【摘 要】通過(guò)分析集群用戶臺(tái)的電路，找出可控的高功耗器件，進(jìn)而對(duì)基于TDMA的集群通信系統(tǒng)的同步時(shí)序和調(diào)度策略進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，給出了理論計(jì)算和實(shí)際測(cè)量的功耗降低值，從而證明省電設(shè)計(jì)效果良好。

【關(guān)鍵詞】集群通信 TDMA 省電設(shè)計(jì) 同步時(shí)序

中圖分類號(hào)：TN802 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-1010（2014）-13-0072-04

1 概述

集群通信系統(tǒng)中的移動(dòng)用戶終端設(shè)備，除滿足通信距離、傳輸速率等技術(shù)性能要求外，還需對(duì)用戶終端的功耗進(jìn)行重點(diǎn)設(shè)計(jì)，以確保用戶終端設(shè)備的電池具有更強(qiáng)的續(xù)航能力。本文主要以某軍用集群通信系統(tǒng)中的移動(dòng)用戶臺(tái)為例，介紹TDMA系統(tǒng)中基于同步信號(hào)發(fā)送時(shí)序改進(jìn)的用戶終端低功耗設(shè)計(jì)。

本系統(tǒng)的移動(dòng)用戶臺(tái)已經(jīng)采用了一些常規(guī)方法降低整機(jī)功耗，主要包括：

（1）硬件電路設(shè)計(jì)方面：盡量選用功耗低、性能和功能齊備且集成度高的芯片，減少器件數(shù)量；同時(shí)選用高效率的電源轉(zhuǎn)換器件。

（2）軟件設(shè)計(jì)方面：通過(guò)操作系統(tǒng)對(duì)任務(wù)進(jìn)行管理調(diào)度，根據(jù)當(dāng)前運(yùn)行任務(wù)的優(yōu)先級(jí)高低和任務(wù)數(shù)量的多少來(lái)調(diào)節(jié)CPU的運(yùn)行速度以達(dá)到省電的目的；采用語(yǔ)音檢測(cè)控制技術(shù)，對(duì)受話器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，只有話音數(shù)據(jù)有效時(shí)，才啟動(dòng)話音編碼、信道編碼、調(diào)制和發(fā)射等流程；對(duì)顯示屏進(jìn)行省電設(shè)計(jì)，如背光和前景分為多級(jí)亮度，供用戶選擇，同時(shí)啟動(dòng)顯示屏定時(shí)屏保功能。

經(jīng)以上設(shè)計(jì)，在很大程度上降低了移動(dòng)用戶臺(tái)的整機(jī)工作電流，相對(duì)延長(zhǎng)了電池待機(jī)時(shí)間。

進(jìn)一步對(duì)移動(dòng)用戶臺(tái)的電路器件進(jìn)行功耗分析，發(fā)現(xiàn)一些射頻器件在關(guān)閉的情況下，可以節(jié)省較多的用電，但是，這些器件的省電設(shè)計(jì)必須與設(shè)備工作波形統(tǒng)一考慮。同時(shí)，系統(tǒng)中大多數(shù)移動(dòng)用戶終端，大部分時(shí)間處于空閑狀態(tài)，所以，針對(duì)空閑狀態(tài)的省電設(shè)計(jì)具有重要性和必要性。本文給出了TDMA系統(tǒng)同步時(shí)序改進(jìn)的省電設(shè)計(jì)方法和實(shí)現(xiàn)結(jié)果。

2 基于TDMA同步時(shí)序改進(jìn)的系統(tǒng)省電設(shè)計(jì)

2.1 空閑狀態(tài)定義

本通信系統(tǒng)分為TMO（Trunk Mode Operation）和DMO（Direct Mode Operation）2種工作模式，TMO是移動(dòng)用戶終端之間通過(guò)基站的轉(zhuǎn)發(fā)實(shí)現(xiàn)呼叫的模式；DMO是用戶終端之間直接進(jìn)行一對(duì)一和一對(duì)多的通信模式。

