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DMR数字对讲机中继研究与实现(可编辑).doc

DMR数字对讲机中继研究与实现(可编辑)

Belinda柠
2017-09-21 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《DMR数字对讲机中继研究与实现(可编辑)doc》,可适用于人文社科领域

DMR数字对讲机中继研究与实现(可编辑)DMR数字对讲机中继研究与实现厦门大学学位论文原创性声明本人呈交的学位论文是本人在导师指导下,独立完成的研究成果。本人在论文写作中参考其他个人或集体已经发表的研究成果,均在文中以适当方式明确标明,并符合法律规范和《厦门大学研究生学术活动规范试行》。另外,该学位论文为课题组的研究成果,获得课题组经费或实验室的资助,在实验室完成。请在以上括号内填写课题或课题组负责人或实验室名称,未有此项声明内容的,可以不作特别声明。声明人签名:而名金挚年窍砘四四四厦门大学学位论文著作权使用声明本人同意厦门大学根据《中华人民共和国学位条例暂行实施办法》等规定保留和使用此学位论文,并向主管部门或其指定机构送交学位论文包括纸质版和电子版,允许学位论文进入厦门大学图书馆及其数据库被查阅、借阅。本人同意厦门大学将学位论文加入全国博士、硕士学位论文共建单位数据库进行检索,将学位论文的标题和摘要汇编出版,采用影印、缩印或者其它方式合理复制学位论文。本学位论文属于:经厦门大学保密委员会审查核定的保密学位论文,于年月日解密,解密后适用上述授权。不保密,适用上述授权。请在以上相应括号内打“”或填上相应内容。保密学位论文应是已经厦门大学保密委员会审定过的学位论文,未经厦门大学保密委员会审定的学位论文均为公开学位论文。此声明栏不填写的,默认为公开学位论文,均适用上述授权。声明人签名:石蚁年厂日摘要摘要相比模拟对讲机,数字对讲机具有频谱利用率高,通信质量好,抗干扰能力是欧洲电信标准协会强。保密性好等优点。于年发布数字集群通信标准,适用于对民用、常规、集群等运营模式行业的用户,与其他数字集群通信标准相比,有产品成本低,易于开发,基站覆盖范围广等优点,受到越来越多人的关注。本文首先简要回顾了数字集群通信的发展,并分析了数字对讲机的发展前景。详细分析系统的直通和中转模式,包括时隙、信令、帧格式、信道编解码,和呼叫控制等。设计了中转模式的呼叫控制层和数据链路层的协议栈软件,并对中转台各层协议栈软件进行设计。基于、和收发芯片构造硬件平台,采用实时操作系统,实现了中转模式协议软件,提出了整体实现方案。移动台与中转台之间采用双工双频模式,实现移动台与移动台全双工通信,实验结果表明,中转模式工作正常,满足全双工通信要求。最后,对整个系统进行分析并优化。总结了字中继台设计重点,为后续集群通信发展提供参考。关键词:协议中转模式:谢小,,,,,,,,,’,,,,,,,,,,,,,,,:目录目录摘】目录。第章绪论研究背景与意义集群通信系统的发展本文的主要内容第章通信协议协议分层架构协议时隙与信令。。协议时隙信令空闲信息信令信道编码算法。检验汉明码多块拓扑码交织二次剩余码码具体帧编码方式控制信令信道编码语音头帧与语音终止帧信道编码目录语音突发帧信道编码本章小节第章协议中转模式研究中转模式介绍中转模式移动台协议研究。中转台高层协议模式研究。中转台具体转发流程中转模式定时同步调整设计本章小节第章协议中转台设计与实现。中转台设计架构中转台硬件平台。中转台软件设计方案。呼叫控制层数据链路层物理层基带收发物理层射频定时器中转台系统分析与调试中转台信号流向,仿真环境编解码模块测试中转台与移动台实时性分析中转台转发时隙分析本章小节第章总结与展望。怠结畏望目录参考文献。