無線電通信 基本認識--- Part 1

1. Base Station (基地台)

在無線電通信領域中，基地台(站)是指無線電通信站安裝在一個固定的位置，用來做為無線電通信溝通的一部分，其可以是以下系統之一部分：

• 支援PTT (Push-To-Talk) 之雙向無線電系統(Two-Way Radio system)，或;
• 專業式雙向無線電系統(Professional two-way radio)
• 無線電話系統，如手機的CDMA/ WCDMA、GSM或WiMax或LTE的區域性基台(站)。
•  中繼式地面集群無線電 (Trunked Radio)

Base Station (基地台) 應用於[ edit ] Two-way radio雙向無線電系統

在一專業雙向無線電系統，基地台(站)是用來保持派遣中心(調度派遣台,Dispatch)與手持式或移動式無線電終端設備(如手機/車機)之間的接觸或溝通之橋樑，或者做為驅動單向傳呼接收器。

[ edit ] Professional

例如基地台(站)通信的一端連接至控制中心，另一端是一個可移動的車載電台或手持式對講機(Walkie-Talkie)。

 

雙向無線電系統在中小規模專業無線電系統上使用之基地台，可能採用2個以上通道(Multi- Channel)。在大規模使用的無線電系統上之基地台，應有能力提供更多的通道(8~16 or more)，在有需要時，可通過安裝額外的基地台(Multi-Station每個基地台使用一個或多個通道) 一起運作， 而在調度派遣中心控制台每個基地台顯示為一個單一的通道。
在一個設計合理調度派遣中心(Dispatching center)，設置幾名工作派遣人員席次(Console Position)，這使得每個調度員同時進行溝通，相互獨立，並透過不同的通道進行行動調度派遣。例如，一家出租車公司調度中心可能有一個基地台在高層建築並位在台北市和另外一個不同的通道基地台在新北市。 每個出租車派遣調度員可以在任一時間溝通任一位在台北市或新北市的出租車，並通過選擇各自的通道基地台來進行調度派遣。
一般在調度控制中心是很常見的八個或更多的無線電系統.基地台連接到一個單一的派遣中心調度台(dispatching console)。 調度派遣人員可以分辨出哪一個通道正在接收由本地協議的無線電終端設備組合(如手機/車機)，單位標識，音量設定，忙線指示燈。 一個典型的控制台有兩個揚聲器確定為選擇和取消選擇 (select/unselect)。從主選定的音頻通道傳送到揚聲器，並選擇耳機。 每個通道都具有閃爍的忙線指示燈，以顯示該通道正進行通話會談。
無線電系統基地台基本上.可以是本地控制或遠端控制。 本地控制的基地台都是由前面板控制。 基地台可以遠程控制操作透過控制音頻(Control tone)或直流遙控電路或新一代數位式無線電系統基地台可透過數位訊號控制(digital signaling control)。 派遣控制中心和遠程基地台的連接一般透過租用之電話線路專線，（有時也被稱為RTO的電路專線），或T-1/E-1線路專線，或RF無線電聯繫或新一代數位式無線電系統基地台可透過Ethernet/IP網路連接。多重傳輸命令的控制台上遠程控制電路。 派遣中心調度台(console)和遠程基地台之間的音頻通道有些系統配置要求雙工，或四線式 (duplex/4 wire)。有些系統只需要兩線式或半雙工鏈路(Half-duplex/2 wire)。

上圖顯示了一個帶通濾波器(Band-Pass filter)來降低基地台接收機(Receiver)干擾信號接收。 它也減少了不必要的信號傳輸。該隔離器(isolator)是一個單向裝置，降低並緩解來自附近其他發射天線的的信號往上傳遞而進入基地台發射機 (Transmitter)。 這可以防止不必要的混合信號在基地台發射器內產生干擾。

干擾”(Interference)可以被定義為接收到任何除該無線電本身系統信號以外之訊號。為了避免在同一個通道頻率(頻道)用戶之干擾或從附近的較強訊號干擾另一個頻道，專業無線電系統基地台基本上使用以下的方式組合以避免或降低干擾：

• 最小的接收器的規格和過濾器 。
• 分析是否有其它頻率在附近使用進而產生干擾。
• 協調分配或共享頻率的機構(如NCC)以解決干擾產生。
• 使用定位設備，以降低地形塊的干擾信號。
• 使用定向天線，以減少不必要的信號。

