CN112996101A - 一种应用于dmr和pdt标准的时隙同步方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种应用于DMR和PDT标准的时隙同步方法和装置。所述方法包括：移动终端接收Idle帧，译码得到96比特信息，其中若干个预设比特携带有时隙号信息；计算若干个预设比特中比特值为1的个数w，根据个数w判定时隙号。本发明提出的时隙同步方法，基于DMR和PDT标准下改进的Idle帧，通过修改帧内容以标识时隙号，实现了辅助接收机快速进行时隙同步，提高了移动终端同步到信道机或中转台等发送端设备的速度。

Description

一种应用于DMR和PDT标准的时隙同步方法和装置
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，具体涉及一种应用于DMR和PDT标准的时隙同步方法和装置。
背景技术
由欧洲电信标准协会颁布的数字移动无线通讯(Digital Mobile Radio,以下简称DMR)和中国颁布的警用数字集群(Police Digital Trunking，以下简称PDT) 是目前比较主流的商用数字对讲集群系统标准。尤其是PDT，在目前模拟制式转数字制式的过程中，是最主要的通信标准。
DMR和PDT有一些共同的特点，例如两者都使用了4相移频键控（Four PhasesFrequency Shift Keying，以下简称4FSK）连续相位调制、频分多址（Frequency DivisionMultiple Access，以下简称FDMA）和时分多址（Time Division Multiple Access，以下简称TDMA）技术。其中在TDMA上，两者都使用了如下帧结构：每帧60ms，包含2个时隙，每个时隙包含2.5ms的公共广播信道（Common Announcement Channel，以下简称CACH）以及27.5ms的负载。这27.5ms又可以划分为三部分，第一部分和第三部分各11.25ms是语音或者数据负载，第二部分5ms是同步序列。该同步序列大体上分为两种：语音或者数据，经过4FSK调制后的码元序列，正好是相位相反的。这种源于英国邮电部于1985年颁布的专用陆地集群移动通信标准（Mobile Private Trunking 1327，以下简称MPT1327）采用的同步策略，简化了接收机的设计，只需要采用一个相关器比较门限值，再比较相关器的输出的正负，即可判断同步类型。
DMR和PDT标准的调制速率是每秒4800符号（以下简称4.8ksps），由于采用4FSK调制，所以等价于每秒9600比特（以下简称9.6kbps）。因此，时长2.5ms的CACH，包含12个符号，或24比特。DMR和PDT的时隙判定，取决于CACH中的特定位置的1比特的内容。
1．基于当前DMR和PDT标准中CACH的内容判定时隙的问题
当前DMR和PDT标准中CACH包含的24比特又可以细分为两部分。第一部分是7比特，它是采用汉明码（7，4，3），将包含1比特时隙号（TDMA channel，以下简称TC）在内的4比特信息，经过编码后得到3比特校验码，并与之组合得到的。第二部分是17比特，与时隙号判定没有关联，故此从略。
汉明码（7，4，3）是最简单的线性分组码，该码只能纠正1比特错误，或者发现2比特错误。由于它又是差错控制编码中的完备码，所以一般用于纠错的时候，不会同时使用为检错。那么，当出现2比特或更多错误时，会产生错误传播，即“纠错”后的结果，实际上产生了更多的错误。这种情况在通信的信噪比（以下简称SNR）低于纠错的阈值时，尤为常见。由于汉明码（7，4，3）只能纠正1比特错误，所以通过一个CACH去判定TC的可靠性比较低。多个CACH中的TC位，按时间顺序依次是0，1，0，1，……。因此，实践中，一般是根据连续的多个CACH，通过解析得到TC序列（简称TC[n],n=0,1,2,…）。例如通过解析4个CACH得到TC[4]，正确的序列要么是0101，要么就是1010。通过异或运算再判定结果中比特1的数量可以判定TC的值。这就使得，如果要可靠地判定TC，需要更长的时间。前面已经阐述，CACH的周期是30ms，那么4个30ms就是120ms。如果SNR比较低，假设接收到TC序列为1111，那么是无法判定TC的，这时需要继续等待接收新的更准确的CACH，才可能准确地判定TC。这无疑增加了数字对讲系统终端发起和接入通话的速度，尤其是多载波并且基站是异步的情况下。