蜀谢攻读硕士期间发表的学术论文~己”’一。。。第章绪论第章绪论研究背景与意义无线电对讲机早在二十世纪三十年代就被人们使用,是最早被人类使用的无线移动通信设备。第一台移动无线电通信产品是由著名的美国摩托罗拉公司研制出。在经过几十年的发展对讲机的应用己十分普遍,并从专业化领域逐步走向普通消费,从军用扩展到民用。从移动通信的应用领域划分,移动通信网分为公众移动通信和专业无线通信。七八十年代,对讲机通信是我国专用无线通信的主要方式,随着公众移动通信的发展,对讲机市场逐步成为一个重要的专业通信市场。对讲机在集群调度、应急即时通信方面有独特优势,因此对讲机广泛应用在国民经济和人们生活的各个领域,如公安、交通、消防、石油化工、物业管理、酒店餐厅、学校等领域。最近几十年,我国经济快速发展,对对讲机的需求越来越大,各行各业都在广泛大量的使用对讲机通信。显然,对讲机已经成为我国各个行业重要的无线通信设备,显示出在国民生活和经济中的重要地位。即使目前世界经济处于低迷,各大经济领域发展减缓时,专业无线通信和公众低功率民用对讲机通信,仍保持较强的增长势头。中国是移动通信最大的市场,也是世界上对讲机通信最具发展前途的市场之一。调查显示,对讲机的家庭拥有量是反映一个国家公众无线通信水平高低的综合指标之一,同时也是一个国家国民经济和科学技术发展水平标志之一。在欧美及亚洲发达国家,如美国,韩国,新加坡对讲机深受当地消费者的欢迎。年美国开放了民用对讲机市场以后,销量逐年倍增,年销量为万台,与当年手机处于同一个数量级。同样,在德国、日本、法国等发达国家,大约有的家庭使用对讲机【。目前模拟对讲机正在经历一场重大的变革,即数字时代的来临。传统的模拟对讲机利用模拟信号来传递消息,它存在着频谱利用率低,相互干扰严重、业务功能单一、通信不太稳定和管理控制较困难等缺点。与其相比,数字对讲机是将模拟信号数字化,以数字编码和数字调制的方式,具有频带利用率高,保密性强,腿数字对讲机中继的研究与实现话音质量好,数字化信号便于无差错中继,与其它数据共同使用同一中继系统,利用宽带链接实现更大覆盖。近几年,国内也在积极推动数字对讲机产品开发与标准制订工作。年,信息产业部发布了“关于发布《数字对讲机系统设备无线射频技术指标要示》试行的通知”,标志着我国数字对讲机的研发工作正式开启。年国标委综合号文下达了由工业和信息化部主管的《数字对讲机设备技术要求和测试方法》国家制订计划项目。年,中国工业和信息化部下发了《工业和信息化部关于、频段专用对讲机频率规划和使用管理有关事宜的通知》工信部号,文章中提到从年月日起,暂停对、频段内不包含公众对讲机频段、业余业务专用频段模拟对讲机设备的型号核准,对已取得型号核准证的模拟对讲机设备在型号核准证到期后不再予以办理延期手续,规定中还要求从年月日起,模拟对讲机将不在启用,并退出国内市场。这一通知表明了我国正在逐步从模拟时代转入数字时代,据有跨时代的重大意义,所以,数字对讲机发展前景相当广阔。集群通信系统的发展数字对讲机的发展其实是对数字集群通信系统的支持和补充。数字化对讲机中的许多业务和功能是模拟对讲机所做不到的。数字集群通信的概念进入国内是在~年,后来我国信息产业部组织国内有关部门和专家制定我国的数字集群通信标准,到了年月日,信息产业部正式批准和发布我国《数字集群移动通信系统体制》电子行业推荐性标准,即“中华人民共和国电子行业标准《数字集群移动通信系统体制》”,这两种标准确定了两种体制,首先是摩托罗拉公司的系统体制后改为综合调度增强型网络系统适用于专用调度和共用集群通信网,接着是欧洲的系统体制【,适用于共用集群通信网,标准规定了集群通信系统的工作频段为,双工频率间隔为。世纪,国内集群通信的发展,由华为和中兴相继宣布我国自主研发的数字第章绪论集群通信系统一和。