CN100359834C - 无线数字信令的编码及解码方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种无线数字信令的编码和解码方法，其中编码方法包括以下步骤：a.从预先定义的类别与功能参数定义表中取得通信功能所属的4比特类别代码和4比特的功能代码，从第一无线终端的存储器中获得第一无线终端的个人16比特ID与4比特区域码，从而生成48比特的信令数据块；b.利用CRC-ITU-T定义的CRC生成式，计算步骤a获得的48比特的信令数据块的校验码，将生成的16比特校验码附加在信令数据块后面；c.利用数据纠错编码方法，将新生成的64比特数据，编码生成128比特数据；d.利用8*16的矩阵将128比特编码数据交织生成新的128比特数据；e.将步骤d生成的128比特数据头部附加上链路同步码、收发同步码和帧同步码；f.然后输入到第一无线终端的调制器，发射出去。本发明的编解码简单易行可靠、编码容量大，从而使常规的模拟无线通信系统具有较强系统功能及控制灵活性。
Description
技术领域
本发明涉及一种无线数字信令，尤其涉及一种无线数字信令的编码及解码方法。
背景技术
常规的模拟无线通信系统一般是由系统管理终端、系统控制中心、中转台、无线终端(可以为手持机、车载台、固定台等)组成，无线终端之间通过空中互相传递信息，从而实现终端控制、语音传输、数据传输等业务。在常规的模拟无线通信系统中，大部分系统控制采用的是模拟信令，例如2-tone、5-tone、DTMF等，受信令编码容量及时间所限，这种系统只能够为终端提供简单的功能。有部分常规的模拟无线通信系统控制采用的是数字信令，但是有的数字信令系统存在支持功能少，部分功能的响应时间较长，可扩充性弱，硬件平台要求高等问题，例如，专利号为4,517,561，发明名称为“Selective call，paging andpriority signalling system”的美国公告专利文献、专利号为4,590,473，发明名称为“Data signalling system”的美国公告专利文献、专利号为4,517,669，发明名称为“Method and apparatus for coding messages communicated between a primarystation and remote stations of a data communications system”的美国公告专利文献中所描述的信令不支持较大数据量的传输、部分常用功能需要多帧组合完成，因此延长了接续时间、在普通硬件平台环境下译码速度慢等。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种编解码简单易行可靠、编码容量大的无线数字信令的编码及解码方法，从而使在普通硬件平台环境下常规的模拟无线通信系统具有较强系统功能及控制灵活性。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：提供一种无线数字信令的编码方法，其包括以下步骤：
a.从预先定义的类别与功能参数定义表中取得通信功能所属的4比特类别代码和4比特的功能代码，从第一无线终端的存储器中获得第一无线终端的个人16比特ID与4比特区域码，从而生成48比特的信令数据块；
b.利用CRC-ITU-T定义的CRC生成式，计算步骤a获得的48比特的信令数据块的校验码，将生成的16比特校验码附加在信令数据块后面；
g.利用数据纠错编码方法，将新生成的64比特数据，编码生成128比特数据；
h.利用8*16的矩阵将128比特编码数据交织生成新的128比特数据；
i.将步骤d生成的128比特数据头部附加上n比特链路同步码、m比特收发同步码和32比特帧同步码，
j.然后输入到第一无线终端的调制器，发射出去；
g.编码完毕。
为解决上述另一技术问题，本发明所采用的技术方案是：提供一种无线数字信令的解码方法，其包括以下步骤：