2．基于不同的同步序列来判定时隙的问题
从数学和通信原理上，使用不同的同步序列，来区分不同时隙的做法是可行的，但此方法要求接收机增加相关器用于寻找多个同步序列进行帧同步。这就要求接收机的数字信号处理单元在相同的时间内，完成几近翻倍的运算，从而迫使接收机工作在更高的主频，并且增加了省电功能的设计难度，这对通常使用锂电池的便携式移动终端十分不利。同时，增加一个新的同步序列，对现有广泛使用的DMR和PDT标准的产品不兼容。现有的产品在遇到一个新的同步序列，会把它当成一个非标准的比特序列，从而认为是丢失同步并回退至寻找同步过程。综合上述两个原因，使用不同同步序列来判定时隙的方法，在实践中很少使用。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种应用于DMR和PDT标准的时隙同步方法和装置，用于实现快速时隙同步。
为实现上述发明目的，本发明第一方面，提供一种应用于DMR和PDT标准的时隙同步方法，该方法包括：移动终端接收Idle帧，译码得到96比特信息，其中若干个预设比特携带有时隙号信息；计算若干个预设比特中比特值为1的个数w，根据个数w判定时隙号。
进一步的，所述移动终端接收Idle帧，译码得到96比特信息，包括：移动终端检测同步序列，得到当前数据帧，该当前数据帧包括：24比特的公共广播信道CACH、20比特的数据帧类型信息和经过块乘积码BPTC编码的196比特的负载信息；对所述20比特的数据帧类型信息进行格雷码译码运算，获得数据帧类型，从而确认当前数据帧是否是Idle帧；在确认当前数据值为Idle帧后，对所述196比特的负载信息进行BPTC译码，得到96比特信息，该96比特信息中从I(7)至I(0)的8比特携带有时隙号信息。
进一步的，所述计算若干个预设比特中比特值为1的个数w，根据个数w判定时隙号，包括：计算从I(7)至I(0)的8比特中，比特值为1的个数w；如果1<w<7，则根据CACH判定时隙号；如果w≤1，则判定时隙号为0；如果w≥7，则判定时隙号为1。
本发明第二方面，提供一种应用于DMR和PDT标准的时隙同步方法，该方法包括：发送端设备生成Idle帧，所述Idle帧中的若干个比特携带对应的时隙号，所述发送端设备为信道机或者中转台；向移动终端发射所述Idle帧，以使移动终端根据接收到的所述Idle帧对时隙号进行判定。
本发明第三方面，提供一种应用于DMR和PDT标准的时隙同步装置，其特征在于，包括：接收模块，用于接收Idle帧；译码模块，用于对所述Idle帧进行译码得到96比特信息，其中若干个预设比特携带有时隙号信息；处理模块，用于计算若干个预设比特中比特值为1的个数w，根据个数w判定时隙号。
进一步的，所述接收模块，具体用于：检测同步序列，得到当前数据帧，该当前数据帧包括：24比特的公共广播信道CACH、20比特的数据帧类型信息和经过块乘积码BPTC编码的196比特的负载信息；所述译码模块，具体用于：对所述20比特的数据帧类型信息进行格雷码译码运算，获得数据帧类型，从而确认当前数据帧是否是Idle帧；在确认当前数据值为Idle帧后，对所述196比特的负载信息进行BPTC译码，得到96比特信息，该96比特信息中从I(7)至I(0)的8比特携带有时隙号信息。
进一步的，所述判定模块，具体用于：计算从I(7)至I(0)的8比特中，比特值为1的个数w；如果1<w<7，则根据CACH判定时隙号；如果w≤1，则判定时隙号为0；如果w≥7，则判定时隙号为1。
本发明第四方面，提供一种应用于DMR和PDT标准的时隙同步装置，包括：生成模块，用于生成Idle帧，所述Idle帧中的若干个比特携带对应的时隙号，所述发送端设备为信道机或者中转台；发送模块，用于向移动终端发射所述Idle帧，以使移动终端根据接收到的所述Idle帧对时隙号进行判定。
本发明第五方面，提供一种移动终端，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有程序，所述程序包括执行指令，当所述移动终端运行时，所述处理器执行所述存储器存储的所述执行指令，以使所述移动终端执行如权利要求1所述的应用于DMR和PDT标准的时隙同步方法。