信息产业部科技司于年月日正式发布了和两个系统的通信标准技术参考性文件。又于年月组织和通过了和两个系统的部级技术鉴定。到目为止,国内被信息产业部批准的数字集群通信体制有四种:、、和。真正的数字集群通信,在各个环节上都是数字处理的。除数字信令外,其中最重要的是多址方式、话音编码、信道编码和调制技术等,另外还需要一些新技术来配合,如同步技术、分集技术等。各国数字集群通信都有较快的发展。相比专用移动通信中的集群系统,公众对讲机、无中心系统并没有得到发展,一直处于模拟阶段。对此,欧洲电信标准化组织于年相继推出了两种针对民用对讲机系统的非集群标准【】:和标准。采用双时隙结构,信道间隔,速率。在有限的频谱资源内实现更多的数据传输,并且可实现双工通信。而采用技术,信道间隔为,传输速率相比之下,主要面向低功率、民用等免费频点的行业低端用户,而涵盖了民用、常规、集群等运营模式的行业高端用户。自协议推出以来,已经有数家知名企业相继推出了自己的产品,如摩托罗拉,日本的建伍、公司等国际企业相继都推出了自己的数字对讲机。而国内的深圳好易通于年推自己的数字对讲机。本文的主要内容本文主要对协议进行研究,在对直通模式研究的基础上,重点研究了协议中转模式,构建一种基于的数字对讲机硬件平台,并在该平台上实现协议中转模式全双工通信。本文的主要内容可以分为以下几个部分第一章介绍了数字对讲机的研究背景与意义,并简要介绍集群通信及国内外研究现状。第二章对通信协议做了整体的论述,介绍了协议的协议栈各分层的概念与作用,简单介绍了协议与信令,分析了数据链路层所使用的信道编码的实现。数字对讲机中继的研究与实现第三章主要对协议中转模式进行研究,重点分析了移动台和中转台的高层,然后分析了中转台的工作流程与信道状态,中转台转发移动台信息的具体流程,最后对中转模式下移动台与中转台的定时调整进行了研究与设计。第四章对中转台进行了详细的设计,简略介绍了本文所采用的硬件平台,详细的软件设计方案,以及各层各模块的详细设计。最后对所设计的方案进行实现并进行分析与调试。第章通信协议第章通信协议本项目所用数字对讲机协议是欧洲电信标准协会于年系统。提出的。该协议全称为数字专用无线通信系统最新的协议更新于年月。协议共分为四部分:第一部分为空中接口协议,第二部分为语音和公共服务与设备,第三部分为短数据和分组数据协议,第四部分为集群协议。协议正在进一步的完善中,尤其是集群协议部分。协议分三种工作模式或称为三个实现阶段:第一:在没有授权的情况下,提供简单点对点的语音和数据通信即直通模式第二:在授权的情况下,提供点对点模式或中转模式的通信第:数字集群通信系统,系统具有自主管理的集群通信功能。协议结构按简化的来定义分为物理层、数据链路层和呼叫控制层。协议栈如图一所示:控制面,用户面数据包业务:再‘彳旧目效载荷呼叫控制层第三层数据链路层第二层匡三重亘一图协议栈结构数字对讲机中继的研究与实现第一层为物理层,简称,主要处理发送端与接收端的物理突发,具体包括基带信号调制解调,发送与接收帧的切换,建立频率同步和码元同步,射频特性,突发的形成等。第二层为数据链路层简称,主要功能为信道编解码,等,媒质接入控制和信道管理,确认与重传机制,突发以及参数的定义,帧、超帧的形成,链路寻址,与物理层语音通话的接口,与呼叫控制层的信令和数据交换等。第三层为呼叫控制层简称,适用于控制面,提供支持服务主要功能为呼叫建立、保持和终止,呼叫控制,基站的激活和去激活,单呼和群呼的发送与接受,数据呼叫控制等。综上所述,物理层负责发送端与接收端的物理突发数据链路层负责处理逻辑连接,呼叫控制层则提供支持业务。本文中,物理层主要由芯片收发器完成,所以,本文重点谈论数据链路层、呼叫控制层以及系统实现。协议时隙与信令协议时隙协议采用双时隙结构,图中给出了移动台与中转台通信时的时隙关系。