（电力系统及其自动化专业论文）mdc1200信令的改进及实现.pdf

四川大学硕士 学位论文 法、新的补充信令数据段的格式、改进后的新功能进行了阐述。随后，对己经 实现m d c 1 2 0 0 信令的对讲机软件体系结构进行了详细地分析， 并重点在分析的 结果上对各个相关部分进行了 支持改进的软件修改方法的详细地阐述。最后， 对本文的设计思路和实现改进的方法进行了总结。 关键词:集群通信m d c 1 2 0 0对讲机 c p s c o d e p l u g 6 8 h c l l a d k 四川大学硕士学位论文 t h e i m p r o v e m e n t a n d c o r r e s p o n d i n g i m p l e me n t a t i o n f o r md c 1 2 0 0 s i g n a l i n g s y s t e m p o w e r s y s t e m a u t o m a t iz a t i o n ( ma j o r i n c o m m u n i c a t i o n ) p o s 馆 r a d u a t e : l i u y u p r o f . xi a t n m k i n g s y s t e m i s o n e k i n d o f t h e a d v a n c e d m o b i l e d i s p a t c h e r c o m m u n i c a t i o n s y s t e m i t r e p r e s e n t s t h e t e c h n i c a l r o a d m a p o f d e d i c a t e d m o b i l e c o m m u n i c a t i o n n e t w o r k . a ft e r im p l e m e n t i n g d i g i t a l s i g n a l i n g s y s t e m in to a n a l o g u e t ru n k i n g s y s t e m , w e g e t t h e s e i m p r o v e m e n t s : m o r e r e l i a b l e c o n n e c t i o n b e tw e e n u s e r s , h i g h e r s p e e d o f c o n n e c t i o n , a n d m o re f u n c t io n s i n m m k in g s y s t e m . m d c 1 2 0 0 s ig n a li n g s y s t e m i s o n e k in d o f t h i s s i g n a l i n g , w h i c h i s d e v e l o p e d b y m o t o r o l a f o r im p r o v i n g t h e p e r f o r m a n c e o f it s a n a l o g u e t r u n k in g s y s t e m . wi t h t h e m a t u r a t i o n o f t r u n k i n g s y s t e m m a r k e t a n d i ts t e c h n o lo g y , t h e o r i g in a l f u n c t i o n s o f md c 1 2 0 0 s ig n a li n g s y s t e m c a n t m a t c h t h e e n d u s e r s r e q u i r e m e n t s n o w . h o w e v e r , r e - d e v e l o p i n g a w h o l e n e w s ig n a l i n g s y s t e m w i l l c a u s e l o n g c y c l e t i m e a n d h i g h c o s t . b y v i r t u e o f t h i s r e a s o n , t h i s d i s s e r t a t i o n a d o p t s a n e w m e t h o d t o i m p r o v e m d c 1 2 0 0 s i g n a l i n g s y s t e m . i t i s t h a t d e s i g n i n g a n a d d i t i o n a l s i g n a l in g d a t a p a c k e t t o im p l e m e n t t h e s e n e w f u n c t io n s . a n d i m p l e m e n t in g t h i s d e s ig n s h o u l d m o d i f y t h e e n c o d i n g , d e c o d i n g , m o d u l a t i o n , d e m o d u l a ti o n a n d e r g o s u b s y s t e m s i n t h e o r i g in a l r a d i o s o f t w a r e . t h i s p a p e r i s a r r a n g e d a s f o ll o w s . f i r s t , i t i n t r o d u c e s t h e c o r r e s p o n d i n g k n o w l e d g e , t i t 四川大学硕一 l 学位论文 t e c h n ic a l r o a d m a p o f t r u n k i n g s y s t e m , a n d d i g i t a l t r u n k i n g s y s t e m s i g n a li n g . s e c o n d , i t p r e s e n t s t h e e n c o d i n g , d e c o d i n g , m o d u l a t i o n , d e m o d u l a t i o n p a r ts a n d s e v e r a l s i g n a l in g f u n c t i o n s o f md c 1 2 0 0 s i g n a li n g s y s t e m . i n a d d i t i o n , it a n a l y z e s s o m e s i gna l i n g d a t a p a c k e t f o r m a t s . t h i r d , i t d e s c r ib e s t h e r e a s o n o f i m p r o v e m e n t , t h e m e t h o d o f i m p r o v e m e n t , t h e f o r m a t o f t h e n e w a d d i t i o n a l s i gna l i n g d a t a p a c k e t a n d t h e s e n e w f u n c t i o n s f r o m e n d u s e r s in d e t a i l . t h e n , a n a ly z i n g t h e p a s t r a d i o s o ft w a r e a r c h i t e c t u re f o r i m p l e m e n t a t io n md c 1 2 0 0 s i gna l i n g s y s t e m . a n d m o s t l y f o c u s i n g o n e x p a t i a t i n g h o w t o m o d i 勿t h e r a d i o s o ft w a r e i n o r d e r t o s u p p o r t t h e n e w a d d i t i o n a l s i gna l i n g d a t a p a c k e t a n d c o r r e s p o n d in g f u n c t i o n s . a t l a s t , s u m m a r i z in g t h e d e s i gn a n d t h e i m p l e m e n t a t io n in t h i s d i s s e r ta t i o n . k e y wo r d s : t r u n k i n g s y s t e m md c 1 2 0 0 r a d i o c p s c o d e p l u g 6 8 h c 1 1 a d k 四川大学硕士学位论文 1引言 集群通信系统，是一种高级移动调度系统， 代表着通信体制之一的专用移 动通信网发展方向。所谓集群通信系统，即系统所具有的可用信道可为系统的 全体用户共用，具有自 动选择信道功能，它是共享资源、分担费用、共用信道 设备及服务的多用途、高效能的无线调度通信系统。 我们知道通信系统最早是从模拟通信方式开始的，而且这种方式一直持续 了很长一段时期。1 9 8 8 年， 进入我国最早的集群通信系统就是模拟集群通信系 统，它是芬兰n o k i a 公司采用的m p t - 1 3 2 7 信令的4 5 0 m h z 的a c t i o n n e t 模拟集 群通信系统。而后美国m o t o r o l a 公司的s m a r t n e t 大量占领了 我国集群通信市 场。由于模拟集群频谱利用率较低，提供的业务种类受限，保密性差，容易被 窃听，移动设备成本高等问题，数字集群通信系统开始逐渐登上舞台，主要有 美国 m o t o r o l a公司的 8 0 o m h z数字集群通信系统 i d e n ( i n t e g r a t e d d i g i t a l e n h a n c e d n e t w o r k s ) 和欧洲电信标准协会 e t s i制定的 t e t r a ( t e r r e s t r i a l t r u n k e d r a d i o ) 系统。 