CN101969336B - 一种dmr数字集群系统多信道联合中速率数据传输方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种多信道联合进行数据传输、在极限条件下提供148.8Kbit/s码速率的DMR数字集群系统多信道联合中速率数据传输方法。包括控制信道中的多信道联合建立方法和业务信道中的多信道数目变更方法，本发明提出了一种DMR数字集群系统下的中速率数据传输解决方法，实现简单方便，具有极大地实际使用价值，在极限条件下能够提供148.8Kbit/s的码速率，并且无需更改系统硬件，很好的解决中速率数据传输的难题。

Description

一种DMR数字集群系统多信道联合中速率数据传输方法
(一)技术领域
本发明涉及通信技术，具体说就是一种DMR数字集群系统多信道联合中速率数据传输方法。
(二)背景技术
在进行数字集群系统需求分析时我们发现，未来绝大部分业务都集中在中速率数据传输方面，Tetra系统根据这种需求，在标准中提出了一种新的宽带调制方式，数据率得到了大幅提升，但其与Tetra通用的PSK窄带调制并不兼容，实际上是一种系统具备多种调制实现方式，增加了软硬件设计难度，提高了产品成本。DMR标准做为ETSI(European Telecommunications Standards Institute)新推出的一种数字集群标准，同样是窄带通信，TETRA体制中，调制方式分为相位调制(PSK)和正交幅度调制(QAM)两种。在相位调制中，又分为π/4-DQPSK和π/8-D8PSK两种。其星座图及跳变轨迹如图1所示。两种相位调制方式都采用滚降系数为0.35的根升余弦滤波器作为成型滤波。π/4-DQPSK的调制速率为36Kbit/s，π/8-D8PSK的调制速率为54Kbit/s。在QAM调制方式下，有三种调制方式(4-QAM、16-QAM、64-QAM)和四种信道带宽(25KHz、50KHz、100KHz、150KHz)可供选择。为了对抗码间干扰(ISI)，在四种信道带宽中相应的使用8、16、32、48个子载波，每个子载波的传输速率为2.4符号/秒。所以共有12种比特速率，如下表所示。两种相位调制方式都采用滚降系数为0.35的根升余弦滤波器作为成型滤波。π/4-DQPSK的调制速率为36Kbit/s，π/8-D8PSK的调制速率为54Kbit/s。
在QAM调制方式下，有三种调制方式(4-QAM、16-QAM、64-QAM)和四种信道带宽(25KHz、50KHz、100KHz、150KHz)可供选择。为了对抗码间干扰(ISI)，在四种信道带宽中相应的使用8、16、32、48个子载波，每个子载波的传输速率为2.4符号/秒。所以共有12种比特速率，如下表所示。
QAM调制方式比特速率表
Figure GSB00000380177500021
子载波中心频率由下式得出：
f m = ( 0.5625 - ( M 2 - m ) × 1.125 ) / T
其中，m＝0，1，...，M
可得出子载波间隔为2.7KHz。
在QAM调制方式下，采用滚降系数为0.2的根升余弦滤波器作为成型滤波。该方法在同一标准中规定了多种不同的调制方式，增加了产品的设计难度，提高了产品成本。图6对DMR标准采用的CP4FSK调制方式和TETRA标准采用的五种调制方式进行了蒙特卡洛仿真。从对比中可以看出，CP4FSK有最好的抗噪声性能，而TETRA的调制方式虽然速率更高，但是对系统的噪声环境有更高的要求，只能在具有较好信道条件的应用场景中发挥作用。
(三)发明内容
本发明的目的在于提供一种多信道联合进行数据传输、在极限条件下提供148.8Kbit/s码速率的DMR数字集群系统多信道联合中速率数据传输方法。
本发明的目的是这样实现的：它包括控制信道中的多信道联合建立方法和业务信道中的多信道数目变更方法，控制信道中的多信道联合建立方法步骤如下：
(1)终端MS(A)在控制信道发起中速率数据传输的随机接入PDU；