两个物理信道时隙标识为信道“”和“”。入栈信”。道表示为“”,出栈信道表示为“第章崃通信协议信道口臣口保护间隔图时晾结构移动台和中转台的每个时隙都占用的时间为,一个时隙包含一个突发,两个时隙的突发组成一个帧,其中突发中的有效信息占用了,另外的分布在有效信息的两边,左右各,这样两个突发之间的间隔为。信令在直通模式下,不存在信道的,同样在中转模式下,如图所示,入栈信道间隔被用作保护间隔,作为传播时延和功率放大斜升时间。突发中心突发中心,曲舒×时隙篓是图无姒帧结构数字对讲机中继的研究与实现在中转模式下出栈信道中,如图所示,间隔则用来作为公共通知信道,主要用于传送信道管理信息和低速信令。突发中心突发突发中心曼甜瓣器鬻纂熏『篱鏊鬟。誉囊萼尊薏量誊鬻戮时隙时隙:型、。一一卜一图嵌入姒帧结构中转台通过在两个下行突发之间发送来管理信道接入。其中一个用途是用于表明上行信道的使用情况。中转台在双频模式下同时进行收发,所以必须发送中转台的信道信息忙或闲给所有正在监听中转台的移动台,如果移动台想要发送信息,必须等到中转台信道空闲。如图所示为一个突发和与它相关的上行突发的关系。每个突发表明了延迟一个时隙后的上行突发信道是否空闲的信息。图接入提示第章通信协议如图所示的另外一个用途表明下个下行突发信道号和延迟一个时隙的上行信道号。图时隙号提示突发总共有,其中有个信息位和个校验位,这些也被称为接入信道类型,使用,汉明编码,中剩余的用于传输低速信令,不进行任何保护。如表所示,个信息位中,包括位的位,位的位以及位的位。位表示下个信道号信道号或者信道号,位则表示对应的位表示的信道号在下个时隙是否空闲。如果有活动,置为“忙”,在链路保持时问内,也需要置为“忙”。表示对应的或者信号的状态。下图为的结构:数字对讲机中继的研究与实现豢。蓦荽僦鬻一嘣嚣聋”漂鬻’”鬟篓鞲嚣曩冀女麓譬斗时隙时隙』巴。。一一一眦叫图结构表的比特含义类型比特位含义虹指示下一个上行信道是忙还是闲如图所示指示下一个下行信道是还是,校验位指示、状态信令传输的低速率信令空闲信息信令中转台在激活之后,或者没有其他有效数据或信令转发时才进行发送空闲信息。的数据类型必需定义为“编码好的伪随机比特位填充。空闲信息共有比特,经过,编码和交织后放入突发帧的数据承载区。这些数据比特只由中转台来持续发送,移动台并不需要去读取或处珲。”。空闲信令的数据承载区将被预先第章躲通信协议年,信息论的开创者香农提出了信道编码定理,它指出对于任意给定的有扰离散信道至少存在一种复杂的编码方法,可以使信道的传输速率无限逼近信道容量,且同时保证信息传输的错误概率任意小。香农还从理论上给出了证明,即使是随机编码,只要码组长度无限同样可以做到这点。数学上的存在性定理给。信道编码的研究指出了明确的方向【信道编码是协议系统的关键技术,它涉及到多方面,如数据的存储、交换、传输的有效性和可靠性问题。在实际的无线电信道中传输数字信号时,由于信道的不理想和各种干扰的影响,接收的信号通常会产生差错和误码。要让接收的信号得到识别,就必须限制差错在一定的允许范围内,所以数字基带信号在进行调制前,必须进行信道编码【,在解调后,进行信道解码。对讲机协议中用到了检验编码,前向纠错编码,交织解交织编码,码,汉明码及等多种编码。检验在数字通信中,差错控制指的是对传输过程中产生的差错和误码利用编码的方式进行控制,以此来提高数字信息在有扰信道传输的可靠性。差错控制的本质是对传输的数据信息附加上经过计算具有一定关系的冗余码,从而形成一个经过校验后符合某种规律的发送序列。目前常使用的检错码有奇偶校验码和循环冗余。校验,其中应用最广泛的属循环冗余编码检验【循环冗余码基本思想利用线性编码理论,待发送的二进制信息码为位,待产生的冗余校验位为位,发送端总发送码位为,发送方与接收方用同一个生成多项式,将待发送的信息码左移位后除以,得到的余数为校验码。