同頻同播技術在城市消防無線通信中的應用

張以健

摘要：隨著我國城市的現代化建設水平不斷提高，頻率資源短缺問題越來越突出，對城市消防工作的開展來說，電磁環境整體呈不樂觀的情況。就我國當前城市消防無線通信來看，還存在一些問題和不足，為了體現同頻同播技術的應用優勢，突出同頻同播系統及技術的良好功能特性，不斷提高消防搶險救災的反應速度，文章就同頻同播技術在城市消防無線通信中的應用進行分析，以供參考。

關鍵詞：同頻同播技術;城市消防無線通信;信號質量

隨著我國社會經濟水平的全面提高，城市高層建筑的電磁干擾性越來越大，消防搶險救災工作不僅越來越復雜，而且特殊化、全局化的特點逐漸突出。在實際消防工作中參與部門和人員數量大，聯合作戰的難度也越來越高，必須要保證通信指揮中心與救援現場的無縫無阻鏈路，才能更好地擴大通信覆蓋面積，避免電磁干擾信號的影響，全面提高消防無線通信的通話音質水平。

一、城市消防無線通信現狀

我國城市消防無線通信網絡在組網的過程中，一般會選擇在城市中心區域無線通信地帶建設高塔、高架天線以及中轉站等實現本地覆蓋。在實際使用過程中，這類方式受多種因素影響存在許多局限。首先，最突出的短板就是信號接收效果的不斷惡化，在高層建筑的影響下會產生多方面的信號干擾。其次，以制高點+中轉臺的設置形式，無法形成良好的無線通信網絡，且高層建筑會阻礙高端無線電波的信號，尤其是在距離中轉臺近的位置存在明顯的無線通信盲區，必須遠離中轉臺才能獲得良好通信效果。最后，雖然中轉臺處于相對較高的位置，但是在距離逐漸加大的過程中，整體的場強也會快速減弱。不僅如此，在移動臺附近存在更強的無線電場時，大功率無線尋呼發射機的弱信號很容易被完全屏蔽，進而造成消防無線通信中斷[1]。為了更好地解決在城市消防無線通信網絡中的覆蓋問題，必須進一步探索適應性更強的消防無線通信技術，以此來構建更高效的消防通信系統。

二、同頻同播系統及技術的優勢與功能特性

同頻同播系統是從傳統的單基站通信系統中演變過來的，其中還融合了常規多基站通信系統。所謂同頻同播就是通過在整個覆蓋區域設置更多同頻中轉臺，并借助鏈路將中轉臺信號連接，使每個中轉臺相互連接可以使用相同載波頻率發射信號，以此來有效加大無線通信網絡的覆蓋范圍，全面提高無線覆蓋區域通信信號可靠性，優化通信質量最終實現無線通信網絡的新型通信系統。不同于以往覆蓋范圍受限、通信信號質量不佳的無線網絡系統，隨著同頻同播系統的出現，極大地提升了城市消防無線通信網絡的信號質量水平。

同頻同播系統在組網的過程中操作更靈活且便捷，不僅能夠實現全方位覆蓋還有著可靠性更強的突出優勢，整個系統的頻譜利用率更高，用戶在使用的過程中可以感受到更簡便的信號服務，且移動用戶在覆蓋范圍內更不需要額外轉換頻道。由于安裝過程相對簡便，可以根據消防工作的實際需要自由增加基站，不僅如此，消防通信系統中原有的無線通信電臺也能在同播系統中使用，可以很大程度上簡化結構，使整個建設周期有效縮短。在消防無線網絡系統構建的過程中，更適用于頻率資源較少、范圍覆蓋要求較大且通信業務量較低的無線網絡，在配合消防部門作業的過程中，不僅能作為備用網還可以作為主網使用。其中，多中轉臺的形式在實現多方位覆蓋的基礎上，還能有效抵消移動用戶所承受的方向阻礙，即使其他方向射入有干擾性的中轉信號，依然可以保證良好的通信效果。而且由于布點數量多，可以更好地覆蓋以往無法覆蓋的區域，并能夠有效抵消多徑干擾和陰影干擾，使整個覆蓋區域的場強更均勻，質量效果更可靠穩定[2]。

同頻同播技術的主要特征表現在以下幾方面：第一，是保證載波頻率的一致性。通過利用GPS原子鐘可以將無線載波通信頻率精確地控制在10Hz范圍內，滿足通信同播的要求。第二，是同時性。要確保信號能夠同時播出且同時到達，并避免出現重音或回聲現象。同頻同播技術在應用時，當接收機位的同頻信號強度差大于6dB時，強信號會抑制替代弱信號，所以就不存在音頻信號延遲的情況。在信號強度小于6dB的交叉區域，兩信號的音頻延遲在固定范圍內也可以滿足同播的需要，從理論上來說中轉站距離在3km之內就能滿足需要，因此在架設中轉站的過程中必須根據實際情況來確定交叉覆蓋區域的具體范圍，以此來更好地確保實現同頻傳播的需求。