a.检测当前信道是否有信号，如果有则进入步骤b；
b.将信号输入到第二无线终端的解调器；
c.分析生成的二进制序列，捕捉该序列中的32比特的帧同步码，如果有则进入步骤d，如果分析完数据也没有，则回到步骤a；
d.将帧同步码后紧跟的128比特数组成为一帧数据，利用8*16的矩阵将其解交织，获得128比特的编码数据；
e.利用数据纠错解码方法，将128比特的编码数据解码，获得64比特数据；
f.利用CRC-ITU-T定义的CRC生成式，计算该64比特数据前48比特数据的校验码，将生成的16比特校验码与该64比特数据的后16比特比较，如果相同则进入步骤g，否则返回步骤a；
g.从步骤f的64比特数据中提取前48比特数据；
h.从步骤g的48比特数据中获得该信令的类别与功能参数、主呼方个人ID和区域码、被呼方ID和区域码，并显示主呼方个人ID和区域码；
i.比较被呼方ID和区域码与第二无线终端的ID和区域码，如果相同，则响应该信令的功能，否则返回步骤a；
j.解码完毕。
本发明的有益效果是：由于本发明的无线数字信令的编码及解码方法的算法简单易行，能够在性能较低的硬件平台环境快速完成具有较大容量的编解码运算，并且在通信环境比较恶劣的环境下仍具有较好的纠错能力，能够保证通信的可靠性，因此本发明从而使常规的模拟无线通信系统具有较强系统功能及控制灵活性。
附图说明
图1是本发明所定义的信令数据结构。
图2是本发明所定义的编码数据格式。
具体实施方式
本发明的无线数字信令中的信令采用全数字帧结构形式，无线终端之间的空中接口信令以MSK方式调制，传输速率为1200bps或2400bps。本发明所定义的信令数据结构请参阅图1所示。其中：
链路同步码：为链路的建立提供时间；
收发同步码：校准收、发两端的时钟以实现同步，本系统中采用m比特以1开始0结束的10序列；
帧同步码：即字同步码，它表示信息的起始位，本系统中采用32比特数据，0xC4D7B433h作为信息的起始位；
编码数据：包括信令数据和检错、纠错码，在帧同步码后可以连多个编码数据块。
其中编码数据格式请参阅图2所示。其中：
信令数据：信令中的控制信息、地址信息或数据。
循环冗余校验码：在本信令系统中采用的是国际电联CRC-ITU-T标准，其生成多项式为G(X)＝X.SUP.16+X.SUP.12+X.SUP.5+1
该多项式检错能力如下：
1.所有奇数个差错；
2.所有小于等于3个的随机差错；
3.所有长度小于等于16的单个突发差错；
4.以1-2-17的概率检出长度为17的单个突发差错；
5.以1-2-16的概率检出长度大于17的单个突发差错；
6.所有长度各小于等于2的两个突发差错
数据纠错编码：在本信令系统中数据纠错编码方法采用的是线性分组编码方法。该数据纠错的编码方法是每8比特信息生成16比特纠错码，该纠错码的最小汉明距离为5，因此其最大纠错性能为每16比特纠2个比特。
在本系统中，可以采用查表的方式进行快速编码，即预先将0x00～0xff的信息码的后8比特纠错码字存入到256字节大小的编码表中，编码时根据信息码直接获取其对应的后8比特纠错码字，然后与信息码合并获得16比特的纠错码字。
该数据纠错的解码方法为：根据接受纠错码字的前8比特信息直接获取其对应的后8比特纠错码字，然后将其与接受纠错码字的后8比特异或，得到一个8比特码字，然后根据这8比特码字查取一256字节大小的解码表，最后获得前8比特信息的纠错方法。
在本发明的无线数字信令中，本发明所定义的信令支持以下功能：
●个呼：某一个无线终端发起对一个无线终端的呼叫；
●组呼：某一个无线终端发起对一组无线终端的呼叫；
●广播：某一个无线终端发起对系统内所有无线终端的单向呼叫；
●连续呼叫：具有系统功能的终端利用键盘或PC机一次向多个终端同时发送呼叫；