空閑狀態(tài)是指移動(dòng)用戶終端處于未同步的狀態(tài)，或是TMO模式下，移動(dòng)用戶終端雖與基站取得同步但未開展業(yè)務(wù)傳輸?shù)臓顟B(tài)。本文以移動(dòng)用戶臺(tái)（以下簡(jiǎn)稱“移動(dòng)臺(tái)”）為例，分別討論2種空閑狀態(tài)下的基于系統(tǒng)同步時(shí)序調(diào)整的終端省電設(shè)計(jì)方案。

2.2 省電設(shè)計(jì)可行性分析

系統(tǒng)要求初始同步時(shí)間小于等于0.6s，初始同步概率大于95%，遲后同步概率100%，遲后同步時(shí)間不大于6s；TMO模式下，基站開機(jī)后處于常發(fā)狀態(tài)，因此對(duì)于移動(dòng)臺(tái)而言，只考慮滿足遲后同步的要求。DMO模式下，則需要同時(shí)考慮初始同步和遲后同步的要求。需要說(shuō)明的是：通用集群通信系統(tǒng)，多為定頻通信，本系統(tǒng)是用于復(fù)雜電磁環(huán)境的跳頻通信系統(tǒng)，TMO模式下，因移動(dòng)用戶終端入網(wǎng)后一直與基站保持同步，故其集群呼叫建立時(shí)間這一指標(biāo)與通用集群通信系統(tǒng)中的要求是相同的；DMO方式下，因跳頻同步建立的時(shí)間相對(duì)定頻系統(tǒng)要長(zhǎng)，所以該模式下的呼叫建立時(shí)延相對(duì)加大。

通過(guò)分析移動(dòng)臺(tái)的電路，發(fā)現(xiàn)可以進(jìn)一步進(jìn)行省電控制的電子元器件主要是射頻單元的器件，需要結(jié)合系統(tǒng)波形的時(shí)序來(lái)控制器件的間歇通斷以達(dá)到省電目的。射頻單元電路如圖1所示。

間歇守候要求器件空閑時(shí)盡量減少用電，同時(shí)又要求在需要收發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)能快速實(shí)現(xiàn)響應(yīng)控制。射頻單元中的部分耗電較大且可以進(jìn)行省電控制的元器件如表1所示：

表1 射頻單元可關(guān)閉器件的功耗統(tǒng)計(jì)表

序號(hào) 器件名稱 數(shù)量 工作電壓（V）/

電流（mA） 功耗/mW

1 跳頻濾波器 2 5/65，85/1.1 837

2 HEM388D 1 5/80 400

3 AD8307 3 5/10 150

4 AT20-0107 1 5/6，-5/1 35

5 ERA-5 3 5/65 975

6 AD9858 1 5/400 2 000

7 SI4133 1 3.3/27 89

如表1所示，這些器件的總功耗為4 486mW，不考慮電源轉(zhuǎn)換效率，粗略折合為12V情況下的467mA。

2.3 移動(dòng)臺(tái)未同步狀態(tài)下的省電設(shè)計(jì)

本通信系統(tǒng)采用TOD同步方式，即發(fā)送方在發(fā)送同步信號(hào)前，按照既定的算法計(jì)算發(fā)送頻率，并發(fā)送TOD同步信息，接收方按照相同的算法計(jì)算接收頻率，收齊發(fā)送方發(fā)送的TOD同步信息后，進(jìn)入同步狀態(tài)。TOD分為5段發(fā)送，分別為TOD1、TOD2、TOD3、TOD4和TOD5。

移動(dòng)臺(tái)的同步方式包括初始同步和遲后同步。初始同步要求同步建立時(shí)間小于等于600ms，同步概率大于等于95%，在保證初始同步概率不變的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)間歇守候，省電設(shè)計(jì)方案為：TOD1發(fā)送45組，每組使用計(jì)算出的1組頻率輪流發(fā)送1次。處于同步搜索狀態(tài)的移動(dòng)用戶臺(tái)，按照1：8的時(shí)間比例開啟/關(guān)閉搜索時(shí)序，如圖2所示，即1個(gè)周期開啟搜索時(shí)序，8個(gè)周期關(guān)閉搜索時(shí)序。搜索時(shí)序開啟時(shí)，處于搜索狀態(tài)的移動(dòng)用戶臺(tái)，按照TOD1對(duì)應(yīng)頻率的計(jì)算方法計(jì)算出相應(yīng)的頻點(diǎn)，采用慢搜索的方法搜索發(fā)送方發(fā)出的同步信息TOD，搜索開啟期間，把備用搜索頻率輪流用完一遍。若搜索過(guò)程接收到TOD1信息，則轉(zhuǎn)入TOD2至TOD5的接收。省電搜索時(shí)序只用于搜索TOD1階段。

