CN1236591C - 一种个人手持通信系统第一层协议的实现装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种个人手持通信系统第一层协议的实现装置及方法，装置包括信令控制器(1)、数据帧处理器(2)、接口适配器(3)和基带调制解调器(4)，方法包括数据接收处理方法和数据发送处理方法。数据帧处理器(2)直接组合或拆分数据帧中的信息域并在时隙处于语音传输状态时读写语音通道对应端口，与信令控制器(1)以异步方式交换数据；系统时钟参考本地时钟源。从而以低性能硬件实现较高的可靠性，同时降低消耗成本。

Description

一种个人手持通信系统第一层协议的实现装置及方法

技术领域

本发明涉及无线接入通讯领域，更具体地涉及个人手持通信系统(以下简称PHS)第一层协议的实现装置及方法。

背景技术

基于PHS的无线接入系统是由基站控制器、基站、无线用户终端组成，其中无线用户终端包括手机、固定台和车载台等。该无线接入系统通过基站与无线用户终端之间的个人手持通信系统协议所规定的信令提供话音、数据等业务。个人手持通信系统第一层协议明确了PHS系统空中数据的组帧方式，为高层协议软件提供多种类型的帧结构和极为可靠的差错检测方法，以保证无线信令链路和语音链路的正常工作。

在现有PHS系统中，基站射频接收模块输出的信号被基带电路中高速AD器件所抽样量化，由多块高性能的数字信号处理器产生出不同PHS系统的帧类型，最后由高层协议处理机完成信令数据和语音数据的分离处理，同样无线数据发射也采用类似的处理方式。由于PHS体制中空中数据流量大(384Kbps)、帧长较短(5ms)，上述方案造成对硬件性能要求高、可靠性较难保证、实现成本较高等问题。

发明内容

为了有效地解决上述问题，本发明提出了一种个人手持通信系统第一层协议的实现装置及实现方法。以便在硬件性能较低的情况下，比较容易地实现较高的可靠性，同时消耗较低的成本。

为完成上述任务，本发明首先构造了一个个人手持通信系统第一层协议的实现装置，包括信令控制器、数据帧处理器、基带调制解调器和接口适配器。数据帧处理器分别接收信令控制器传送的信令数据和接口适配器传送的语音数据，根据信令控制器的控制命令组成符合个人手持通信系统第一层协议的数据帧，通过接口适配器送到基带调制解调器；而基带调制解调器解调出射频接收的无线数据后通过接口适配器送到数据帧处理器中，数据帧处理器从接收到帧中提出相关的信令和语音数据分别送往信令控制器和接口适配器语音模块；所述信令控制器与所述数据帧处理器之间采用定时中断异步交换方式交换信息，所述接口适配器中具有时钟发生器，给基带调制解调器提供时序控制信号。

其次，本发明还提出一种个人手持通信系统第一层协议的实现方法，其特征在于该方法包含对接收无线数据的处理和对发送无线数据的处理，所述对接收无线数据的处理包括：

1)初始化接收模块参数；

2)采用UW字搜索法检测解调后数据帧头；

3)对接收数据去扰；

4)检测CRC校验字的正确性；

5)判断帧类型；

6)如果是同步帧，则将慢速随路控制信道信令和同步帧标志存入缓冲区，进入步骤10)；

7)如果是快速随路控制信道信令帧，则将快速随路控制信道信令帧存入缓冲区；

8)如果是语音帧，则将语音数据解密后送到接口适配器；

9)将慢速随路控制信道信令单元存入缓冲区；

10)结束；

所述对发送无线数据的处理包括：

1)初始化发送模块参数；

2)判断帧类型；

3)如果是同步帧，则进入步骤7)；

4)如果是语音帧，则加密从接口适配器读出的语音数据，进入步骤6)；

5)如果是快速随路控制信道信令帧，则从缓冲区中读出快速随路控制信道信令；

6)从缓冲区中读出慢速随路控制信道信令；

7)产生原始发送帧；

8)与原始数据帧拼成无线数据发送帧，产生CRC校验字；

9)数据帧加扰；

10)将数据帧通过接口适配器(3)调制解调模块送到基带调制解调器

(4)；

11)结束。

附图说明

图1是本发明装置的方框图；

图2是图1中所示接口适配器的方框图；

图3是图1中所示数据帧处理器的接收处理方法的流程图；

图4是图1中所示数据帧处理器的发送处理方法的流程图；

图5是图3中所示接收处理方法中UW字搜索法的流程图；

具体实施方式

图1给出了本发明装置的整体方框图。本发明所述的个人手持通信系统第一层协议的实现装置包括信令控制器1、数据帧处理器2、接口适配器3和基带调制解调器4。信令控制器1根据个人手持通信系统高层协议及管理层软件通过读写异步缓冲区内控制状态字与数据帧处理器2交换无线信令数据；数据帧处理器2根据通信过程状态将从得到的信令数据和从接口适配器3得到的语音数据组成无线数据帧送给基带调制解调器4，同时拆分从基带调制解调器4得到的无线数据帧并将其中的信令数据和语音数据分别送到信令控制器1和接口适配器3。接口适配器3支持了数据帧处理器2与基带调制解调器4之间串/并转换过程，也实现了数据帧处理器2与语音模块之采用FIFO交换语音数据方式，同时还提供基带调制解调器4工作时所需的时序控制信号。