●紧急报警：在紧急情况下按下编程为紧急报警的按键，可使对讲机进入紧急状态，并向系统发送报警信息。紧急状态可以编程为：1.本机报警；2.发送ENI和背景音(本机无报警)；3.发送ENI和报警音(本机无报警)；4.发送ENI和报警音(本机有报警)；且对讲机此时可以接收和发射；
●呼叫提示：如果对方没有接听您的呼叫，您可以留下一条信息，这就是呼叫提示，当对讲机接收到呼叫提示就会连续响几声并显示提示图标知道有人应答。被呼叫方按PTT键回呼，或按其它键取消。对讲机只显示最后一次收到的呼叫提示。直到呼叫提示被取消之后，对讲机才能接受呼叫；
●电话互联：带键盘型对讲机可接通电话，发出电话呼叫，使用时，对讲机发射入网代码至控制中心以连接电话线，结束电话呼叫时，对讲机则发射出网代码以关掉对电话线的连接。
●PTT ID：无线终端在按下或松开PTT键时，发出本机用户ID；
●遥晕：授权的无线终端可远程关闭其它无线终端，使其只能接收，无法发射；
●遥毙：授权的无线终端可远程关闭其它无线终端，使其只能接收激活信息，不能接收与发射其他任何信号；
●激活：授权的无线终端可远程激活遥晕、遥毙的无线终端；
●安全检测：某一终端可发起对另一终端的安全状态查询。若被查询方在接收到该指令后会自动回复一个信息给发送方，同时提示使用者对对讲机做出一定操作，若在一定时间内无任何操作，则进入报警状态；
●状态查询：授权的无线终端查询另一个无线终端的状态及机器信息；
●系统消息：支持无线终端之间传输已设定的系统消息
●用户短消息：支持无线终端之间利用本机键盘或PC机发送编辑的短消息；
●数据传输：支持PC机利用多台无线终端互传文件；
下面介绍信令数据的格式与定义。
●信令数据的格式与定义
■在本发明的系统中，在本发明系统中，个呼、组呼、广播、紧急呼叫、PTT ID、安全检测及应答格式为：
| 类别 | 功能 | 源区域ID | 目的区域ID | 源地址ID | 目的地址ID |
| 4bit | 4bit | 4bit | 4bit | 16bit | 16bit |
■连续呼叫的信令数据格式为：
| 类别 | 功能 | 源区域ID | --- | 源地址ID | 目的地址数量 |
| 4bit | 4bit | 4bit | 4bit | 16bit | 16bit |
| 类别1 | 功能1 | --- | 目的区域1ID | --- | 目的地址1ID |
| 4bit | 4bit | 4bit | 4bit | 16bit | 16bit |
....
| 类别n | 功能n | --- | 目的区域n ID | --- | 目的地址n ID |
| 4bit | 4bit | 4bit | 4bit | 16bit | 16bit |
■电话互联功能的信令数据格式为：
| 类别 | 功能 | 源区域ID | 目的区域ID | 源地址ID | 目的地址ID |
| 4bit | 4bit | 4bit | 4bit | 16bit | 16bit |
| 号码个数 | D1 | .... | D10 |
| 8bit | 40 bit | ||
| D11 | D12 | D13 | .... | D22 | D23 |
| 48bit | |||||
■用户短消息功能的信令数据格式为：
| 类别 | 功能 | 源区域ID | 目的区域ID | 源地址ID | 目的地址ID |
| 4bit | 4bit | 4bit | 4bit | 16bit | 16bit |
| 短消息参数 |
| 48bit |
| 数据块1 |
| 48bit |
........................
| 数据块n |
| 48bit |
■数据传输功能的信令数据格式为：
| 类别 | 功能 | 源区域ID | 目的区域ID | 源地址ID | 目的地址ID |
| 4bit | 4bit | 4bit | 4bit | 16bit | 16bit |
| 数据信息参数 |
| 48bit |
| 原始数据块1 |
| 128bit |
........................