通過(guò)以上設(shè)計(jì)，理論上在關(guān)閉期間待機(jī)電流可節(jié)省512mA。另外，通過(guò)仿真可得，只要保證通信雙方的TOD時(shí)差在允許范圍內(nèi)、射頻信號(hào)滿足設(shè)計(jì)要求，可以保證用于TOD1發(fā)送的所有頻點(diǎn)都會(huì)被接收方的搜索頻率遍歷至少1次，這樣，就能至少在1個(gè)頻點(diǎn)上收到發(fā)送方的TOD1信息，進(jìn)而完成TOD2至TOD5的同步信號(hào)接收。如果后續(xù)的TOD2至TOD5同步接收因某種原因中斷，不能馬上進(jìn)入搜索關(guān)閉狀態(tài)，保持搜索開啟狀態(tài)約6s，按照非省電模式搜索TOD1同步信號(hào)，如果6s內(nèi)同步搜索未成功，則轉(zhuǎn)到間歇同步搜索時(shí)序。endprint

2.4 TMO模式下同步后的空閑狀態(tài)省電設(shè)計(jì)分析

TMO模式下，移動(dòng)用戶臺(tái)同步后，完成入網(wǎng)所需的身份驗(yàn)證、鑒權(quán)、注冊(cè)等活動(dòng)，最后進(jìn)入守候狀態(tài)，守候在信令信道，等候系統(tǒng)尋呼并進(jìn)入分配的業(yè)務(wù)信道收發(fā)數(shù)據(jù)。進(jìn)入守候狀態(tài)后，將原基站的信令信道在每個(gè)TDMA幀（50ms）的時(shí)隙0（前12.5ms）發(fā)送信令的做法，改為僅在偶數(shù)TDMA幀（50ms）的時(shí)隙0發(fā)送信令。移動(dòng)用戶臺(tái)處于守候狀態(tài)時(shí)，在偶數(shù)幀的時(shí)隙0開啟接收通路，如果沒(méi)有收到信令，或沒(méi)有收到本臺(tái)所需的信令，則在后續(xù)的7個(gè)時(shí)隙關(guān)閉接收通道，可達(dá)到1：7的比例進(jìn)行省電控制，如此設(shè)計(jì)，在關(guān)閉期間可減少約512mA的守候電流。

按此設(shè)計(jì)，分析系統(tǒng)的呼叫性能和時(shí)延，時(shí)隙分配相關(guān)信息見表2。系統(tǒng)在公共控制信道下發(fā)慢隨路信令及小區(qū)廣播，系統(tǒng)每個(gè)基站除公共控制信道外，還有14個(gè)業(yè)務(wù)信道，即最多可能會(huì)同時(shí)有14個(gè)下行呼叫信令排隊(duì)等候下發(fā)。

按照1：7的時(shí)間比例進(jìn)行守候，因最多同時(shí)只能有14個(gè)下行的用戶呼叫信令等候排隊(duì)下發(fā)，輪流下發(fā)1輪需要14個(gè)100ms，即1.4s，考慮傳輸?shù)目煽啃?，系統(tǒng)設(shè)計(jì)最多重傳3次，則最大時(shí)長(zhǎng)不超過(guò)4.2s，可滿足用戶的呼叫等待時(shí)間要求。

表2 移動(dòng)用戶臺(tái)按照1：7比例守候方案時(shí)隙分配表

TDMA幀 偶數(shù)幀 奇數(shù)幀

時(shí)隙號(hào) 時(shí)隙0 時(shí)隙1 時(shí)隙2 時(shí)隙3 時(shí)隙0 時(shí)隙1 時(shí)隙2 時(shí)隙3

信道 信令 業(yè)務(wù) 業(yè)務(wù) 業(yè)務(wù) 保留 業(yè)務(wù) 業(yè)務(wù) 業(yè)務(wù)