在2 0 0 0 年1 2 月2 8 日 信息产业部发布的 数字集群通 信系统体制中，i d e n 与t e t r a 均被批准在我国建网和运营。 模拟集群通信是指它采用模拟语音进行通信，整个系统内没有数字技术， 但后来为了使通信连接更为可靠，模拟集群通信系统也采用了 数字信令， 使集 群通信系统的用户连接比较可靠，连通的速度有所提高，而且系统功能也相应 增多。 这类在模拟系统上使用的数字信令主要有英国 提出并已 在世界上广泛使 用的m p t - 1 3 2 7 , l t r 以及m o t o r o l a 公司的m d c 1 2 0 0 信令等。m d c 1 2 0 0 信令就是 m o t o r o l a 公司为其模拟集群通信系统提供的数字信令， 该信令既可用于有基站 的集群通信系统，也可用于无基站的集群通信系统。 m d c 1 2 0 0 数字信令是美国m o t o r o l a 公司的模拟集群通信系统采用的数字信 令， 波特率为1 2 0 0 ，采用最小频移键控 ( m s k ) 调制， 逻辑0 以1 8 0 0 h z 表示， 逻辑i 以1 2 0 0 h z 表示。 m d c 1 2 0 0 信令编码可以 对每个对讲机指定地址码， 并可 以对多个对讲机进行广播组编组。m d c 1 2 0 0信令支持点对点的 工 n d i v i d u a l 四 坦 大 学 硕 士 * i i i丝止一， 一一 s e l e c t c a l l 和广播组的g r o u p s e l e c t c a l l ，以及点对点的i n d i v i d u a l c a 工 i a l e r t 以 及点对点的i n d i v i d u a l r a d i o c h e c k ，紧急呼叫等功能。 本论文旨 在 在已 实现m d c 1 2 0 0 信令的m o t o r o l a g p 3 3 8 手持对讲机上: 设计一段补充信令数 据来对m d c 1 2 0 0 信令进行改进和增强，并根据该新增数据段对g p 3 3 8 对讲机软 件中的编码、解码、调制、解调部分以 及人机界面进行相应修改。从而在改变 对讲机编号方式为二级编号方式的基础上， 在m d c 1 2 0 0 信令_ l 实现本组的g r o u p s e l e c t c a l l 、跨组的g r o u p s e l e c t c a l l 、本组的i n d i v i d u a l s e l e c t c a l l , 跨组的i n d i v i d u a l s e l e c t c a l l 、 本组的g r o u p c a l i a l e r t 、 本组的i n d i v i d u a l c a l l a l e r t 、跨组的 i n d i v i d u a l c a l l a l e r t 、本组的 i n d i v i d u a l r a d i o c h e c k , 跨组的 i n d i v i d u a l r a d i o c h e c k以及 p a g e c a n c e l , f l e e t c a l l , c o m p a t i b l e c a l l 等新功能，并相应地改变对讲机编号方式。 四川大学硕士学位论文 2集群通信相关知识 2 . 1集群通信系统的概念 所谓集群通信系统，即系统所具有的可用信道可为系统的全体用户共用 具有自 动选择信道功能，它是共享资源、分担费用、共用信道设备及服务的多 用途、高效能的无线调度通信系统。 集群通信系统具有接续时间短，能快速获取信道和脱开信道，具有先进的 数字信令系统，采用分散式容错处理，采用灵活的多级分组，无线电信道利用 率高，高级别优先分配信道，自 动监视和报警功能，可进行动态重组，可进行 紧急呼叫， 可进行数据传输以及可与有线交换机互联等特点。总之，集群通信 系统是一种高级移动指挥、调度系统，是一种共享资源、分担费用、向用户提 供优良 服务的多用途、高效能而又廉价的先进的无线电指挥、调度通信系统， 是一种专用移动通信系统。正是由于集群通信系统的上述特点，它被广泛应用 于对指挥、调度功能要求较高的企业、事业、工矿、油田、农场、公安、武警 以 及军队等部门。b 当前集群通信系统正处于模拟系统向 数字系统过度的阶段，我国目 前的政 策是继续完善和使用现有的模拟集群通信系统，而新建系统则鼓励采用数字集 群通信系统。最早进入我国的模拟集群通信系统是芬兰 n o k i a公司采用的 m p t - 1 3 2 7 信令的4 5 o m h z 的a c t i o n n e t 模拟集群通信系统。而后美国m o t o r o l a 公司的s m a r t n e t 大量占 领了 我国 集群通信市场。 相对于数字集群通信系统而言 模拟集群通信系统存在频谱利用率较低，提供的业务种类受限，保密性差，容 易被窃听，移动设备成本高等问题。传统的模拟集群通信是指它采用模拟语音 进行通信，整个系统内没有数字技术。 