無線電系統基地台架設須經通信委員會(NCC)申請許可。

基地台類型包括：

• 固定站(Fixed Station)是一個基地台僅用於該系統與其他通信基地台(站)溝通。 有時固定站的作用是透過無線鏈路(RF)進行對遠端基地台(Remote station)之遠程控制(remote control)。（沒有手持式或移動式無線電終端設備，如手機/車機於該固定基地台系統下。）
• 控制站(Control station)是另一種基地台形式在無線電系統系統中使用”中繼器”(repeater)與系統中其他基地台進行通訊。
• 臨時基站(Temporary base)是一個基地台在一個位置使用不到一年。
• 中繼器(repeater)是基地台的另一種類型基站，藉以延伸或擴大了對手持式或移動式無線電終端設備之涵蓋範圍(extend range)。

2.  Radio Repeater (無線電中繼器/台)

中繼器 (Repeater)是泛指一個電信/通信設備，專司放大信號。作為無線電中繼器其功能都在接收和放大無線電信號並轉播之。

一個 無線電中繼器 (Radio Repeater)是一個包括無線電接收器和一個無線電發射器的組合，接收微弱或低級別(low-level)的信號，再轉發為高階(high-level)或更高的功率，使信號可以覆蓋更遠的距離，而不會降低。

在無線電調度、專業式雙向無線電系統(Professional two-way radio)、業餘無線電 和 緊急服務無線電通信等應用中，無線電”中繼器”廣泛用於提供無線電信號延伸更廣闊的領域覆蓋。 由於大多數緊急情況下（和其他一些）之無線電調度系統中，”中繼器”(Repeater)是同義 於”基地台”(Base Station)，雖然它們功能並不相同。有時”基地台”(Base Station)可執行”中繼器”功能，但大部份”中繼器”(Repeater)並不具備”基地台”(Base Station) 功能(例如Mototrbo DR3000 repeater並不具備基地台功能)。

 

全雙工操作(Full-Duplex operation)

全雙工操作功能，定義了無線電中繼器可在同一時間發送(transmits)和接收(receives)（同時操作）。 雙工中繼器使用兩個無線電 頻率 ，“輸入”(Rx, input)的頻率一直監視接收的信號，和“輸出”(Tx, output)的頻率，其將接收信號轉發在一個更高的功率或更高的幅度。

輸入頻率(input)是指接收手持式或移動式無線電終端設備，輸出頻率(output)為 Repeater它重複從接收的音頻信號轉發出去，以達到中繼傳輸。 事實上，發射機和接收機都是在同一時間發送(transmits)和接收(receives)是指必須存在一些”電氣隔離”(electrical isolation)於中繼器，以維持中繼器的發射器確實轉發來自於接收器之訊號。 如果中繼發射機和接收器隔離能力不佳，中繼器將無法有效提供訊號轉發能力。
為提昇發射機和接收機間隔離能力，有效方法是保持輸入和輸出頻率有一段遙遠間隔。 頻率間隔可進一步的降低發射機與接收機之間的干擾。

頻率間隔 (Frequency separation) : 輸入到輸出

早期的無線電中繼器設定並沒有固定的規則制定輸入和輸出頻率的間隔。只要任何設計人員可以設計足夠的隔離接收器和發射器間之間距以使無線電中繼器會正常的工作即可。

最窄的間距發現記錄是用在80年代的美國加州治安部門，其在一個通道上使用158.760兆赫(MHz)作為輸入和159.090兆赫(MHz)作為輸出間距330千赫(MHz)。現已改為一個800兆赫(MHz)的中繼集群無線電系統，該電台的呼號是KMH971。 這是首次看到無線電系統中繼器的輸入和輸出間隔最短間隔記錄。 據認為無線電中繼器的工作頻率間隔可以接近到175千赫(KHz)。

在大部份國家的無線電服務與使用，無線電用戶均需申請使用執照許可證並得到通信委员會(美國為FCC)的授權。

另外在美國(或大部份國家)對輸入和輸出工作頻率間隔有其規定或最低要求，例如：

• 業餘中繼器在美國通常使用144-148 MHz頻段與 600千赫（0.6 MHz）的頻率間隔分離。
• 系統在450​​-470兆赫(MHz)頻段中使用一個 5 MHz的頻率間隔。 例如：輸入為 456.900兆赫(MHz)，輸出是451.900兆赫(MHz)。
• 業餘中繼器在美國 420-450兆赫(MHz)頻段使用一個 5 MHz的頻率間隔。例如：輸出為 444.400兆赫(MHz);輸入 449.400兆赫(MHz)。
• 系統在806-869兆赫(MHz)頻帶使用45兆赫(MHz)的頻率間隔分離。 例如：輸入為 810.1875兆赫(MHz)，輸出是855.1875兆赫(MHz)。

這些只是幾個例子。 還有許多其他的輸入和輸出頻率間隔分離或間距之間的運作系統。

To be continue......................