時(shí)長(zhǎng)/ms 12.5 12.5 12.5 12.5 12.5 12.5 12.5 12.5

TDMA幀 偶數(shù)幀 奇數(shù)幀

時(shí)隙 時(shí)隙0 時(shí)隙1 時(shí)隙2 時(shí)隙3 時(shí)隙0 時(shí)隙1 時(shí)隙2 時(shí)隙3

信道 信令 業(yè)務(wù) 業(yè)務(wù) 業(yè)務(wù) 保留 業(yè)務(wù) 業(yè)務(wù) 業(yè)務(wù)

時(shí)長(zhǎng)/ms 12.5 12.5 12.5 12.5 12.5 12.5 12.5 12.5

注：表中“信令”方格表示基站時(shí)隙0，公共控制信道發(fā)時(shí)隙，即移動(dòng)臺(tái)在此時(shí)隙接收；“業(yè)務(wù)”方格表示基站時(shí)隙1～3，業(yè)務(wù)信道發(fā)時(shí)隙；“保留”方格表示基站時(shí)隙0，因省電目的，保留不發(fā)射。

2.5 省電設(shè)計(jì)效果

對(duì)移動(dòng)用戶臺(tái)進(jìn)行實(shí)際測(cè)試，未同步前的守候電流減少了約436mA，TMO模式下同步后的待機(jī)電流減少了448mA，比未改進(jìn)前的1 160mA有較大節(jié)省空間提升。同時(shí)，同步概率和同步時(shí)間都達(dá)到了用戶要求，初始同步概率達(dá)98%以上，初始同步時(shí)間600ms，遲后同步時(shí)間小于6s。

需要說(shuō)明的是：通用集群通信系統(tǒng)，由于市場(chǎng)對(duì)其產(chǎn)品需求量相對(duì)較大，一般都會(huì)有可選的協(xié)議棧和物理層（含射頻）專用套片，集成度較高，因而其守候電流較低。相對(duì)而言，由于用戶的使用需求，本集群系統(tǒng)占用了VHF頻段的2個(gè)頻率子段，TMO模式下的基站和DMO模式下的主呼臺(tái)，其發(fā)射處于不同的頻率子段，對(duì)于處于搜索守候狀態(tài)的移動(dòng)用戶臺(tái)，需要在2個(gè)子段上交替切換進(jìn)行同步信號(hào)搜索。同時(shí)由于本系統(tǒng)的工作頻段低、相對(duì)工作帶寬較大、發(fā)射功率要求較大，且是跳頻系統(tǒng)，定制器件和通用器件比例較大，因而，相對(duì)通用集群通信系統(tǒng)，本集群通信系統(tǒng)移動(dòng)用戶臺(tái)的守候電流會(huì)高于一般的集群用戶臺(tái)，但是通過(guò)省電設(shè)計(jì)，已經(jīng)優(yōu)于用戶的要求。

3 結(jié)束語(yǔ)

本方案介紹了基于TDMA同步時(shí)序改進(jìn)的集群移動(dòng)臺(tái)省電設(shè)計(jì)方案，希望可以為其它類似的移動(dòng)用戶終端設(shè)備在降低功耗方面提供參考。VHF頻段的集群系統(tǒng)移動(dòng)臺(tái)的功耗要達(dá)到類似民用通用設(shè)備的可比水平，還需要進(jìn)行多方面的深入研究。

參考文獻(xiàn)：

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[5] 楊豐. 一種LTE終端空閑狀態(tài)的低功耗技術(shù)[J]. 廣東通信技術(shù)， 2011（9）： 20-21.

作者簡(jiǎn)介

張文學(xué)：碩士畢業(yè)于中山大學(xué)電子系，現(xiàn)任職于中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第七研究所，長(zhǎng)期從事抗干擾技術(shù)研究及實(shí)現(xiàn)、無(wú)線通信設(shè)備研發(fā)工作。endprint