本发明第六方面，提供一种存储一个或多个程序的存储介质，所述一个或多个程序包括执行指令，所述执行指令当被移动终端执行时，使所述移动终端执行如权利要求1所述的应用于DMR和PDT标准的时隙同步方法。
从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：
本发明提出的时隙同步方法，基于DMR和PDT标准下改进的Idle帧，通过修改帧内容以标识时隙号，实现了辅助接收机快速进行时隙同步，提高了作为接收机的移动终端同步到信道机或中转台等发送端设备的速度。典型的应用是中转模式下，移动终端激活休眠状态下的中转台，如果按照原有的常规的设计，需要150ms至300ms；而使用本发明提出的方法，可在60ms就同步到信道机或中转台。此外，本发明方法也不存在兼容性问题。不同厂商的设备，如果不解析Idle帧的96比特信息，仍旧使用CACH来判定时隙号，也仍然是可行的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例和现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1是本发明实施例提供的一种时隙同步方法的流程图；
图2是本发明实施例提供的一种时隙同步装置的结构图；
图3是本发明实施例提供的另一种时隙同步装置的结构图；
图4是本发明实施例提供的一种移动终端的结构图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种应用于DMR和PDT标准的时隙同步方法，该方法是基于DMR和PDT标准的空闲帧（以下简称Idle帧）实现的，通过对Idle帧进行改进，进行帧内容的修改以标识时隙号，从而实现辅助接收机快速时隙同步。
当前DMR和PDT标准的Idle帧包括96个比特信息位，可分别用I(95)至I(0)表示，其取值如表格1所示。
本发明实施例中，对Idle帧进行改进或者说扩展，改进后的Idle帧用若干个预设比特来携带或者说标识对应的时隙号。其中，可以修改二进制数I(7)至I(0)为0000 00002，表示为时隙号等于0，如图表格2所示；以及，修改二进制数I(7)至I(0)为1111 11112，表示为时隙号等于1，如表格3所示。
下面结合图1，对本发明实施例的时隙同步方法中，基于改进的Idle帧进行时隙号判定的工作流程进行介绍，主要步骤如下。
S01、发送端设备生成并发送Idle帧，移动终端接收Idle帧。
根据标准，DMR和PDT的移动终端不会发射Idle帧。当信道机或者中转台等发送端设备被激活或处于信道空闲时，一般发射Idle帧，设定信道机或中转台使用上述表格2或表格3，发射对应时隙号的Idle帧。Idle帧是数据帧的一种。每30ms，移动终端在使用相关器检出同步序列后，得到当前数据帧，包括：24比特CACH、20比特数据帧类型信息和经过块乘积码（Block Product Turbo Code，以下简称BPTC）编码的196比特负载信息。发送端设备会采用如表格2或表格3所示的方式改进或者说扩展Idle帧，利用Idle帧的若干个预设比特携带时隙号信息。
S02、移动终端进行BPTC译码，得到96比特信息。
根据标准，移动终端接收到数据帧后，可通过对包含数据帧类型信息的20比特进行格雷（以下简称Golay）码译码运算，获得数据帧类型。Idle帧是数据帧的一种。由于Idle帧只是用来标记信道空闲，通常移动终端（或者说接收机）通过Golay译码后确认当前数据帧是Idle帧后，并不会再将196比特数据进行BPTC译码得到如表格1所述的96比特数据。即通常的实践中，Idle帧并不比对表格1的96比特数据，而是在Golay译码确认是Idle帧后就结束了。因此，如果信道机或者中转台使用表格2或者表格3，来替换表格1，对目前不同厂家生产的移动终端的接收，是没有影响的。这就保证了此项修改对原有标准的兼容性。
本发明实施例中，移动终端在接收当前数据帧，并确认当前数据帧为Idle帧后，继续将196比特负载数据进行BPTC译码，得到96比特信息。该96比特信息中的若干个预设比特，例如从I(7)至I(0)的8比特，携带有时隙号信息。