图2给出了本发明所述装置中的接口适配器的方框图，该接口适配器包括以下四个部分：

时钟产生器31，用于与本地时钟源同，参考了本地高精度的时钟源，未从有线网络侧提取时钟，这样可以减轻对网络侧时钟的依赖程度，提高系统的可靠性。

时序控制器32，产生基带调制解调器4工作所需要的时序控制信号，由于基带调制解调器4是采用通用的QPSK调制解调芯片实现，需要该时序控制器32配合，以保证数据比特位准确接收与发送。

串/并转换器33，位于数据帧处理器2与基带调制解调器4之间。由于PHS体制是一个采用TDMA/TDD技术，其无线数据调制解制部分数据接口是一个高速串行数据流。而数据帧处理器采用中断方式实现数据交换，因而在这一数据接口上采取用大规模可编程逻辑器件实现帧数据格式变换的串/并转换器33，可以增加中断程序读取或写出的数据量，降低数据帧处理器数据输入、输出的中断频率，有效地增强了数据帧处理器处理系统的可靠性。

语音FIFO处理单元34，位于数据帧处理器2与语音模块之间。将数据帧处理器处理的语音数据读入或写出到语音通道，这样可以保障在网络时钟与系统时钟不同步时仍能正确传输语音数据，由于基站任一时隙存在许多工作状态，只有当该时隙处于语音传输状态时，数据帧处理器与语音通道部份之间才进行数据交换。在时隙处于语音传输状态时读写语音通道对应端口的方式可以降低对数据帧处理器能力的要求。

如图3所示，数据帧处理器2完成参数初始化后，从无线接收数据中搜索UW字，获取帧同步头；提取出无线终端加扰处理过的数据并予以解扰；对CRC校验通过的数据判别其帧类型以实现进一步拆分不同信息内容的目的。

如图4所示，数据帧处理器2根据信令控制器1的控制状态字读取相关信息内容，组合成原始帧并生成CRC校验字；为了保障无线数据的随机性进行了加扰处理；通过接口适配器传送给基带调制解调器4。在一次电话业务建立过程中的话音信道建立阶段，大量的空闲语音帧将在空中链路中传送，而空闲语音帧在每次基站参数下载后就一直保持不变，所以只在基站参数下载后计算一次，能降低处理模块的运算量。

在图3和图4中存在对数据帧扰码和加密处理的功能框。根据个人手持通信系统第一层协议，存在三种扰码方式：公共控制信道扰码、业务信道扰码和用户加密扰码。由于公共控制信道扰码对于所有PHS基站都是相同的序列，所以数据帧处理器2将该种数据制成数据表的形式；基站参数下载后，其序列号会长期保持不变，而业务信道扰码根据基站的序列号计算出来的，只在基站参数下载后计算一次；用户加密扰码与每次通话过程相关，只在通话过程中计算一次。

由于在系统工程实现过程中所采用数据帧处理器2的基本数据单元往往是字，所以在处理算法中采用以字为单位处理多比特数据将有效地降低运算量。

由于PHS数据帧结构存在许多种类型，其中只有少量的数据与高层协议相关，因而，数据帧处理器2直接组合或拆分数据帧中的信息域，该信息域是指在基本物理帧内不同信息内容所占据的位置。数据帧处理器2与处理高层协议的信令控制器1只交换数据帧处理器2处理的信息域内容，采取定时中断异步交换方式实现。其中高速突发的信息域类型如慢速随路控制信道信令、快速随路控制信道信令采用建立循环缓冲队列办法处理。

如图5所示，个人手持通信系统第一层协议UW字检测允许存在1比特的误差，接收方法采用了建立UW数据容错表的方式来搜索UW字。此外，某一时隙帧数据的UW字搜索起始点采用在时间上相邻的上一帧所搜索出的值。其搜索过程是先选定UW数据容错表中某一数据，按UW字出现位置依序搜索，再调整UW数据容错表给出的数据进行搜索。

从上面的方案可以看出，由于本发明装置中信令控制器与数据帧处理器之间交换数据采取异步方式实现，从而减少了信令控制器的中断种类及中断频率，增强系统的稳定性，而且，本发明的参考时钟使用的是本地高精度的时钟源，而非从有线网络侧提取时钟，有效地减轻了对网络侧时钟的依赖程度，提高系统运行的可靠性；另一方面，本发明方法中采用了多种有效降低运算量的方案，因而可以采用低性能的数字信号处理器以实现无线数据组帧解帧的功能，大大降低了系统的实现成本。所以本发明在个人手持通信系统第一层协议的实现方面所具有的优势是非常明显的。