2.4 TMO模式下同步后的空閑狀態(tài)省電設(shè)計(jì)分析

TMO模式下，移動(dòng)用戶臺(tái)同步后，完成入網(wǎng)所需的身份驗(yàn)證、鑒權(quán)、注冊(cè)等活動(dòng)，最后進(jìn)入守候狀態(tài)，守候在信令信道，等候系統(tǒng)尋呼并進(jìn)入分配的業(yè)務(wù)信道收發(fā)數(shù)據(jù)。進(jìn)入守候狀態(tài)后，將原基站的信令信道在每個(gè)TDMA幀（50ms）的時(shí)隙0（前12.5ms）發(fā)送信令的做法，改為僅在偶數(shù)TDMA幀（50ms）的時(shí)隙0發(fā)送信令。移動(dòng)用戶臺(tái)處于守候狀態(tài)時(shí)，在偶數(shù)幀的時(shí)隙0開啟接收通路，如果沒(méi)有收到信令，或沒(méi)有收到本臺(tái)所需的信令，則在后續(xù)的7個(gè)時(shí)隙關(guān)閉接收通道，可達(dá)到1：7的比例進(jìn)行省電控制，如此設(shè)計(jì)，在關(guān)閉期間可減少約512mA的守候電流。

按此設(shè)計(jì)，分析系統(tǒng)的呼叫性能和時(shí)延，時(shí)隙分配相關(guān)信息見表2。系統(tǒng)在公共控制信道下發(fā)慢隨路信令及小區(qū)廣播，系統(tǒng)每個(gè)基站除公共控制信道外，還有14個(gè)業(yè)務(wù)信道，即最多可能會(huì)同時(shí)有14個(gè)下行呼叫信令排隊(duì)等候下發(fā)。

按照1：7的時(shí)間比例進(jìn)行守候，因最多同時(shí)只能有14個(gè)下行的用戶呼叫信令等候排隊(duì)下發(fā)，輪流下發(fā)1輪需要14個(gè)100ms，即1.4s，考慮傳輸?shù)目煽啃?，系統(tǒng)設(shè)計(jì)最多重傳3次，則最大時(shí)長(zhǎng)不超過(guò)4.2s，可滿足用戶的呼叫等待時(shí)間要求。

表2 移動(dòng)用戶臺(tái)按照1：7比例守候方案時(shí)隙分配表

TDMA幀 偶數(shù)幀 奇數(shù)幀

時(shí)隙號(hào) 時(shí)隙0 時(shí)隙1 時(shí)隙2 時(shí)隙3 時(shí)隙0 時(shí)隙1 時(shí)隙2 時(shí)隙3

信道 信令 業(yè)務(wù) 業(yè)務(wù) 業(yè)務(wù) 保留 業(yè)務(wù) 業(yè)務(wù) 業(yè)務(wù)

時(shí)長(zhǎng)/ms 12.5 12.5 12.5 12.5 12.5 12.5 12.5 12.5

TDMA幀 偶數(shù)幀 奇數(shù)幀

時(shí)隙 時(shí)隙0 時(shí)隙1 時(shí)隙2 時(shí)隙3 時(shí)隙0 時(shí)隙1 時(shí)隙2 時(shí)隙3

信道 信令 業(yè)務(wù) 業(yè)務(wù) 業(yè)務(wù) 保留 業(yè)務(wù) 業(yè)務(wù) 業(yè)務(wù)

時(shí)長(zhǎng)/ms 12.5 12.5 12.5 12.5 12.5 12.5 12.5 12.5

注：表中“信令”方格表示基站時(shí)隙0，公共控制信道發(fā)時(shí)隙，即移動(dòng)臺(tái)在此時(shí)隙接收；“業(yè)務(wù)”方格表示基站時(shí)隙1～3，業(yè)務(wù)信道發(fā)時(shí)隙；“保留”方格表示基站時(shí)隙0，因省電目的，保留不發(fā)射。

2.5 省電設(shè)計(jì)效果

對(duì)移動(dòng)用戶臺(tái)進(jìn)行實(shí)際測(cè)試，未同步前的守候電流減少了約436mA，TMO模式下同步后的待機(jī)電流減少了448mA，比未改進(jìn)前的1 160mA有較大節(jié)省空間提升。同時(shí)，同步概率和同步時(shí)間都達(dá)到了用戶要求，初始同步概率達(dá)98%以上，初始同步時(shí)間600ms，遲后同步時(shí)間小于6s。