S03、移动终端计算若干个预设比特中比特值为1的个数w，根据个数w判定时隙号。
本发明实施例中，移动终端通过计算从I(7)至I(0)共8比特信息中，比特值为1的个数（该个数通常用w表示），根据该个数w来判定时隙号。根据表格1至3，在无错误比特发生的情况下，对应的w分别为3、0、8。根据实践中低SNR下，即使使用BPTC也可能存在译码错误，以及表格1中w为3，那么设置1比特误差容限是合适的。因此，可以得到以下判定方式：
如果
Figure 957130DEST_PATH_IMAGE001
，则根据CACH判定时隙号；
如果
Figure 533605DEST_PATH_IMAGE002
，则判定时隙号为0；
如果
Figure 256710DEST_PATH_IMAGE003
7（此判断可省略），则判定时隙号为1。
以上，本发明实施例公开了一种应用于DMR和PDT标准的时隙同步方法。该方法的主要关键特征包括：1、基于DMR和PDT标准改进的Idle帧内容进行时隙号判定；2、通过计算Idle帧中若干个预设比特位如I(7)至I(0)中比特值为1的个数w，通过判断w与1和7的大小关系，来判定时隙号。
本发明实施例方法取得的有益效果如下：本发明基于DMR和PDT标准下改进的Idle帧，通过修改帧内容以标识时隙号，实现了辅助接收机快速进行时隙同步，提高了移动终端同步到信道机或中转台等发送端设备的速度。典型的应用是中转模式下，移动终端激活休眠状态下的中转台，如果按照原有的常规的设计，需要150ms至300ms；而使用本发明提出的方法，可在60ms就同步到信道机或中转台。此外，本发明方法也不存在兼容性问题。不同厂商的设备，如果不解析Idle帧的96比特信息，仍旧使用CACH来判定时隙号，也仍然是可行的。
请参考图2，本发明的一个实施例，还提供一种应用于DMR和PDT标准的时隙同步装置，包括：
接收模块21，用于接收Idle帧；
译码模块22，用于对所述Idle帧进行译码得到96比特信息，其中若干个预设比特携带有时隙号信息；
处理模块23，用于计算若干个预设比特中比特值为1的个数w，根据个数w判定时隙号。
进一步的，所述接收模块21，具体用于：检测同步序列，得到当前数据帧，该当前数据帧包括：24比特的公共广播信道CACH、20比特的数据帧类型信息和经过块乘积码BPTC编码的196比特的负载信息；
所述译码模块22，具体用于：对所述20比特的数据帧类型信息进行格雷码译码运算，获得数据帧类型，从而确认当前数据帧是否是Idle帧；在确认当前数据值为Idle帧后，对所述196比特的负载信息进行BPTC译码，得到96比特信息，该96比特信息中从I(7)至I(0)的8比特携带有时隙号信息。
进一步的，所述判定模块23，具体用于：计算从I(7)至I(0)的8比特中，比特值为1的个数w；如果1<w<7，则根据CACH判定时隙号；如果w≤1，则判定时隙号为0；如果w≥7，则判定时隙号为1。
请参考图3，本发明的一个实施例，还提供一种应用于DMR和PDT标准的时隙同步装置，包括：
生成模块31，用于生成Idle帧，所述Idle帧中的若干个比特携带对应的时隙号，所述发送端设备为信道机或者中转台；
发送模块32，用于向移动终端发射所述Idle帧，以使移动终端根据接收到的所述Idle帧对时隙号进行判定。
请参考图4，本发明的一个实施例，还提供一种移动终端40，包括处理器41和存储器42，所述存储器42中存储有程序，所述程序包括执行指令，当所述移动终端运行时，所述处理器41执行所述存储器存储的所述执行指令，以使所述移动终端执行如上文所述的应用于DMR和PDT标准的时隙同步方法。
本发明的一个实施例，还提供一种存储一个或多个程序的存储介质，所述一个或多个程序包括执行指令，所述执行指令当被移动终端执行时，使所述移动终端执行如上文所述的应用于DMR和PDT标准的时隙同步方法。
以上，通过具体实施例对本发明的技术方案进行了详细说明。在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