三、同頻同播技術在城市消防無線通信系統中的應用

城市消防無線通信系統在應用同頻同播技術時，應從同頻信號干擾的覆蓋根源入手，并將衛星定位技術、鎖屏技術、延遲控制技術以及場強判斷技術引入其中，以此形成一系列的信令控制系統，從而有效減少各類通信信號干擾，保證消防無線通信的質量水平，進一步實現無限延伸和無縫覆蓋，更好地保障覆蓋區域的通信可靠性，為消防救援的工作開展提供更多通信技術上的支持。

（一）載波頻率同步技術

在應用同頻同播技術的過程中，采用同步技術可以使基站的發射頻率與頻率參考源同步進行，能夠有限消除重疊區域的信號干擾。在解決發射載波頻率差的問題時，可以采用GPS衛星時鐘同步技術、高精度授時技術和晶振馴服技術，并將內部晶體的振蕩器輸出頻率控制設定在GPS信號上。當發射頻段處于350MHz時，為了保證重疊區域移動用戶接收端處理不同基站載波頻率能夠小于1Hz，且更好地彌補人耳無法分別的頻差載波，可以采用GPS時鐘同步技術來進一步避免同頻干擾，提高消防應急救援中的對話音質[3]。

（二）調制信號的幅度均衡技術

在同播同頻技術的應用中，調制信號的幅度特性會受傳輸網絡基站的調制指數影響，且調制信號幅頻的差異性會引發無線信號重疊區域的信號接收失真情況。因此，為了更好地保證發揮同播同頻技術的特性和優勢，必須精確選擇信號幅度調制均衡，通過嚴格的篩選和精確的調試，進一步縮小相鄰基站之間的性能參數差異，在合適范圍內保證音頻幅度的均衡和一致性。

（三）調制信號的相位均衡技術

通常情況下，在消防救援中無線通信信號受不同路徑延時的干擾，鏈路中轉臺的輸出話音信號應通過不同的同播同頻基站發射器將信號傳送到移動手持無線電臺。不僅如此，還要考慮到重疊區域內移動無線電臺在接收音頻信號過程中存在的相位差，以衛星GPS技術為支撐，為調制信號提供均衡相位和高精度標準時間，更好地調整各個發射機的音頻延遲信號，保證信號重疊區域的音頻同相。

（四）場強判選技術

一般在無線網絡信號區域內出現多個同頻基站接受載波信號，而這些同頻基站所接收到的載波信號卻是強弱不等的，在消防救援的過程中，如果將這些載波信號通過中心鏈路基站下發到各個同頻無線基站，在消防通信連接網絡中必然會產生較大的通話雜音。為了提高消防通話信號的質量，必須加強信號場強判斷，同時進一步篩選出信號質量最高的線路。這時可以應用場強判選系統檢測各同頻基站的檢測場強，將收到的信號場強數據經由鏈路機呈送至鏈路中心將信號進行全面比較、綜合分析和智能判選，選出一個質量水平最好的信號再輸出，同時將其發送至同播基站的發射機中，保證各移動端無線通信系統的清晰通話效果。

四、城市消防無線通信同頻同播系統的組網

就城市消防無線通信同頻同播系統的整體來看，其組網的最大優勢在于站點選擇的靈活性，可以很大程度上有效克服在架設條件上的限制。不僅如此，基于鏈路組網的連通布設基站可以縮減在日常維護和管理中的支出，同時保證質量更高的語音通話信號，傳播的速率水平也更高且更穩定，保證消防無線通信系統始終處于最佳的語音通話狀態，且有更強的抗干擾水平，確保消防通信系統的安全性與可靠性。在應用同頻同播技術的過程中，應建設專門的技術網絡系統，同時還要結合城市消防工作的實際情況設計科學合理的組網方案，為城市消防應急救援工作提供更優質的通話條件[4]。