需要說(shuō)明的是：通用集群通信系統(tǒng)，由于市場(chǎng)對(duì)其產(chǎn)品需求量相對(duì)較大，一般都會(huì)有可選的協(xié)議棧和物理層（含射頻）專用套片，集成度較高，因而其守候電流較低。相對(duì)而言，由于用戶的使用需求，本集群系統(tǒng)占用了VHF頻段的2個(gè)頻率子段，TMO模式下的基站和DMO模式下的主呼臺(tái)，其發(fā)射處于不同的頻率子段，對(duì)于處于搜索守候狀態(tài)的移動(dòng)用戶臺(tái)，需要在2個(gè)子段上交替切換進(jìn)行同步信號(hào)搜索。同時(shí)由于本系統(tǒng)的工作頻段低、相對(duì)工作帶寬較大、發(fā)射功率要求較大，且是跳頻系統(tǒng)，定制器件和通用器件比例較大，因而，相對(duì)通用集群通信系統(tǒng)，本集群通信系統(tǒng)移動(dòng)用戶臺(tái)的守候電流會(huì)高于一般的集群用戶臺(tái)，但是通過(guò)省電設(shè)計(jì)，已經(jīng)優(yōu)于用戶的要求。

3 結(jié)束語(yǔ)

本方案介紹了基于TDMA同步時(shí)序改進(jìn)的集群移動(dòng)臺(tái)省電設(shè)計(jì)方案，希望可以為其它類似的移動(dòng)用戶終端設(shè)備在降低功耗方面提供參考。VHF頻段的集群系統(tǒng)移動(dòng)臺(tái)的功耗要達(dá)到類似民用通用設(shè)備的可比水平，還需要進(jìn)行多方面的深入研究。

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[5] 楊豐. 一種LTE終端空閑狀態(tài)的低功耗技術(shù)[J]. 廣東通信技術(shù)， 2011（9）： 20-21.

作者簡(jiǎn)介

張文學(xué)：碩士畢業(yè)于中山大學(xué)電子系，現(xiàn)任職于中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第七研究所，長(zhǎng)期從事抗干擾技術(shù)研究及實(shí)現(xiàn)、無(wú)線通信設(shè)備研發(fā)工作。endprint

2.4 TMO模式下同步后的空閑狀態(tài)省電設(shè)計(jì)分析

TMO模式下，移動(dòng)用戶臺(tái)同步后，完成入網(wǎng)所需的身份驗(yàn)證、鑒權(quán)、注冊(cè)等活動(dòng)，最后進(jìn)入守候狀態(tài)，守候在信令信道，等候系統(tǒng)尋呼并進(jìn)入分配的業(yè)務(wù)信道收發(fā)數(shù)據(jù)。進(jìn)入守候狀態(tài)后，將原基站的信令信道在每個(gè)TDMA幀（50ms）的時(shí)隙0（前12.5ms）發(fā)送信令的做法，改為僅在偶數(shù)TDMA幀（50ms）的時(shí)隙0發(fā)送信令。移動(dòng)用戶臺(tái)處于守候狀態(tài)時(shí)，在偶數(shù)幀的時(shí)隙0開啟接收通路，如果沒(méi)有收到信令，或沒(méi)有收到本臺(tái)所需的信令，則在后續(xù)的7個(gè)時(shí)隙關(guān)閉接收通道，可達(dá)到1：7的比例進(jìn)行省電控制，如此設(shè)計(jì)，在關(guān)閉期間可減少約512mA的守候電流。

按此設(shè)計(jì)，分析系統(tǒng)的呼叫性能和時(shí)延，時(shí)隙分配相關(guān)信息見表2。系統(tǒng)在公共控制信道下發(fā)慢隨路信令及小區(qū)廣播，系統(tǒng)每個(gè)基站除公共控制信道外，還有14個(gè)業(yè)務(wù)信道，即最多可能會(huì)同時(shí)有14個(gè)下行呼叫信令排隊(duì)等候下發(fā)。

按照1：7的時(shí)間比例進(jìn)行守候，因最多同時(shí)只能有14個(gè)下行的用戶呼叫信令等候排隊(duì)下發(fā)，輪流下發(fā)1輪需要14個(gè)100ms，即1.4s，考慮傳輸?shù)目煽啃?，系統(tǒng)設(shè)計(jì)最多重傳3次，則最大時(shí)長(zhǎng)不超過(guò)4.2s，可滿足用戶的呼叫等待時(shí)間要求。