接收端检验时,将接收到码字多项式除以,若余数为则认为传输无差错,若余数不为则传输有差错。如下公式所示,为位二进制信息码,幻为生成项式,为整数,为余数码数字对讲机中继的研究与实现旷器一。根据应用不同,中常用的有码、码、码、码等。检验按程序空间要求及计算速度分为多种实现方法如查表法,按位计算法等,本文采用查表法实现检验,查表法与其他的方法相比各有优缺点。查表法是利用提前计算好所有固定的值形成表,然后通过使用已知信息来查表获得值。具有较快的计算速度,但缺点是表占据了芯片一定的存储空间。按位计算方法代码简单,占用内存少,但缺点是一位一位运算占据处理器处理时间长不适合在高速通讯的情况下。是现代通信领域的重要技术之一,掌握的算法与实现方法,在通信系统的设计、通信协议的分析以及软件保护等诸多方面,能发挥很大的作用。汉明码由于循环冗余码只能用于检错,不能自动纠错,所以系统用到了多种形式的汉明码来纠错。汉明码,又称为纠错码,是一种广泛被用来检测传输数据信息中单位比特错误的,以及有时候纠正错误取决于所使用的正确编码的元算法【】。码是由汉明于年提出的,主要是用来纠正单个错误的编码。对于任意的值,汉明码能产生位的编码比特,其中包括位校验位和位信息位。在现代的计算机存储系统中,特别是存储电路占据了大部分系统故障的大型计算机中,距离为和的汉明码经常被用来检错和纠错【】。汉明码的定义是在位原码的基础上增加位的校验码,并使得式“竹成立【】。例如,对于位原始数据,我们就需要位汉明码对其进行纠正,且冗余码的码校验位存于第位,,,。协议中用到了多种形式汉明码:,,、,,、,,、,,。汉明码纠错能力有限,在协议中通常与和交织合并使用,提高纠错能力。,第章通信协议下面以,,为例介绍汉明码的编解码过程生成矩阵已知主要的作用是用来生成监督位,将原始数据乘以生成矩阵,若原始数据码为,,,汉明码为,,,,则汉明码生成过过程如下【】:,,,,,,,,十,,,,,,,,,,,,由上式可得汉明码的值为得到汉明码后加在数据码后即编码后码字汉明码解码过程,通过生成矩阵计算得出监督矩阵,如下式】其中和为阶的阶单位矩阵,假设接收到码为,则纠正码字为:即根据上式可计算得出相应的接收码字位纠错。多块拓扑码码多块拓扑码是协议中应用最多的信道编码,占整个信道编码约,码广泛用于的各种帧和控制信令,是中用的最多的编码。它既能纠错又能检错,不仅能纠正多个分散的单个错误,还能纠正连抵数字对讲机中继的研究与实现续的错误【。系统规定在,码中,信息位是由比特添加过校验位的信令和比特保留位置为构成,并将其分成矩阵,行汉明监督码采用,,,列汉明监督码采用,,。从而,,,,,,如图所示,所以的最小汉明距离满足下式:木因此,,码对每个信息块可以纠正个随机错误。行监』信息位督位叫列监督位列监督位图,码结构图编码后还需要进行交织,以防止数据在信道传输时发生突发错误。协议中规定了,码的交织方法:将编码的比特第一位比特补零,组成字节数据,然后按照如下公式进行交织。协议中还规定了三种变长度,分别用于嵌入式信令,反向信道信令和公共广播信令。变长编码是在编码的基础上,根据不同的信道数据长度变化而来的。嵌入式信令变长码包含对行的,,编码和对列的简单奇偶校验编码。反向信道变长码是嵌入式信令编码的一个特例,其编码方式与用于嵌入式信令的编码方式相同,也是包含对行,,编码和对列的简单奇偶校验编码,只是采用了不同的交织技术。第章通信协议信令变长编码包含对行的,,编码和对列的简单奇偶校验编码。交织在实际的数字通信信道中,噪声、干扰的影响往往是前后相关的,差错是成串连续出现的,换句话说,此时发生的错误拥有很强的相关性,当第一个错误发生时,往往牵连到后面的数据,导致一连串比特数据同时错误,我们称这类错误称为突发差错。