漫談 數字移動無線電（DMR）與業餘無線電的關聯 --- 梁梅.....

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    本文由 梁梅光 VR2WAP 整理，刊於 中無通訊 第 89 期。

數字移動無線電（Digital Mobile Radio）是歐洲電信標準協會（ETSI）標準 TS 102 361 第 1-4 部分中定義的開放式數字移動無線電標準，用於世界各地的商業產品。 DMR，以及 P25 Phase II 和 NXDN 是使用專有AMBE + 2聲碼器實現6.25 kHz等效帶寬的主要競爭技術。DMR 和 P25 II 都在 12.5 kHz 信道中使用雙時隙 TDMA ，而  NXDN 使用分頻時使用離散 6.25 kHz 信道。由於與其他商業數字模式相比相對較低的成本和復雜性，該標準在業餘無線電社區中變得流行。

ETSI的目標是擁有一個低成本，可互操作的數字系統。實際上，製造商增加了他們自己的專有功能，使他們的無線電與其他製造商不可互操作。摩托羅拉的系統名為 MotoTRBO，它是具有 DMR 功能的無線電，具有自己的專有功能。摩托羅拉並未創造或發明DMR，但他們幫助將其帶到了美國。

DMR是第一次採用商業系統進行火腿使用。 與 DMR 有關的大部分術語都是來自商業世界的遺留物。 相比之下，D-STAR 和 Fusion 專為火腿無線電使用而設計。D-STAR，Fusion 和 DMR 都是開放標準。 這意味著為商業用戶設置商業設備，而火腿設備用於火腿使用無線電的方式。這三種都使用專有的AMBE編解碼器，允許 12.5 kHz 寬的傳輸。DMR在相同帶寬內實現兩個同時傳輸。D-STAR 使用 AMBE 編解碼器，而DMR和Fusion使用AMBE + 2。

D-STAR 具有可由標準內置用戶訪問的Internet和網絡組件。這包括類似 APRS 的位置報告系統，稱為 D-PRS。Fusion 可以向其他站發送圖片消息和位置信息。火腿無線電中的 DMR 數據特徵未得到充分利用。到目前為止，短信是最廣泛使用的數據功能。Brandmeister 網絡是第一個開始利用位置報告數據的網絡。

大多數人將標準的開放性與有多少供應商銷售設備聯繫起來，這是一個不准確的假設。自從 D-STAR 開始流行以來，已有設備可以將任何模擬無線電轉換為數字無線電，包括中繼器。現在，設備成本是多少，更有可能推動受歡迎因素。

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供應商和用戶認識到現有的模擬中繼標準需要更新用現代技術提供：
1.        改善語音質量
2.        改進的功能，（如位置信息）
3.        提高安全性（即身份驗證和加密）
4.        提高信道效率（2個時隙 TDMA）

因此，今天，我們擁有一整套標準，涵蓋語音，數據服務和一致性測試。
DMR旨在提供價格合理，低複雜度的數字標準來取代模擬無線電。ETSI DMR 標準在 www.dmrassociation.org 上定義了三個不同的層：

第一層 （未經認證）：DMR 設備在公共頻率上以直接模式（單元到單元）工作。 第 1 層 DMR 設備最適合個人，娛樂，小型零售或其他不需要廣域覆蓋的情況。

第二層 （傳統認證）：該層旨在直接替代模擬傳統無線電系統。 這些DMR系統在直接模式（單元到單元）或使用基站（BS）重複的單獨許可下運行。它具有廣泛的覆蓋範圍，針對“需要頻譜效率，高級語音功能和集成IP數據服務的用戶，以獲得高功率通信的授權頻段”。

第三層 （集群認證）：DMR 集群系統在具有控制器功能的單獨許可下運行，該控制器功能自動調節通信。 它還支持各種格式的分組數據服務，包括對IPv4 和 IPv6 的支持。 對於希望從 MPT-1327 / EADS / LTR（邏輯集群無線電）系統遷移或希望獲得託管中繼，語音和數據解決方案的全部優勢的組織而言，它是理想之選。

DMR 標準還規定了 TDMA 技術的使用。 TDMA 代表時分多址。 TDMA 提供兩個邏輯信道和每個 12.5 千赫的信道空間（見下圖）。 這在相同的模擬通道空間內提供了有用的容量加倍。


DMR 的好處

DMR 為用戶，技術人員，組織和管理人員提供多種好處。

首先，DMR 是一種“開放”標準，並非單一製造商所有。這意味著製造商之間的競爭是可能的，不僅在購買新系統時，而且在系統的整個生命週期內。因此，如果您需要購買新的用戶單元，總會有多種選擇和有競爭力的價格。

