站的下行信号，它们频率相同，若相位、幅值不符合要求，将会互相干扰，从而影响终端信干噪比，导致终端不能有效解析收到的信号。群组基站利用GPS/北斗时钟给上传的语音包标识一个发射时间，发射基站的GPS/北斗时间运行到标识时间时则发射语音包，因此可以保证不同基站同步发射，解决群组基站重叠覆盖区域同频干扰问题[5]。

二是多路上行信号判选，重叠覆盖区内终端的上行信号将被多个基站捕获，系统需在这些包含相同信息的上行信号中做出判选。

群组基站通过物理选址隔离及GPS/北斗严格时钟同步的方式，动态判选多群组基站之间的接收到的信号，完成上行信号判选。

具体来讲，多路数字信号时延超过0.25个符号长度将无法解析。PDT的码元速率为9.6kb/s，其采用4FSK调制方式，符号速率为4.8kb/s，0.25个符号长度即为52μs的时延。当两个信号相对时延超过要求，信号将出现严重的干扰噪音，而数字信号将无法解码。根据国际无线电咨询委员会（CCIR）建议，当有用信号与干扰信号同为调频方式时，射频通道的保护比应为8±3dB。一般，两信号幅度差小于8dB时，相互干扰就不可忽略。

4 群组技术解决昆明高铁南站PDT信号覆盖问题

4.1 群组基站建设情况

昆明高铁南站通过建设一套室外基站和三套室内基站组成群组基站，实现昆明高铁南站室内室外无盲区全覆盖，基站拓扑图如图2所示：

图2 昆明高铁南站基站拓扑图

昆明高铁南站西北面建设一套4载频室外基站，主要用于覆盖东、西广场室外空间和周边道路、西广场联勤指挥中心、铁路公安南站派出所办公区、昆明市公安局呈贡高铁南站营区、呈贡分局白龙潭派出所等重点办公区域。外场实际测试以上覆盖区域实际信号强度：-75dB，语音信号清晰流利。室内基站1：在昆明高铁南站主楼机房建设一套4载频基站，信号覆盖主楼、候车厅、轨形区、贵宾候车厅、隧道等区域。

室内基站2：在昆明高铁南站西广场建设一套4载频基站，信号覆盖昆明高铁南站西广场南部地下商场负一、负二层和地面高层建筑一二层室内区域。室内基站3：将原轨道交通1号线昆明南火车站4载频传统基站改造成为群组基站，与主楼基站、地下商场基站组成群组，信号覆盖换乘区通道、落客区和停车场。

4.2 实际应用效果

经改造后的昆明高铁南站室内室外信号强度如下，昆明高铁南站室内室外信号强度不低于-70dB，室内室外跨基站呼叫效果良好，楼层间切换流畅无语音延迟。具体覆盖对比情况如表1～表3所示。昆明高铁南站室内室外群组基站通过传输网络汇聚至昆明市公安局，从而形成一张同频覆盖区域，群组基站符合公安部PDT系统全国互联标准及后续全国调度联网标准。云南省甚至全国其他各地市的终端在昆明高铁南站也能够顺畅的通信，做到自动漫游、无缝切换，既能及时向上级汇报情况也能及时接受任务安排，做到更加高效地开展处警任务。

表1 主楼基站覆盖前后对比表

表2 原火车站基站覆盖前后对比表

表3 西广场基站覆盖前后对比表

5 结束语

随着城市的发展，高层建筑及大型单体建筑物的增多，原大区制的PDT系统在城市覆盖中会出现越来越多的信号覆盖盲区及弱区，严重影响警务指挥调度语音通信需求，群组基站技术凭借其占用频点资源少，无缝漫游，群组故障弱化等优势在以后应用越来越广泛，昆明高铁南站项目给全国其他地区大型综合体建筑物PDT信号覆盖提供思路。