（一）同頻同播系統的組網流程要點概述

以我國某城市消防隊伍的同頻同播系統構建過程為例，在組網過程中需要從甲移動臺發出呼叫信號，同時在同播站A、B建立同步的信號接收體系和鏈路信道機制。通過結合不同時序的信號鏈路基站內容并加強分析，確保無線通信系統具備信號質量分別識別功能，以此來建立功能更完善的鏈路基站。在組網的過程中，同頻同播技術系統會對多個基站的整體信號進行自動優劣辨別，同時向主基站傳播通信信號，如果同播站A的通信信號接收能力更強，則會被設置為主站，以該站的上下行作為中轉站，其余同播站設置為從站。構建完成的同頻同播無線系統網絡在移動平臺發出消防呼救信號時，同播站A會將信號快速傳送到中心基站中，同時全面控制消防無線網內的所有同播站，以此實現整個消防網絡區域內同頻信號的全方位覆蓋。另外，在過程中相關操作技術人員還需要通過觸發發射按鍵來實現系統連接，確保各個移動臺在每次消防通話的過程中能夠有效地占用信號接收場強最佳的同播基站，使無線網絡通信系統話音質量標準不斷提高。

（二）同頻同播系統的組網鏈路選擇分析

首先，必須考慮到城市消防救援工作的實際情況，充分結合無線同頻同播網絡的建設組建要求，通過移動臺、同播臺的話音通信系統建立專門的消防專用頻點，確保頻段在350MHz，保證同播站和鏈路基站通信建設的實效性。還是以上述城市的消防隊伍所建立的同頻同播系統為例，其采用的頻率標準為350MHz的無線模擬鏈路不僅可以保證清晰的通話質量，還能有效提高消防工作的整體通信效率水平。更好地提高同頻同播系統的適用性，確保有效適應不同城市消防工作的資源頻率，降低通信網絡的構建造價。

其次，在無線數字的擴頻微波選擇上，消防隊伍應選擇擴頻微波機制范圍在2.4～5.0GHz的組網鏈路，并以開放性頻段構建鏈路帶寬機制，進一步提升整體同頻同播系統設備的通用性和可靠性，保證無線系統在通話音質、音量、擴展功能以及圖像傳輸上的技術優勢，以專業的消防無線組網減少信號干擾。

最后，還要積極引進有線數字鏈路，通過有線數字鏈路網絡實現更方便、快捷且帶寬傳輸效果更好的同頻同播無線通信系統組網，再引入長期的光纖鏈路資源，在保證投入經濟成本合理利用的基礎上提高整體通信網絡的話音質量，避免通信延遲，為消防救援工作提供更好的通信信號，促進城市消防隊伍的綜合戰斗力不斷提高。

另外，通過對多個城市消防隊伍的實際調查發現，當前許多消防隊伍會同時使用有線鏈路和無線鏈路，建立綜合混用的同播系統，以某城市消防總隊和各個支隊的通信聯絡過程為例，多數條件下還是會使用有線數字構建通信網絡系統，同時搭配無線通信鏈路，可以保證各個支隊中轉站基站架設一步到位，以此形成混合型的鏈路同頻同播系統，借助無線和有限通信技術內容，確保切實提高城市消防隊伍在救援活動中的數據傳播水平，使同播系統更完善，同時有效控制鏈路系統的租用費用，全面保證任務執行過程中的話音質量滿足消防工作的各方面需要。

（三）同頻同播系統的組網場強判定

組網場強的判定關系通信信號的強弱，直接影響消防系統的通話音質水平，因此為了避免產生干擾性雜音，避免通信服務的網絡延遲，必須要保證同頻同播系統的組網場強判定水平。一方面，要保證消防無線網絡系統的多個同頻基站能夠高效接收載波信號，確保消防隊伍能夠結合同頻基站的實際情況建立充分接收載波信號的無線網絡節點，結合載波信號中心的鏈路基站避免信號節點強弱不一。另一方面，在組網場強判定的過程中還要建立全面的監測啟動機制，通過加強對場強鏈路的分析，保證判定的合理性，將基站信號及時地傳送到各個同播基站中，確保各移動中轉站能夠接受并發送高質量語音通信信號。

五、結語

綜上所述，為了更好地提升消防救援行動的應急反應能力和效率水平，必須保證不斷提高通信系統的信號質量。相關部門和人員應全面認識到同頻同播系統與技術在城市消防無線通信網絡中的突出優勢，同時進一步探索相關技術的創新應用與全面升級，不斷擴大通信基站的覆蓋范圍，解決無線網絡的盲區問題，保證調度、指令等通信信號的高效、安全和快速傳遞。

參考文獻：

[1]俞海峰.無線通信技術在消防應急救援中的應用[J].集成電路應用，2021，38（09）：114-115.

[2]郭劍.重大災害現場消防應急通信保障方法研究[J].中國新通信，2021，23（10）：3-4.

[3]羅娜.5G無線通信技術在消防滅火救援工作中監管作用的研究[J].今日消防，2021，06（02）：4-5.

[4]王昌鑫.現代城市消防無線通信規劃的現狀和發展趨勢[J].中國高新科技，2021（01）：78-79.