(2)TSC统计当前业务信道的空闲情况，根据系统定义的信道利用策略将多个空闲信道排序组合，通过UDT发送至数据传输的收发双方，并指定信道排序中的第一个逻辑信道所在频点为数传过程中的CACH接收频点，若出现空闲载波，则两个时隙皆可被当做数据传输信道，例如payload channel_2_3，同时定义数据发送的帧先后顺序与UDT中发送的信道号顺序一致，例如UDT信道号确认中首先发送的是payload chanel_1，最后发送的是payload chanel_n，则每次发射数据的第一帧就在payload chanel_1发送，同时当前发射的最后一帧在payload chanel_n发送，以便于解调后数据重组；
(3)UDT发送结束，收发双方切换至组合业务信道频点进行数据传输，TSCC切换至ALOHA模式；
业务信道中的多信道数目变更方法如下：在中速率数传过程中，可能由于集群系统业务需求出现增减中速率数传信道的要求，此时系统可利用主控业务信道中的CACH信令进行信道增减操作；在增加业务信道的操作中，系统通过连续发送的4个CACH信令组成一个SLC PDU，确定增加的信道号，并定义新增加的信道为每次发射数据的最后一帧所在信道；在减少业务信道的操作中，系统通过连续发送的4个CACH信令组成一个SLC PDU，确定减少的信道号，并定义减少的信道号为每次发射数据的最后一帧所在信道，同时为了保证数据传输的完整性，主控业务信道只在数据传输结束后终止，不能通过CACH操作结束。
本发明提出了一种DMR数字集群系统下的中速率数据传输解决方法，实现简单方便，具有极大地实际使用价值。在极限条件下能够提供148.8Kbit/s的码速率，并且无需更改系统硬件，很好的解决了中速率数据传输的难题。
(四)附图说明
图1为本发明的π/4-DQPSK星座图及跳变轨迹图；
图2为本发明的π/8-D8PSK星座图及跳变轨迹图；
图3为本发明的4-QAM星座图；
图4为本发明的16-QAM星座图；
图5为本发明的64-QAM星座图；
图6为本发明的对DMR标准采用CP4FSK调制方式和TETRA标准采用的五种调制方式进行的蒙特卡洛仿真图；
图7为本发明的中速率数据传输业务建立的控制信道流程图；
图8为本发明的增加业务信道示意图；
图9为本发明的减少业务信道示意图。
(五)具体实施方式
下面结合附图举例对本发明作进一步说明。
实施例1：结合图7-图9，本发明DMR数字集群系统多信道联合中速率数据传输方法，根据中速率传输的业务流程处理不同，分为两部分：
1)控制信道中的多信道联合建立方法
中速率数据传输业务建立的控制信道流程如图7所示。
首先终端MS(A)在控制信道发起中速率数据传输的随机接入PDU。TSC统计当前业务信道的空闲情况，根据系统定义的信道利用策略将多个空闲信道排序组合，通过UDT发送至数据传输的收发双方，并指定信道排序中的第一个逻辑信道所在频点为数传过程中的CACH接收频点，如图中的Payload Channel_1，定义为主控业务信道。若出现空闲载波，则两个时隙皆可被当做数据传输信道，例如payloadchannel_2_3。同时定义数据发送的帧先后顺序与UDT中发送的信道号顺序一致，例如UDT信道号确认中首先发送的是payload chanel_1，最后发送的是payload chanel_n，则每次发射数据的第一帧就在payload chanel_1发送，同时当前发射的最后一帧在payload chanel_n发送，以便于解调后数据重组。最后，UDT发送结束，收发双方切换至组合业务信道频点进行数据传输，TSCC切换至ALOHA模式。
对中速率传输过程中的随机接入请求PDU定义如下表所示。
Figure GSB00000380177500051
信道号分配采用DMR标准中规定的UDT数据块结构发送，具体定义如下。
Figure GSB00000380177500052
UDT Header Format
网关/识别器定义：MDRTI＝FFFED316，表示中速率业务分配；
Figure GSB00000380177500061
UDT Appended Data Unicode 16bit Character Format
以Logical Physical Channel 0作说明，以下的信道定义均按照此格式。
Octet 0
Figure GSB00000380177500062
Octet 1
  位   7～0
  意义   Logical Physical Channel Number(LSB 8)
以下是对各位段的定义：
Logical Physical Channel Number：物理信道号码，Octet0的低4位存放信道号码的高4位，Octet1存放信道号码的低8位；
