PDT空中接口协议剖析（一）

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一代警用数字集群(PDT，Police Digital Trunking)标准由公安部信息通信局在2010年4月20日公布。新标准具有组网成本低、覆盖区域大，互通性好以及能与现有公安的常规、模拟集群系统兼容等优点。

为了与常规系统相兼容，PDT的空中接口协议在突发与帧结构、FDD与TDD、上下行信道定时关系、随路与嵌入信令等方面有其独特之处。

1. PDT技术指标

接入方式：TDMA

载波宽度：12.5KHz

载波速率：9.6 kbps

每载波信道数：2

调制方式：4-FSK

语音编码：AMBE+AMBE ++/SELP

语音编码速率：2.4kbps

最大数据速率：4.8 kbps(9.6kbps)

2. PDT协议框架

PDT协议框架遵循OSI-RM层次结构，定义了如图1所示的三层模型。协议的第一层为物理层，第二层为数据链路层，在这一层协议被垂直分成两部分，一个是用户平面，另一个是控制平面。第三层为呼叫控制层，位于控制平面，用于提供PDT需要支持的服务。

3. 4FSK调制

PDT采用四级移频键控(4FSK)调制方式，每一个调制符号(波特)携带2个比特的信息。该调制方式与TETRA的π/4DQPSK调制方式相比，具有相同的调制效率，但4FSK的已调载波包络恒定，可以采用髙效的非线性功放，而π/4DQPSK的已调载波包络不恒定，必须采用低效、昂贵的线性功放。

4. PDT突发与帧结构

PDT系统采用基于2时隙的TDMA帧结构。PDT集群系统将上、下行载波的每一帧划分为两个时隙，每个时隙都被用作一个无线信道(物理信道)。一个无线信道由一对上、下行信道组成。BS连续发射，而MS仅在指定载频两个时隙中的一个时隙上进行发射，故MS的发射机是断续工作的。

一个PDT突发为一段载有信息的己调载波，从而形成了PDT系统的物理信道，该物理信道可用以承载各种逻辑信道。逻辑信道分为两类：业务信道与控制信道。

4.1 PDA的基本突发结构

PDT的TDMA帧长为60ms;一个帧分为时长为30ms的两个时隙(突发)。PDT的基本的突发结构如图2所示，包含两个108bits的负载区域和一个48bits的同步(SYNC)或嵌入信令区域。

在每个上下行突发的中间区域用来承载同步图案或者嵌入信令。

4.2 上行突发间的保护时间

从图3的一个TDMA上行帧可见，在上行信道的每个突发之间，有2.5ms的保护时间，该保护时间用于：

 保护功放输出功率的上升沿和下降沿。

避免MS与BS信号之间因电波传播延时不同，而造成不同MS上行突发之间的重叠现象。

 MS双工工作时，一个时隙用于发射，另一个时隙用于接收。保护时间提供了MS频率合成器转频的锁定时间和收发开关的切换时间。

4.3 下行突发间的CACH

PDT的下行帧结构如图4所示，下行帧连续发射，即使信道空闲，BS亦要发射空闲信息用来填满整个下行时隙。下行帧亦由两个时隙组成，下行帧两个时隙之间的2.5ms间隙，用于承载公共广播信道 (CACH，Common Announcement Channel)。

4.4 上下行帧结构

PDT上下行帧结构如图5所示，两个TDMA物理信道的时隙标为信道1和信道2。上行标为“MS TX”，下行标为”BS TX”。

图5 TDMA时序

因PDT上下行载波每帧分为两个时隙，故可以提供两对上下行信道，即两个物理信道。

5. 对齐模式与偏移模式

语音和数据会话要求有一对上、下行信道，上、下行信道之间的定时关系既可以是对齐模式，亦可以是偏移模式。上、下行信道的逻辑关系如表1所示，由表可见一个逻辑信道包括上、下行信道，其中逻辑信道标号与下行信道的标号相同。

表1 上行和下行逻辑信道关系

控制信道以及业务信道一般都采用对齐模式，业务信道在全双工通话时可采用偏移模式。

5.1 对齐模式

该模式仅适用双频FDD模式，如图6所示，在对齐信道模式下，逻辑信道1由下行信道(时隙)1和上行信道(时隙)2组成，占用逻辑信道1的BS在下行信道1发射和接收上行信道2的发射;MS在上行信道2发射和接收下行信道1的发射。逻辑信道2不再赘述。

可见在对齐模式下的BS发MS收与MS发BS收同时(同一时隙)进行，对齐模式适用于单工和半双工。若用于双工，MS需要利用上下行异频来分开收发，即MS需要有双工器。

图6 对齐信道模式

5.2 偏移模式

如图7所示，在偏移信道模式下，逻辑信道1由下行信道(时隙)1和上行信道(时隙)1组成，占用逻辑信道1的BS在下行信道1发射和接收上行信道1的发射;MS在上行信道1发射和接收下行信道1的发射。逻辑信道2不再赘述。

可见工作在偏移模式下的BS与MS收发时隙互相错开，因为MS收发错开一个时隙，故双工工作的MS可以用收发切换开关替代昂贵的双工器。

图7 偏移信道模式