其次是數字音頻質量。對於最終用戶而言，DMR 數字無線電技術的主要優勢之一是音頻質量優於模擬。

如下圖所示，隨著距離現場的距離增加，模擬信號將逐漸變弱並變得更難使用。用戶將體驗到更多的「嘶嘶聲和劈啪聲」，直到最終收到的音頻在噪音中完全丟失。

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然而，數字信號將在覆蓋邊緣保持清晰。DMR系統使用稱為AMBE + 2™聲碼器的設備將語音信息轉換為數字數據。在數字化過程中，減少了通常存在於模擬系統中的諸如警報器，引擎，風等的背景音頻噪聲。
第三是數據應用。DMR不僅能夠傳輸語音，而且DMR的端到端數字特性使數據應用成為可能，例如短信，GPS，SCADA和遙測。由於DMR標準還支持無線傳輸IP數據，因此可以輕鬆開發標準應用程序。您在語音系統上託管各種數據應用程序的能力將帶來最大的投資回報。實際上，用戶切換到數字的關鍵驅動因素之一是能夠向無線電系統添加業務增強數據服務和應用程序。
第四，DMR是一種TDMA技術，它在一個12.5 KHz信道中提供兩個同時和獨立的通話路徑的主要優點。用戶可以繼續使用現有的頻道而無須改變，因此從模擬系統升級到數字系統更容易。
這帶來了我們的第五個好處，DMR旨在實現從模擬到數字的輕鬆遷移。從一開始，主要的設計目標是輸出頻譜必須適合傳統模擬系統使用的現有12.5 kHz窄帶FM頻道。由於DMR使用非常簡單的發射器，類似於模擬系統中的發射器，便攜式設備和移動設備可以在雙模式，模擬或數字模式下操作。這使系統升級變得更加簡單。
第六，DMR比普通模擬便攜式電池具有更長的電池壽命。其原因是功率效率更高。便攜式設備面臨的最大挑戰之一就是電池壽命。
使用TDMA系統。由於呼叫僅使用兩個時隙中的一個，因此只需要發送器容量的一半，因為發送器在一半的時間內處於空閒狀態。
最後，高級控制功能。DMR標准允許使用第二時隙進行反向信道信令。
這意味著當第一個信道處於呼叫中時，可以在第二時隙信道上將信號形式的指令發送到無線電。該功能可用於優先呼叫控制，發送無線電的遠程控製或緊急呼叫搶占，並為無線電系統的操作員提供精確的控制和靈活性。FDMA系統不能提供類似的功能，因為它們僅限於每個頻譜信道一條路徑。這些只是DMR的一些好處。
DMR協會和製造商經常聲稱DMR具有優於模擬FM的覆蓋性能。當接收信號仍然相對較高時，前向糾錯可以實現更高的語音質量。然而，在實踐中，數字調製協議更容易受到多徑干擾，並且無法在模擬FM否則將提供降級但可聽的語音服務的區域中提供服務。 在更高的語音質量下，DMR的性能優於模擬FM約11 dB。 但是在較低的語音質量下，模擬FM的性能優於DMR約5 dB。
在使用數字信號處理來增強模擬 FM音頻質量的情況下，模擬FM通常在所有情況下都優於DMR，“高質量”語音通常提高2-3 dB，“低質量”語音提高約5 dB。在使用數字信號處理來增強模擬FM音頻的情況下，整體“提供的音頻質量”也明顯優於DMR。然而，模擬FM音頻的DSP處理並沒有消除12.5 kHz的要求，因此DMR的頻譜效率更高。

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時隙（Time Slot）
時隙允許在相同的中繼器上進行兩次對話，在同一頻率上同時發生，並且彼此完全分離。當人們說“DMR是兩個中繼器”時，人們就會提到這一點。時隙可以被認為是“頻道”。每個中繼器有兩個時隙或兩個通道。用戶一次只能訪問一個時隙。無法同時在同一時隙上訪問兩個通話組。



每個時隙一次佔用信號的時間少於30ms。在轉發器的60ms窗口內：時隙1傳輸27.5ms，然後間隙為2.5ms，時隙2傳輸27.5ms，另一個2.5ms間隙，然後用時隙1重複。人耳不能檢測到音頻中的那個小間隙。即使一個信道正在使用而另一個信道空閒，轉發器也會發送兩個時隙。這減少了中繼器的開/關鍵控。另一方面，用戶無線電每60ms窗口發送27.5ms。這導致手持電池的壽命延長。

DMR無線電有一個包含配置參數的代碼插件，包括頻道信息和數量有限的聯繫人列表訂戶ID和呼號/名稱。你的收音機只傳送你的訂戶ID，而不是您的呼號或名稱。你可以下載代碼插件中填充了數據庫中已有的一些訂戶ID。 該完整的數據庫比任何無線電都要大許多倍支持，因此您希望將代碼插件限制為區域用戶和其他用戶你可能經常與之溝通。

在DMR世界中，中繼器通過頻率和a來識別參數稱為顏色代碼。有16種可能的顏色代碼（CC0-CC15）。您需要編入正確的顏色代碼為了訪問轉發器。DMR提供的轉發器數據庫MARC網站列出了DMR的頻率，偏移和顏色代碼中繼器。您需要聯繫其他本地用戶或轉發器運營商找出轉發器上可用的通話組。顏色代碼(Color Code)相當于模擬系統的啞音碼(CTCSS)用于打開中繼台的轉發器。

資料來源：DMR協會和互聯網

下圖是各類數碼、模擬兩用對講機。