Claims (11)

1、一种个人手持通信系统第一层协议的实现装置，其特征在于它包括：信令控制器(1)、数据帧处理器(2)、接口适配器(3)、基带调制解调器(4)，所述数据帧处理器(2)分别接收所述信令控制器(1)传送的信令数据和所述接口适配器(3)传送的语音数据，根据所述信令控制器(1)的控制命令组成符合个人手持通信系统第一层协议的数据帧，通过所述接口适配器(3)送到所述基带调制解调器(4)；而所述基带调制解调器(4)解调出射频接收的无线数据后通过所述接口适配器(3)送到所述数据帧处理器(2)中，所述数据帧处理器(2)从接收到帧中提出相关的信令和语音数据分别送往所述信令控制器(1)和所述接口适配器(3)语音模块；所述信令控制器(1)与所述数据帧处理器(2)之间采用定时中断异步交换方式交换信息，所述接口适配器(3)中具有时钟发生器(31)，给基带调制解调器(4)提供时序控制信号。

2、根据权利要求1所述的个人手持通信系统第一层协议的实现装置，其特征在于：所述基带调制解调器(4)采用通用的四相移相键控调制解调芯片实现。

3、根据权利要求1所述的个人手持通信系统第一层协议的实现装置，其特征在于：所述数据帧处理器(2)直接组合或拆分数据帧中的信息域。

4、根据权利要求1所述的个人手持通信系统第一层协议的实现装置，其特征在于：所述数据帧处理器(2)与所述信令控制器(1)只交换所述数据帧处理器(2)处理的信息域内容。

5、根据权利要求1所述的个人手持通信系统第一层协议的实现装置，其特征在于：所述数据帧处理器(2)对高速突发的信息域类型采用建立循环缓冲队列方式处理。

6、根据权利要求1所述的个人手持通信系统第一层协议的实现装置，其特征在于：所述接口适配器(3)还包括

时序控制器(32)，产生所述基带调制解调器(4)工作所需要的时序控制信号；

串/并转换器(33)，提供所述数据帧处理器(2)与所述基带调制解调器(4)之间的数据接口；

语音FIFO处理单元(34)，用于建立所述数据帧处理器(2)与语音模块之间的语音通道。

7、根据权利要求6所述的个人手持通信系统第一层协议的实现装置，其特征在于：所述的串/并转换器(33)采用大规模可编程逻辑器件。

8、根据权利要求1所述的个人手持通信系统第一层协议的实现装置，其特征在于：所述的时钟产生器(31)的参考时钟源是本地的时钟源。

9、一种个人手持通信系统第一层协议的实现方法，其特征在于该方法包含对接收无线数据的处理和对发送无线数据的处理，所述对接收无线数据的处理包括：

1)初始化接收模块参数；

2)采用以下特征字搜索法检测解调后数据帧头；

a>读取上次搜索结果；

b>确定搜索帧类型顺序及特征字搜索列表；

c>确定搜索位置序列表；

d>搜索；

e>判断搜索结果，如搜索成功则保存搜索帧类型及特征字位置并结束，如搜索不成功则直接结束。

3)对接收数据去扰；

4)检测CRC校验字的正确性；

5)判断帧类型；

6)如果是同步帧，则将慢速随路控制信道信令和同步帧标志存入缓冲区，进入步骤10)；

7)如果是快速随路控制信道信令帧，则将快速随路控制信道信令帧存入缓冲区；

8)如果是语音帧，则将语音数据解密后送到接口适配器；

9)将慢速随路控制信道信令单元存入缓冲区；

10)结束；

所述对发送无线数据的处理包括：

1)初始化发送模块参数；

2)判断帧类型；

3)如果是同步帧，则进入步骤7)；

4)如果是语音帧，则加密从接口适配器读出的语音数据，进入步骤6)；

5)如果是快速随路控制信道信令帧，则从缓冲区中读出快速随路控制信道信令；

6)从缓冲区中读出慢速随路控制信道信令；

7)产生原始发送帧；

8)与原始数据帧拼成无线数据发送帧，产生CRC校验字；

9)数据帧加扰；

10)将数据帧通过接口适配器(3)调制解调模块送到基带调制解调器(4)；

11)结束。

10、根据权利要求9所述的个人手持通信系统第一层协议的实现方法，其特征在于：在该实现方法中采用以字为单位的方式处理多比特数据。

11、根据权利要求9所述的个人手持通信系统第一层协议的实现方法，该个人手持通信系统第一层协议存在三种扰码方式：公共控制信道扰码、业务信道扰码和用户加密扰码，其特征在于：将公共控制信道扰码数据制成数据表，在基站参数下载后，其序列号长期保持不变；业务信道扰码只在基站参数下载后计算一次；用户加密扰码只在通话过程中计算一次。

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