DMR (Digital Mobile Radio) システムがどのように機能するかについての明確な技術的説明。 このガイドは、プロの双方向デジタルラジオを可能にするTDMAテクノロジー、音声コーディング、データ伝送、およびネットワークアーキテクチャを分析します。
プロとアマチュアの双方向通信の世界では、デジタルモバイルラジオ (DMR) は、堅牢で効率的で機能豊富な標準として浮上しています。 DMRは、アナログFMのパチパチとスタティックを超えて、より鮮明なオーディオ、強化された機能、および混雑した無線スペクトルのより良い使用を提供します。 しかし、このデジタル魔法は実際にどのように起こるのでしょうか? このガイドでは、DMRラジオを機能させるコア技術原則を掘り下げます。
デジタル財団: 音波からデータパケットへ
アナログからDMRへの基本的な移行は、音声を連続波形から個別のデジタルデータに変換することです。 ステップバイステップのプロセスは次のとおりです。
1.音声サンプリングとデジタル化: DMRラジオのマイクに話しかけると、音声を表すアナログ電気信号がコーダーデコーダーまたはコーデックに送られます。 DMRで使用される主コーデックはAMBE + 2と呼ばれます。™をご利用いただけます。 このコーデックは、音声を1秒間に数千回サンプリングし、これらのサンプルをデジタル1と0のストリームに変換します。 このプロセスは、音声データを効率的に圧縮し、音声品質を維持しながら、より少ない帯域幅を必要とする。
2.エラー修正: これはデジタルシステムの重要な利点です。 デジタル音声ストリームは、フォワードエラー修正 (FEC) で処理される。 FECは、ストリームに余分な冗長データビットを追加します。 送信中に無線信号が干渉、フェード、またはノイズに遭遇した場合、受信無線はこの冗長データを使用してエラーを検出および修正でき、多くの場合、元のデータを完全に再構築します。 これが、ますます騒がしいアナログとは異なり、DMRオーディオがカバレッジの端まではっきりと聞こえる理由です。
システムの中心: TDMA (時間分割多重アクセス)
これは、DMR標準の定義技術です。 DMRは、2スロット時間分割多重アクセス (TDMA) と呼ばれる方法を使用する。
* 分割されたチャネル: 単一の従来の12.5kHz無線周波数チャネルを想像してみてください。 TDMAは、1つの会話でチャネル全体を継続的に使用させる代わりに、チャネルを2つの交互のタイムスロットに分割します。
* デジタル「スイッチ」: 各タイムスロットは30ミリ秒の長さであり、それらは連続して交互になります。 スロット1は、非常に速い速度で送信し、スロット2は送信し、次にスロット1に戻ります。
* 2つの論理パス: これにより、1つの物理周波数で2つの完全に独立した論理チャネルが作成されます。 スロット1は1つの会話 (またはデータセッション) を運ぶことができ、スロット2は同時に別の会話を運ぶ。 これにより、レガシーアナログシステムと比較して、周波数ペアの容量が即座に2倍になります。
アーキテクチャ: DMR Tiersの理解
DMRは、異なるシステムスケールを表す3つの層で定義されています。
* Tier I: 特定の周波数でライセンスフリーの低電力デバイスをカバーします。 これは最も単純な形式であり、通常はTDMAや高度なネットワークを使用しません。
* Tier II: これは、認可された専門家および商用システム (セキュリティ、ロジスティクス、または工場など) およびアマチュア無線の使用のための最も一般的な層です。 従来のリピーターを使用してVHFおよびUHF帯域で動作します。 Tier IIは、上記の2スロットTDMAテクノロジーを完全に利用しています。 Tier IIリピーターは、1つのタイムスロットで信号を受信し、もう1つのタイムスロットで信号を再送信する洗練されたデバイスであり、すべて同じ周波数ペアで、2つの会話を同時に効果的に管理します。
* Tier III: これはトランクシステムアーキテクチャです。 複数のチャネル (それぞれが2つのTDMAスロットを有する) が一緒にプールされる。 制御チャネルはネットワークを管理し、利用可能なすべての周波数にわたる空きタイムスロットにユーザーを動的に割り当てます。 これは、市全体の公安やユーティリティネットワークなどの大規模なマルチサイトシステムに使用され、数百人のユーザーの効率を最大化します。
通話中に何が起こりますか? ティアIIの例
簡単なモバイルからモバイルへの直接通話 (シンプレックス) に従いましょう。
1.Push-To-Talk (PTT) ボタンを押します。
2.ラジオのコーデックが音声をデジタル化して圧縮します。
3.データは、同期ヘッダー、ラジオの一意のID (他のラジオが誰が呼び出しているかを知っている) 、およびエラー修正された音声データを含むDMRフレームにフォーマットされます。
4.このフレームは、選択された周波数で2つのTDMAタイムスロット (例えば、スロット1) のうちの1つで送信される。
5.同じタイムスロット構造に同期した受信無線機は、スロット1の間にリッスンします。データをキャプチャし、FECを使用して送信エラーを修正し、デジタル音声データをアナログ波形にデコードして、スピーカーを介して再生します。
リピーター (デュプレックス) を使用する場合、プロセスは似ていますが、ラジオはリピーターの入力周波数で1つのタイムスロットで送信します。 リピーターはそれを受信し、出力周波数の * other * タイムスロットで即座に再送信し、範囲を大幅に拡大します。 そのタイムスロットでそのトークグループを聞いているすべてのラジオが通話を聞きます。
Beyond Voice: データとシグナリング
DMRのデジタル性により、音声と同じチャネルで統合データサービスが可能になります。
* ショートメッセージング: ラジオ間でテキストメッセージを送信します。
* GPSロケーション: ディスパッチマップでリアルタイム追跡のための測位データを送信します。
* テレメトリ: 機器のリモート監視と制御。
* 発信者IDとステータスメッセージング: 事前設定されたステータスアラート (「Job Complete」など) を誰が呼び出しているか、または送信しているかを確認します。
* トークグループ: これは基本的なDMRの概念です。 周波数ですべてのラジオを呼び出す代わりに、デジタルトークグループにラジオを割り当てます。 通話にはトークグループIDのタグが付けられており、そのIDを聞くようにプログラムされたラジオのみが通話を受信します。 これは、互いに耳を傾けることなく、同じ周波数を共有するユーザの論理的なグループ化 (例えば、メンテナンス、セキュリティ、管理) を可能にする。
DMR対アナログ: 実用的な違い
* オーディオ品質: DMRは、適切な信号条件でバックグラウンドノイズなしで一貫性のあるクリアなオーディオを提供します。
* スペクトル効率: TDMAは、12.5kHzチャネルあたり2回の会話を可能にします。これは、アナログFMよりも100% の容量ゲインです。
* バッテリー寿命: TDMAラジオは割り当てられたスロットでのみ送信する (継続的ではない) ため、会話中の送信機のアクティブ状態は約50% 少なくなり、バッテリー寿命が大幅に長くなります。
* 強化された機能: 統合データ、テキストメッセージ、および高度なネットワークは、デジタル形式にネイティブです。
結論として、DMRラジオは、音声を堅牢でエラー修正されたデジタルデータに変換し、独創的なTDMAタイミングを使用して、2つの同時会話間で単一の周波数チャネルを共有することによって機能します。 デジタル明快さ、スペクトル効率、および組み込みデータ機能のこの組み合わせは、DMRが現代のプロのモバイル通信のグローバル標準になっている理由を説明しています。