时隙号码：0代表分配1时隙；1代表分配2时隙；2代表1、2时隙均分配；3保留；
信道类型：0普通业务信道；1主控业务信道；
2)业务信道中的多信道数目变更方法(图8，图9)
在中速率数传过程中，可能由于集群系统业务需求出现增减中速率数传信道的要求，此时系统可利用主控业务信道中的CACH信令进行信道增减操作。在增加业务信道的操作中，系统通过连续发送的4个CACH信令组成一个SLC PDU，确定增加的信道号，并定义新增加的信道为每次发射数据的最后一帧所在信道。SLC PDU定义如下。
在减少业务信道的操作中，系统通过连续发送的4个CACH信令组成一个SLC PDU，确定减少的信道号，并定义减少的信道号为每次发射数据的最后一帧所在信道，同时为了保证数据传输的完整性，主控业务信道只在数据传输结束后终止，不能通过CACH操作结束。
SLC PDU定义：
Figure GSB00000380177500072
实施例2：结合图1-图9，本发明一种DMR数字集群系统多信道联合中速率数据传输方法，它包括控制信道中的多信道联合建立方法和业务信道中的多信道数目变更方法，控制信道中的多信道联合建立方法步骤如下：
(1)终端MS(A)在控制信道发起中速率数据传输的随机接入PDU；
(2)TSC统计当前业务信道的空闲情况，根据系统定义的信道利用策略将多个空闲信道排序组合，通过UDT发送至数据传输的收发双方，并指定信道排序中的第一个逻辑信道所在频点为数传过程中的CACH接收频点，若出现空闲载波，则两个时隙皆可被当做数据传输信道，例如payload channel_2_3，同时定义数据发送的帧先后顺序与UDT中发送的信道号顺序一致，例如UDT信道号确认中首先发送的是payload chanel_1，最后发送的是payload chanel_n，则每次发射数据的第一帧就在payload chanel_1发送，同时当前发射的最后一帧在payload chanel_n发送，以便于解调后数据重组；
(3)UDT发送结束，收发双方切换至组合业务信道频点进行数据传输，TSCC切换至ALOHA模式；
业务信道中的多信道数目变更方法如下：在中速率数传过程中，可能由于集群系统业务需求出现增减中速率数传信道的要求，此时系统可利用主控业务信道中的CACH信令进行信道增减操作；在增加业务信道的操作中，系统通过连续发送的4个CACH信令组成一个SLC PDU，确定增加的信道号，并定义新增加的信道为每次发射数据的最后一帧所在信道；在减少业务信道的操作中，系统通过连续发送的4个CACH信令组成一个SLC PDU，确定减少的信道号，并定义减少的信道号为每次发射数据的最后一帧所在信道，同时为了保证数据传输的完整性，主控业务信道只在数据传输结束后终止，不能通过CACH操作结束。

Claims (1)

1.一种DMR数字集群系统中多信道联合中速率数据传输方法，其特征在于：它包括控制信道中的多信道联合建立方法和业务信道中的多信道数目变更方法，
控制信道中的多信道联合建立方法步骤如下：
(1)终端MS(A)在控制信道发起中速率数据传输的随机接入PDU；
(2)TSC统计当前业务信道的空闲情况，根据系统定义的信道利用策略将多个空闲信道排序组合，通过UDT发送至数据传输的收发双方，并指定信道排序中的第一个逻辑信道所在频点为数传过程中的CACH接收频点，若出现空闲载波，则两个时隙皆可被当做数据传输信道，同时定义数据发送的帧先后顺序与UDT中发送的信道号顺序一致；
(3)UDT发送结束，收发双方切换至组合业务信道频点进行数据传输，TSCC切换至ALOHA模式；
业务信道中的多信道数目变更方法如下：在中速率数传过程中，出现增减中速率数传信道的要求时，系统可利用主控业务信道中的CACH信令进行信道增减操作；在增加业务信道的操作中，系统通过连续发送的4个CACH信令组成一个SLC PDU，确定增加的信道号，并定义新增加的信道为每次发射数据的最后一帧所在信道；在减少业务信道的操作中，系统通过连续发送的4个CACH信令组成一个SLCPDU，确定减少的信道号，并定义减少的信道号为每次发射数据的最后一帧所在信道，同时为了保证数据传输的完整性，主控业务信道只在数据传输结束后终止，不能通过CACH操作结束。
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