| 原始数据块n |
| 128bit |
■遥毙、遥晕、激活
| 类别 | 功能 | 源区域ID | 目的区域ID | 源地址ID | 目的地址ID |
| 4bit | 4bit | 4bit | 4bit | 16bit | 16bit |
| 验证密码信息 |
| 48bit |
■状态查询功能的信令数据格式为：
| 类别 | 功能 | 源区域ID | 目的区域ID | 源地址ID | 目的地址ID |
| 4bit | 4bit | 4bit | 4bit | 16bit | 16bit |
| 信息序号1 | --- | 信息序号2 | --- | 信息序号3 | --- |
| 8bit | 8bit | 8bit | 8bit | 8bit | 8bit |
■状态回复的信令数据格式为：
| 类别 | 功能 | 源区域ID | 目的区域ID | 源地址ID | 目的地址ID |
| 4bit | 4bit | 4bit | 4bit | 16bit | 16bit |
| 信息序号1 | 信息1 | 信息序号2 | 信息2 | 信息序号3 | 信息3 |
| 8bit | 8bit | 8bit | 8bit | 8bit | 8bit |
●类别与功能参数定义
1.类别定义
| 类别代码 | 定义 |
| 0000b | 系统 |
| 0001b | 呼叫 |
| 0010b | 确认 |
| 0011b | 短消息 |
| 0100b | 数据传输 |
| 0101～1111b | 保留 |
2.系统功能定义
| 功能代码 | 定义 |
| 0000b | 取消操作 |
| 0001b | 紧急报警 |
| 0010b | 遥毙 |
| 0011b | 遥晕 |
| 0100b | 激活 |
| 0101b | 挂机 |
| 0110b | PTT ON |
| 0111b | PTT OFF |
| 1000b | 查询状态信息 |
| 1001b | 安全检测 |
| 1000-1111b | 保留 |
3.呼叫功能定义
| 功能代码 | 定义 |
| 0000b | 广播 |
| 0001b | 个呼 |
| 0010b | 组呼 |
| 0011b | 提示呼叫 |
| 0100b | 电话呼叫 |
| 0101b | 连续呼叫 |
| 0101-1111b | 保留 |
4.确认功能定义
| 功能代码 | 定义 |
| 0000b | 紧急确认 |
| 0001b | 通用确认 |
| 0010b | 安全确认 |
| 0011b | 手动确认 |
| 0100b | 回复状态信息 |
| 0100-1111b | 保留 |
5.短消息功能定义
| 功能代码 | 定义 |
| 0000b | 固定个人短消息 |
| 0001b | 固定组呼短消息 |
| 0010b | 用户个人短消息 |
| 0011b | 用户组呼短消息 |
| 0110-1111b | 保留 |
6.数据传输功能定义
| 功能代码 | 定义 |
| 0000b | 个人传输 |
| 0001b | 组传输 |
| 0010-1111b | 保留 |
本发明的无线数字信令中的信令编解码过程如下：
在本发明的无线通信系统中，信令的编解码既可以利用控制器采用软件完成，也可以利用可编程逻辑器件硬件实现。而本系统中的无线终端包括微处理器和与微处理器相连的电可擦除存储器(例如，EEPROM、FLASH、下电保护RAM等)。下面，进一步说明本系统信令的编解码过程。
本发明的无线数字信令的编码方法包括以下步骤：
a.从预先定义的类别与功能参数定义表中取得通信功能所属的4比特类别代码和4比特的功能代码，从第一无线终端的存储器中获得第一无线终端的个人16比特ID与4比特区域码，从而生成48比特的信令数据块；
b.利用CRC-ITU-T定义的CRC生成式，计算步骤a获得的48比特的信令数据块的校验码，将生成的16比特校验码附加在信令数据块后面；
k.利用数据纠错编码方法，将新生成的64比特数据，编码生成128比特数据；
l.利用8*16的矩阵将128比特编码数据交织生成新的128比特数据；
