[發明專利]DMR物理層四電平調制解調器

無效

• 申請號: 200910021743.6
• 申請日: 2009-03-30
• 公開（公告）號: CN101515910A
• 公開（公告）日: 2009-08-26
• 發明（設計）人: 丁婧;楊家瑋;楊懋;李偉;邱婷;王保坤;劉勤;黃鵬宇;張文柱;羅繼芳;譚瑾博
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04L25/03
• 分類號: H04L25/03;H04L25/06;H04L27/26;H04B1/707
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心
• 代理人: 王品華;黎漢華

技術領域

本發明屬于無線通信技術領域，涉及通信中的調制與解調，可應用于DMR集群數字無線系統的四電平調制解調。

背景技術

DMR(Digital?Mobile?Radio)是歐洲電信標準協會(ETSI)于2004年提出的新型數字集群通信系統，與TETRA系統和iDEN系統相比具有技術簡單，成本較低的優點，并且支持從模擬到數字的過渡。2006年9月ETSI發布了DMR的空中接口、語音技術、數字業務及集群協議的相關協議ETSI?TS?102?361。

DMR采用4FSK調制方式，是一種恒包絡連續相位FSK調制，與TETRA采用的π/4-DQPSK調制方式、iDEN系統采用的多進制正交振幅調制M-16QAM相比，調頻調制可以有效地抑制無線環境下的干擾和衰落，大大減少了傳輸的復雜性，電路簡單可靠，速度快，同時成本大大降低。為了提高4FSK調制方式在移動通信環境下的性能，可在發送端對信號頻譜進行整形，以減少對相鄰信道的干擾，同時通過在接收端的解調器中設置與發送端根升余弦濾波器相匹配的匹配濾波器，以減少碼間干擾。

通常采用連續相位FSK調制的數字無線系統構成如圖1所示。原始數據經編碼之后通過一低通濾波器，也即成型濾波器，對信號進行帶限處理，然后將基帶帶限信號作為調制信號控制振蕩器的頻率進行調頻(FM)。接收端通過FM接收機解調出四電平信號，經匹配濾波器進行濾波之后進行抽樣判決及解碼等步驟恢復原始信息。

4FSK是一種常見的調制方式，目前市場上也提供實現4FSK的芯片，例如MX929B。盡管該芯片能將二進制信號映射為四電平信號并進行成型濾波輸出波形，但是該芯片產生的數據幀具有其特定的幀結構，如果系統有特定的數據格式要求，則不能采用這種芯片。MX929B產生的數據幀也不符合DMR協議規定的幀格式。DMR的數據突發結構如圖2所示，每一個突發包含兩個108比特的有效負荷域和一個48比特同步或信令域，且每一個突發總長度為30ms，其中27.5ms用于264比特內容，余下的2.5ms是保護時間。

對于4FSK解調，中國專利(申請號：200610020632.X，公開號：CN?1852279A)提出了一種4FSK軟解調方式，該方法是在獲取當前時刻四個調制頻點的能量值的情況下，摒棄傳統的硬判決，把調制信息的高低比特分開考慮計算高低位的輸出值。這種方式無法適用于圖1所示的數字無線系統，因為該系統對經過鑒頻器輸出的四進制基帶信號只能在基帶上進行解調。為此很需要設計一種可滿足這種系統需要的調制解調方法。

現有的基帶多電平判決方法通常采用固定門限的硬判決方式，在接收電平不穩定的情況，固定門限判決會產生較大的誤碼。

發明內容

本發明的目的在于克服上述已有技術的不足，提供一種DMR物理層四電平調制解調器及調制解調方法，以適用于各種數據幀結構包括DMR幀結構的數字通信系統，并減小由于接收電平不穩引起的誤碼。

為實現上述目的，本發明的調制器采用基帶成型濾波技術，為射頻模塊提供格式正確的適合的基帶調制信號。本發明的解調器采用匹配濾波技術，并利用內插同步碼在實現幀同步的同時獲得位同步信息，同時采用分段式動態門限進行多電平判決。

本發明的調制器包括：

符號映射單元：用于將原始二進制數據按系統要求的格式進行組幀，并將數據兩兩順序映射為四進制符號；

插值單元：用于在四進制符號之間插入零值，提高每個符號的采樣率；

成型濾波單元：用于對插值后的數據進行濾波，產生帶限的四進制基帶信號；

上述三個單元依次連接，成型濾波單元輸出的四進制基帶信號將被送往FM調頻模塊。

本發明的解調器包括：

去直流單元：用于對進入解調器的數據進行去直流處理；

匹配濾波單元：用于對去直流后的數據進行匹配濾波，濾除帶外噪聲；

相關運算單元：用于將匹配濾波后的數據與本地存儲的同步碼波形進行相關運算，尋找最佳抽判位置；

判決單元：用于利用相關運算單元獲得的最佳抽判位置的樣點分段計算動態門限，進行多電平判決，恢復四進制符號；

解映射單元：用于將四進制符號反映射成二進制信號；

上述五個單元順序連接，上一個單元的輸出為下一個單元的輸入。

為實現上述目的，本發明提供的四電平調制解調方法，包括如下步驟：

1)將編碼產生的二進制數據按照系統要求組幀，并對該數據幀進行符號映射，獲得四進制符號；