采用普通的纠正随机独立差错的信道编码来纠正突发差错效果很不明显的。所以在目前实际应用中纠错编码往往结合数据交织技术来纠错突发干扰错误。一般情况,加上交织进行纠错后,系统的纠错性能可以提升好几个数量级【。交织的基本思想就是将纠错过的编码数据按制定的规则分散化,如在传输中出现连续误码,因为交织码的码元序列被置换过,所以在接收端反置换,可以将集中的误码分散。其本质上就是一种实现最大限度的改变信息结构而不改变信息内容的技术。协议中交织与结合使用。交织方法一般在交织之前先进行分组编码,将码元横向输入纵向输出。将码元按如下顺序存入:存入顺序第排读第排出第排顺序第排输出序列为:上述数据码元被交错编织起来,称为交错码【。只要满足,则个突发差错位数就会被分散到不同的组码中去,而且每个分组最多只分配一个分散的差错,因此它们可以被纠错编码所纠正。上述中的称为交错度,它表示的是交织的纠正突发错误的能力,假如的值越大,那么能纠正的突发长度就越长。在实际移动通信信道的干扰下,数脓数字对讲机中继的研究与实现字信号传输产生的突发性差错,可利用交织技术分散并纠正这些突发性差错,改善移动通信的传输特性。二次剩余码平方剩余码,简称码,不是线性码,而是循环码。在码长较小、码率时。平方剩余码与其他循环码相比具有较大的最小距离口,且译码简单,因而得到较多的实际应用。平方剩余的定义:对于某一奇素数,若存在一个整数,满足关系则称是模的平方剩余,否则就是模的非平方剩余。设,一】,且是的平方剩余数,则由构成的集合称为的平方剩余类,记做,那么可以证明的平方剩余类与非平方剩余类的元素个数相等,都是‘。下面我们讨论的码长为素数的平方剩余码。这里,是模的平方剩余,用为素数,对于二进制码,,可以证明,码长为的形式。令表示模的平方剩余集合,表示模的非平方剩余集合。若是域的一个本原域元素,可证明得出:当是偶数时,而为奇数时,‘,且,因而是生成的一个循环子群。根据有限域理论一一一一式中是系数在上够项式。用下列生多项式,一,,生成的循环码,称为上的平方剩余码【。第章炽通信协议协议中采用的,,】是由,,衍变而来的,在,】基础上去除两位信息位,同时添加一位奇偶校验位。,,】生成多项式如式所示:一三一式中是循环码生成多项式,是发送码字多项式,是信息多项式。是校验多项式,。一,相应的系数是码字的检验元【。码的编码过程【】计算得出“‰将除一‰得到余式系统码字为毒。具体流程如下图所示:。。一’。一位信息位输入为‘:一异一位芟右移、、、、:、一,一验位二二:结束、、图,编码流程图数字对讲机中继的研究与实现,,】不满足的捕获译码前提条件,码长,为纠错个数,信息位长度,因此无法采用普通的捕获译码法进行译码,可以采用改进的捕获译码法进行译码。令是码字多项式,是生成多项式,《为接收多项式,则伴随式为三三三三三三一为前位码段的伴随多项式。若和是已知的,则计算得出,从而计算出原来错误图样。定义是次数小于等于次的二进制多项式集合,下式三为的伴随多项式,则如果前位错误图样,贝为其伴随多项式。译码过程】计算得出伴随多项式。由。得出分别计算出每个对应的值,《其中为】多项式数目,若对某一个和有说明前位中错误图样与图样相一致,得出总错误图样如下式:一最后得出纠正码字如式:一三‘第章胍通信协议若对所有,,,和,,’,总有一亡一】,则表明检测到不可纠正错误。协议,,】在上面,,】基础上,去掉头两信息位错误图样纠错,即错误图样在解码过程中先在前面补两个零,如果纠错的结果是前两位信息位有错则判定检测到一个不可纠正错误图样。另外末尾奇偶校验位也可以辅助纠错。码,,】码是唯一已知的上纠正三个随机错误的完备码,由于它优良的纠错性能,良好的代数结构,因此有关它的结构、性质、译码方法及重量分布等研究得较为透彻,实际应用上也较为普通。