表2 移動(dòng)用戶臺(tái)按照1：7比例守候方案時(shí)隙分配表

TDMA幀 偶數(shù)幀 奇數(shù)幀

時(shí)隙號(hào) 時(shí)隙0 時(shí)隙1 時(shí)隙2 時(shí)隙3 時(shí)隙0 時(shí)隙1 時(shí)隙2 時(shí)隙3

信道 信令 業(yè)務(wù) 業(yè)務(wù) 業(yè)務(wù) 保留 業(yè)務(wù) 業(yè)務(wù) 業(yè)務(wù)

時(shí)長(zhǎng)/ms 12.5 12.5 12.5 12.5 12.5 12.5 12.5 12.5

TDMA幀 偶數(shù)幀 奇數(shù)幀

時(shí)隙 時(shí)隙0 時(shí)隙1 時(shí)隙2 時(shí)隙3 時(shí)隙0 時(shí)隙1 時(shí)隙2 時(shí)隙3

信道 信令 業(yè)務(wù) 業(yè)務(wù) 業(yè)務(wù) 保留 業(yè)務(wù) 業(yè)務(wù) 業(yè)務(wù)

時(shí)長(zhǎng)/ms 12.5 12.5 12.5 12.5 12.5 12.5 12.5 12.5

注：表中“信令”方格表示基站時(shí)隙0，公共控制信道發(fā)時(shí)隙，即移動(dòng)臺(tái)在此時(shí)隙接收；“業(yè)務(wù)”方格表示基站時(shí)隙1～3，業(yè)務(wù)信道發(fā)時(shí)隙；“保留”方格表示基站時(shí)隙0，因省電目的，保留不發(fā)射。

2.5 省電設(shè)計(jì)效果

對(duì)移動(dòng)用戶臺(tái)進(jìn)行實(shí)際測(cè)試，未同步前的守候電流減少了約436mA，TMO模式下同步后的待機(jī)電流減少了448mA，比未改進(jìn)前的1 160mA有較大節(jié)省空間提升。同時(shí)，同步概率和同步時(shí)間都達(dá)到了用戶要求，初始同步概率達(dá)98%以上，初始同步時(shí)間600ms，遲后同步時(shí)間小于6s。

需要說(shuō)明的是：通用集群通信系統(tǒng)，由于市場(chǎng)對(duì)其產(chǎn)品需求量相對(duì)較大，一般都會(huì)有可選的協(xié)議棧和物理層（含射頻）專用套片，集成度較高，因而其守候電流較低。相對(duì)而言，由于用戶的使用需求，本集群系統(tǒng)占用了VHF頻段的2個(gè)頻率子段，TMO模式下的基站和DMO模式下的主呼臺(tái)，其發(fā)射處于不同的頻率子段，對(duì)于處于搜索守候狀態(tài)的移動(dòng)用戶臺(tái)，需要在2個(gè)子段上交替切換進(jìn)行同步信號(hào)搜索。同時(shí)由于本系統(tǒng)的工作頻段低、相對(duì)工作帶寬較大、發(fā)射功率要求較大，且是跳頻系統(tǒng)，定制器件和通用器件比例較大，因而，相對(duì)通用集群通信系統(tǒng)，本集群通信系統(tǒng)移動(dòng)用戶臺(tái)的守候電流會(huì)高于一般的集群用戶臺(tái)，但是通過(guò)省電設(shè)計(jì)，已經(jīng)優(yōu)于用戶的要求。

3 結(jié)束語(yǔ)

本方案介紹了基于TDMA同步時(shí)序改進(jìn)的集群移動(dòng)臺(tái)省電設(shè)計(jì)方案，希望可以為其它類似的移動(dòng)用戶終端設(shè)備在降低功耗方面提供參考。VHF頻段的集群系統(tǒng)移動(dòng)臺(tái)的功耗要達(dá)到類似民用通用設(shè)備的可比水平，還需要進(jìn)行多方面的深入研究。

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作者簡(jiǎn)介

張文學(xué)：碩士畢業(yè)于中山大學(xué)電子系，現(xiàn)任職于中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第七研究所，長(zhǎng)期從事抗干擾技術(shù)研究及實(shí)現(xiàn)、無(wú)線通信設(shè)備研發(fā)工作。endprint