m.将步骤d生成的128比特数据头部附加上n比特链路同步码、m比特收发同步码和32比特帧同步码，
n.然后输入到第一无线终端的调制器，发射出去；
g.编码完毕。
本发明的无线数字信令的解码方法，其包括以下步骤：
a.检测当前信道是否有信号，如果有则进入步骤b；
b.将信号输入到第二无线终端的解调器；
c.分析生成的二进制序列，捕捉该序列中的32比特的帧同步码，如果有则进入步骤d，如果分析完数据也没有，则回到步骤a；
d.将帧同步码后紧跟的128比特数组成为一帧数据，利用8*16的矩阵将其解交织，获得128比特的编码数据；
e.利用数据纠错解码方法，将128比特的编码数据解码，获得64比特数据；
f.利用CRC-ITU-T定义的CRC生成式，计算该64比特数据前48比特数据的校验码，将生成的16比特校验码与该64比特数据的后16比特比较，如果相同则进入步骤g，否则返回步骤a；
g.从步骤f的64比特数据中提取前48比特数据；
h.从步骤g的48比特数据中获得该信令的类别与功能参数、主呼方个人ID和区域码、被呼方ID和区域码，并显示主呼方个人ID和区域码；
i.比较被呼方ID和区域码与第二无线终端的ID和区域码，如果相同，则响应该信令的功能，否则返回步骤a；
j.解码完毕。
下面以无线终端1选呼无线终端2为例说明其编解码过程，
若无线终端1的个人ID为1000h，区域码为0001b；
若无线终端2的个人ID为2000h，区域码为0001b；
这些数据保存在与微处理器相连的电可擦除存储器中。
则其编码过程如下：
a.从类别与功能参数定义表中可以知道该功能属于类别代码为0001b，功能代码为0001b，从无线终端1的存储器中获得无线终端1的个人ID1000h与区域码0001b，因此信令数据块为1111 1000 2000h；
b.利用CRC-ITU-T定义的CRC生成式，计算步骤1获得的信令数据块1111 10002000h的校验码，将生成的16比特校验码附加在信令数据块后面；
c.利用数据纠错编码方法，将新生成的64比特数据，编码生成128比特数据；
d.利用8*16的矩阵将128比特编码数据交织生成新的128比特数据；
e.将步骤d生成的128比特数据头部附加上链路同步码、收发同步码、帧同步码C4D7B433h，然后输入到无线终端1的MSK调制器，发射出去；
f.编码完毕。
无线终端2的解码过程如下：
a.检测当前信道是否有信号，如果有则进入下一步；
b.将信号输入到无线终端2的MSK解调器；
c.分析生成的二进制序列，捕捉该序列中的帧同步码C4D7B433h，如果有则进入下一步，如果分析完数据也没有，回到步骤1；
d.将帧同步码后紧跟的128比特数组成为一帧数据，利用8*16的矩阵将其解交织，获得128比特的编码数据；
e.利用高速数传纠错解码方法，将128比特的编码数据解码，获得64比特数据；
f.利用CRC-ITU-T定义的CRC生成式，计算该64比特数据前48比特数据的校验码，将生成的16比特校验码与该64比特数据的后16比特比较，如果相同则进入下一步，否则返回步骤1；
g.从上一步骤的64比特数据中提取前48比特数据；
h.从上一步骤的48比特数据中获得该信令的类别与功能参数、主呼方个人ID和区域码、被呼方ID和区域码，并显示主呼方个人ID和区域码；
i.比较被呼方个人ID和区域码与无线终端2的个人ID和区域码，如果相同则响应该信令的功能即个呼，否则返回步骤1；
j.解码完毕。
对于无线终端之间所有的信令，其第一个信令帧的编解码方法都相同，而对于多帧信令的编码，在完成第一帧数据的解码后，只需将后面的信息每48比特为一信令数据块，然后执行上述编码过程的2至4步，然后将生成的信令帧附在前一信令帧的尾部即可。对于多帧信令的解码，则在完成第一帧数据的正确解码后，反复执行解码的4至7步，即可获得所有的信令信息。
Claims (10)
1、一种无线数字信令的编码方法，其特征在于包括以下步骤：
a.从预先定义的类别与功能参数定义表中取得通信功能所属的4比特类别代码和4比特的功能代码，从第一无线终端的存储器中获得第一无线终端的个人16比特ID与4比特区域码，从而生成48比特的信令数据块；