该码的最小距离为,能纠正位中三个或以下的随机差错组合,但完备码的特性决定了码只能纠错,有能用于检错。错误图样总数正好等于伴随式数目,则称这种码为完备码。三:。嘉刍在接收端接收到码字错误位数在位及以下,则通过译码,都能译出一个相应的码字,没有不确定的情况发生。然而如果错位位数在位以上,码就无法检查出错误,结果为错误的译码。,,】是截短码,即在在,,】基础上做了截短操作,去掉了位信息位,并且加上了一位奇偶校验位用于辅助纠错,这样就是得码不仅可以纠正小于等于三个错误,还能检查出所有个错误。协议中,,】生成多项式如下式由于,,】也是码,所以,,】采用一般循环码编码方式,其流程如下图所示:躲数字对讲机中继的研究与实现,叉互左移,是与原~:、一结束一一一。图,,编码流程图用函数表示位数据生成位校验码的过程。码解码基于,解码的过程如下【:得出重量小于等于的全部可能错误图样计算出每个错误图样对应的校正码在的位置存储错误矢量,当收到一个受到破坏的字样时,纠正至多个比特错误的过程如下:,其中表示纠正后的码字。如表所示为协议中不同帧不同域对应的和编码方式:表各编码方式第章通信协议嵌入信令域无,,时隙类型无,信令无,嵌入信令可变长校验和反向信道信令可变长定义为消息的部分公共通知信道短链路控制可变长,私密指示头语音头帧,,语音终止帧,,控制信令块突发,空闲消息,无数据包头,速率编码数据块,无速率编码尾数据块,速率编码数据块速率格码一速率编码尾数据块速率格码响应头块,响应数据块,多块控头,无多块控制块,多块控制尾块,,统一数据传输头,无统一数据传输块,统一数据传输尾块控制信令信道编码为数据突发帧结构,如图所示,其编码过程为比特信令附加比特校验,组成的比特经,编码得到比特,数字对讲机中继的研究与实现最后再经过交织后,放入信息承载域。,,一,编码王,~,~置交织语音头帧与语音终止帧信道编码语音头帧与语音终止帧同样属于数据突发结构,其原始数据为比特附加比特校验,组成的比特经,编码得到比特,最后再经过交织后,放入信息承载域。如下图所示编码一一王一交织一’。‘一一一。’第章皿通信协议语音是以超帧为单位进行发送的。语音帧帧中承载着同步字表示超帧开始,突发帧中间共同承载着经过编码的嵌入式信令,突发帧无承载信息。如图所示,比特信令附加比特检验和,组成比特信息经过嵌入式信令变长编码后,得到比特的信息,再经由交织后分配到四个域中。呲寓二纛二扇『『『『『『寓『『囊图语音超帧信道编码本章小节本章介绍了协议栈的分层结构,给出了每一层完成的主要功能。对空中接口标准进行了简单的介绍,简略分析了时隙及中转台涉及到的信令类型,重点介绍了系统使用的信道编码,如检验编码,前向纠错编码,交织解交织编码,码,汉明码及等多种编码。并对各种编码算法进行了详细的研究分析。第章协议中转模式研究第章中转模式介绍集群通信采用的工作模式有单工、半双工和双工。对于中转台来说,有两种实现方式,双频和单频。所谓的双频就是通过基站通信需要两个频点,而单频只需一个频点。对于中转台来说,单工模式与半双工模式指中转台采用双频在不同的信道上收发信息,而移动台采用单工模式至于本文采用的是双工模式,也就是中转台和移动台都工作在双工模式,同时可以进行收发信息。下面介绍单频和双频模式下的收发情况单工单频模式单工模式采用单频时,移动台在信道上发送信息到中转台,中转台收到之后同样在信道上转发给称动台。篷。图中转台在单工单频呼叫示意图其中对应的时隙关系如下图,从时隙图上得出,当移动台发信息给移动台时,它在时隙通过入栈信道发送数据,中转台进行处理后,在下一时隙通过出栈信道将数据转发给移动台。数字对讲机中继的研究与实现臣口口口臣口口囝曰囝区臣田囝圜口囝口臣口匣图单工单频制中转台与移动台时隙关系单工双频模式同样单工模式采用双频制时,移动台在入栈信道发信息给中转台,中转台接收到经处理后在下一个时隙通过出栈信道将信息发送给移动台,其中入栈信道与出栈信道为不同频点的信道。