应当理解，上述各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；本领域的普通技术人员，可以对上述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和保护范围。

Claims (10)

1.一种应用于DMR和PDT标准的时隙同步方法，其特征在于，包括：
移动终端接收Idle帧，译码得到96比特信息，其中若干个预设比特携带有时隙号信息；
计算若干个预设比特中比特值为1的个数w，根据个数w判定时隙号。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述移动终端接收Idle帧，译码得到96比特信息，包括：
移动终端检测同步序列，得到当前数据帧，该当前数据帧包括：24比特的公共广播信道CACH、20比特的数据帧类型信息和经过块乘积码BPTC编码的196比特的负载信息；
对所述20比特的数据帧类型信息进行格雷码译码运算，获得数据帧类型，从而确认当前数据帧是否是Idle帧；
在确认当前数据值为Idle帧后，对所述196比特的负载信息进行BPTC译码，得到96比特信息，该96比特信息中从I(7)至I(0)的8比特携带有时隙号信息。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述计算若干个预设比特中比特值为1的个数w，根据个数w判定时隙号，包括：
计算从I(7)至I(0)的8比特中，比特值为1的个数w；
如果1<w<7，则根据CACH判定时隙号；
如果w≤1，则判定时隙号为0；
如果w≥7，则判定时隙号为1。
4.一种应用于DMR和PDT标准的时隙同步方法，其特征在于，包括：
发送端设备生成Idle帧，所述Idle帧中的若干个比特携带对应的时隙号，所述发送端设备为信道机或者中转台；
向移动终端发射所述Idle帧，以使移动终端根据接收到的所述Idle帧对时隙号进行判定。
5.一种应用于DMR和PDT标准的时隙同步装置，其特征在于，包括：
接收模块，用于接收Idle帧；
译码模块，用于对所述Idle帧进行译码得到96比特信息，其中若干个预设比特携带有时隙号信息；
处理模块，用于计算若干个预设比特中比特值为1的个数w，根据个数w判定时隙号。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，
所述接收模块，具体用于：检测同步序列，得到当前数据帧，该当前数据帧包括：24比特的公共广播信道CACH、20比特的数据帧类型信息和经过块乘积码BPTC编码的196比特的负载信息；
所述译码模块，具体用于：对所述20比特的数据帧类型信息进行格雷码译码运算，获得数据帧类型，从而确认当前数据帧是否是Idle帧；在确认当前数据值为Idle帧后，对所述196比特的负载信息进行BPTC译码，得到96比特信息，该96比特信息中从I(7)至I(0)的8比特携带有时隙号信息。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述判定模块，具体用于：
计算从I(7)至I(0)的8比特中，比特值为1的个数w；
如果1<w<7，则根据CACH判定时隙号；
如果w≤1，则判定时隙号为0；
如果w≥7，则判定时隙号为1。
8.一种应用于DMR和PDT标准的时隙同步装置，其特征在于，包括：
生成模块，用于生成Idle帧，所述Idle帧中的若干个比特携带对应的时隙号，所述发送端设备为信道机或者中转台；
发送模块，用于向移动终端发射所述Idle帧，以使移动终端根据接收到的所述Idle帧对时隙号进行判定。
9.一种移动终端，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有程序，所述程序包括执行指令，当所述移动终端运行时，所述处理器执行所述存储器存储的所述执行指令，以使所述移动终端执行如权利要求1所述的应用于DMR和PDT标准的时隙同步方法。
10.一种存储一个或多个程序的存储介质，所述一个或多个程序包括执行指令，所述执行指令当被移动终端执行时，使所述移动终端执行如权利要求1所述的应用于DMR和PDT标准的时隙同步方法。
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