b.利用CRC-ITU-T定义的CRC生成式，计算步骤a获得的48比特的信令数据块的校验码，将生成的16比特校验码附加在信令数据块后面；
c.利用数据纠错编码方法，将新生成的64比特数据，编码生成128比特数据；
d.利用8*16的矩阵将128比特编码数据交织生成新的128比特数据；
e.将步骤d生成的128比特数据头部附加上n比特链路同步码、m比特收发同步码和32比特帧同步码；
f.然后输入到第一无线终端的调制器，发射出去；
g.编码完毕。
2、如权利要求1所述的无线数字信令的编码方法，其特征在于：对于多帧信令的编码，在完成第一帧数据的编码后，只需将后面的信息每48比特为一信令数据块，然后执行上述编码方法的步骤b至步骤d，然后将生成的信令帧附在前一信令帧的尾部即可。
3、如权利要求1所述的无线数字信令的编码方法，其特征在于：该数据纠错编码方法采用的是线性分组编码方法，每8比特信息生成16比特纠错码，采用查表的方式进行快速编码，即预先将0x00～0xff的信息码的8比特纠错码字存入到256字节大小的编码表中，编码时根据信息码直接获取其对应的后8比特纠错码字，然后与信息码合并获得16比特的纠错码字。
4、如权利要求1所述的无线数字信令的编码方法，其特征在于：该信令数据块包括依次排列的4比特的类别代码、4比特的功能代码、4比特的源区域ID、4比特的目的区域ID、16比特的源地址ID和16比特的目的地址ID。
5、如权利要求4所述的无线数字信令的编码方法，其特征在于：该类别代码的定义如下：
类别代码0000b的定义为系统；类别代码0001b的定义为呼叫；类别代码0010b的定义为确认；类别代码0011b的定义为短消息；类别代码0100b的定义为数据传输；类别代码0101～1111b的定义为保留。
6、一种无线数字信令的解码方法，其特征在于包括以下步骤：
a.检测当前信道是否有信号，如果有则进入步骤b；
b.将信号输入到第二无线终端的解调器；
c.分析生成的二进制序列，捕捉该序列中的32比特的帧同步码，如果有则进入步骤d，如果分析完数据也没有，则回到步骤a；
d.将帧同步码后紧跟的128比特数组成为一帧数据，利用8*16的矩阵将其解交织，获得128比特的编码数据；
e.利用数据纠错解码方法，将128比特的编码数据解码，获得64比特数据；
f.利用CRC-ITU-T定义的CRC生成式，计算该64比特数据前48比特数据的校验码，将生成的16比特校验码与该64比特数据的后16比特比较，如果相同则进入步骤g，否则返回步骤a；
g.从步骤f的64比特数据中提取前48比特数据；
h.从步骤g的48比特数据中获得该信令的类别与功能参数、主呼方个人ID和区域码、被呼方个人ID和区域码，并显示主呼方个人ID和区域码；
i.比较被呼方个人ID和区域码与第二无线终端的个人ID和区域码，如果相同，则响应该信令的功能，否则返回步骤a；
j.解码完毕。
7、如权利要求6所述的无线数字信令的解码方法，其特征在于：该数据纠错的解码方法为：根据接受纠错码字的前8比特信息直接获取其对应的后8比特纠错码字，然后将其与接受纠错码字的后8比特异或，得到一个8比特码字，最后根据这8比特码字查取一256字节大小的解码表获得前8比特纠错信息。
8、如权利要求6所述的无线数字信令的解码方法，其特征在于：对于多帧信令的解码，则在完成第一帧数据的正确解码后，反复执行解码方法的步骤d至步骤g，即可获得所有的信令信息。
9、如权利要求6所述的无线数字信令的解码方法，其特征在于：该信令数据块包括依次排列的4比特的类别代码、4比特的功能代码、4比特的源区域ID、4比特的目的区域ID、16比特的源地址ID和16比特的目的地址ID。
10、如权利要求9所述的无线数字信令的解码方法，其特征在于：该类别代码的定义如下：
类别代码0000b的定义为系统；类别代码0001b的定义为呼叫；类别代码0010b的定义为确认；类别代码0011b的定义为短消息；类别代码0100b的定义为数据传输；类别代码0101～1111b的定义为保留。
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