双工双频模式本文采用的是双工双频模式,即收发异频,双频模式的工作方式如图所示,中转台在入栈信道上采用频率,在出栈信道采用频率,与为不同频率,互不干扰。中转台的每个时隙,都同时进行信令和数据的接收和发送。图中转台双频模式下呼叫示意图信道只负责接收数据,信道只负责发送数据,同时每转变时隙。中转台与移动台使用“对齐”的方式。由于与也信道固定不变,所以在中转第章协议中转模式研究台双频的工作模式下,移动台随时隙切换,转变自身的信道。具体如下:由图看出,假设在某时隙内,在信道发消息给中转台,中转台接收并处理后在时隙通过忽信道转发给。当发送完帧后,在下一个时隙来时,通过亿信道接收数据,此时通过信道发送数据。可以看出中转台在某个时隙上出栈与入栈信道对应着不同的移动台,同时进行着数据的接收和发送,达到全双工通信。回回回囝囝圜田田田回回回图中转台与移动台转发时隙对应关系图中转模式移动台协议研究设各要通过信道发送数据信息时,首先要确保接入的信道可用。对于设备来说,通常情况下可分为以下三种情况:已存在通信其他数字通信协议存在相类似情况的行为设备通过值来检测一个信道是否存在通信行为。如果在最大的时间限制内检测到的值没有超过门限值』预先设置,就可判定为检测的信道无通信情况。反之,的值超过门限值,则检测信道存在通信情况,此时设备尝试同步该信道,如果在最大的规定时间限制内成功同躲数字对讲机中继的研究与实现步上此信道,则进入同步状态,相反,如果在规定时间内无法同步信道,则为未同步状态。协议信道的接入方式分为三种:、、:信道接收是对所有的终端礼貌,并且信道上存在通信状况或都非时,将信道状态置为,如果系统有等待排除机制则排队,否则放弃接入信道。:信道接入对自己色码礼貌情况下,信道存在通信行为,然后进行同步,如同步后,检验突发帧中的色码,如果色码不匹配则接入信道进行发送行为,如果匹配,进行排队前提系统有排队机制。:非礼貌情况下,不管信道有无通信行为,设备都会直接进行传输,并且不保证成功与否。移动台的高层分为两个层次,第一个层次主要处理同步,色码和时隙号识别。具体如下:未同步状态:移动台处于未同步状态可能由于多种原因引起,如无法获得同步信号或同频信道干扰,亦或者是数据信号在信道中强衰落引起。还有就是移动台刚开机,正处于搜索同步的状态。已同步状态:移动台成功搜索到来自系统的数据或语音同步信息。在这状态下移动台搜索到匹配色码和出栈时隙号。己同步状态下,又分成两个情况,它们分别为同步上未知或已知系统已同步未知系统:当接收移动台判别色码或出栈时隙号不匹配,处于此状态。如果色码不匹配或者同步丢失,移动台转入未同步状态反之,移动台转入同步已经系统状态。己同步已知系统:此状态与上面状态刚好相反,即接收移动台判别色码和时隙匹配,即为此状态。如图所示为在未同步状态下,移动台首先搜索同步信息,如果在规定的时间内已同步到未知的系统,就进行检测色码与时隙号是否匹配,如果此时色码不匹配、出栈时隙号不匹配或丢失同步,移动台则转为未同步状态。第章协议中转模式研究若搜索同步后,进入已同步未知状态下,如果色码与出栈时隙号都匹配,则转入已同步已知系统状态。在已同步已知系统状态下,如果发生以下任一情况:丢失同步、色码改变或丢失、出栈信道不匹配,则转为未同步状态。图中转模式下移动台高层状态转换图第二个层次主要为第一个层次的已同步已知系统状态服务。它们主要分为以下几个状态:、、。:当进入同步已知系统状态时,如果收到无法确定的目的,进入此状态。:当进入同步已知系统状态时,如果收到语音头帧中的目的单

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