但后来为了完善和增强现有的模拟集群 通 信系统， 使通信连接更为可靠， 现有的 模拟集群通信系统都普遍采用了 数字 信 令， 使模拟集群通信系统的 用户连接比 较可靠，连通的速度有所提高， 而且 四川大学硕士学位论文 系统功能也相应增多。因此包括m p t - 1 3 2 7 , l t r 和m d c l 2 0 0 等多种数字信令被 应用于模拟集群通信系统上， 其中本论文涉及的m d c 1 2 0 0 信令就是m o t o r o l a 公 司为其模拟集群通信系统而设计的数字集群通信信令。 当然，模拟集群通信系统终将被更为先进的数字集群通信系统所替代。为 了 推动我国数字集群通信的发展, 2 0 0 0 年1 2 月2 8 日 信息产业部批准发布了 数 字集群通信系统体制电子行业标准，这是一个电子行业推荐性标准，此标准 确定欧洲电信标准协会的t e t r a 和美国m o t o r o l a 公司的i d e n 两个系统都可以 在我国建网和运营。i d e n系统是由美国m o t o r o l a公司研制和生产的一种全新 的数字集群移动通信系统，它将数字调度通信和数字蜂窝通信综合互联在一套 系统之中。 i d e n 系统采用m - 1 6 q a m 调制技术和v s e l p 语音编码技术， 能在一条 2 5 k h : 信道上容纳3 路或者6 路语音信道， 在现有8 0 o m h : 模拟集群信道上增容 6倍，再加之频率复用技术和蜂窝组网技术，从而使得有限频点的集群通信网 具有大容量、大覆盖区、高保密和高通话清晰度的特点。t e t r a系统是由欧洲 电 信标准协会下的r e s 0 6 分会制定， 包括m o t o r o l a , n o k i a , s i m o c o 和m a c o n i 在内的公司均可提供该系统全套设备。 t e t r a 系统采用二 / 4 - d q p s k 调制技术和 a c e l p 语音编码技术， 能在一条2 5 k h z 信道上容纳4 路语音信道。 t e t r a 系统不 仅提供了 直接的一对一数字全双工蜂窝移动电话服务，还可以提供信息服务、 综合数据服务以及拥有一对多组、队调度功能的集团服务。 2 . 2集群通信系统信令 集群通信系统就是多个用户共用少数几个无线信道。为了确保通信中的保 密和有次序，保证系统有机协调地工作，系统必须要有完善的控制功能并遵循 某些规定，这样就需要一些用来表示控制和状态的信号及指令。为了将集群通 信系统中 用于通话的有用信号区别开来， 我们把话音信号以外用于控制系统正 常工作的非话音信号及指令系统称为信令，由 信令系统可决定集群通信系统功 能的好坏. 集群通信的信令可以分为模拟信令和数字信令二大类。模拟信令是指采用 四川大学硕士学位论文 不同 频 率的 音 频 模 拟信号( 3 0 0 - 3 4 0 0 h z 话 音 频带 范围) 或亚 音 频 模 拟 信号 来 表 示各种状态标志、地址信息或操作管理信息的信令方式。 模拟信令一般采用 d t m f 信令、 c t c s s 信令、五音信令等，它们可以 独立使用，也可以 几种搭配混 合使用。由于模拟信令系统处理速度、传输速度缓慢以 及功能简单，无法满足 大用户数系统的需要，现在大都采用数字信令。 数字信令是随着计算机技术的发展而飞速发展起来的，数字信令由于传输 速度快， 组码数量大， 可以使设备小型化， 容易实现通信加密， 抗干扰能力强， 易与数字程控交换机连接等优点，近几年在集群通信系统中被广泛应用，主要 有英国提出并己 在世界上广泛使用的 m p t - 1 3 2 7 , l t r以 及 m o t o r o l a公司的 m d c 1 2 0 0 信令、 m d c 4 8 0 0 信令等。 数字信令大体上可以分为低速和高速两类。 低速数字信令要进行两次调制， 第一次调制在一个或几个音频频率上，在无线信道中 仍以 模拟方式进行第二次 调制， 典型的低速数字信令有l t r 等。 高速信令一般是直接调制在无线信道上， 由于 速度较高， 通常采用多次重发和较复杂的纠错编码方式，以 解决传输中出 现的 差 错问 题， 典 型的 高 速数 字 信令 有m p t - 1 3 2 7 和m d c 1 2 0 0 等。 数字信令的基本格式有两种， 如图2 - 1 和图2 - 2 。 第一种格式， 每发送一组 地址或数据信息时都要发送同步码和纠错码。第二种格式，每发送一次同步码 和纠错码可以发送几组信息码。数字信令的格式主要考虑了同步与纠错两个关 键问 题。这是因为如果没有同步，接收端将无法正确划分码串。所以链路建立 时需要同步，收发端在正式发送前需要同步，收发同步后正式发送数据前还需 要进行码字同步。 此外， 在有用的数据之后，还必须发送校验码以 检出 和纠正 发送过程中出 现的误码。 幻 位同 步 码i宇同 步码 i 信息码 ( 地址和数据)i 纠 错码 图2 - 1数字信令格式 位同步码i字同步码信息码 i字同步码信息码i 纠错码 图 2 - 2数字信令格式 四川大学硕士学位论文 数字信令为二进制的数据流，在无线信道上传输时必须进行调制。 数字信 令的调制方式一般有两类，一类是直接调制方式， 将基带信号直接调制到载波 上， 主要适用用高速数字信令， 主要方式包括幅移键控 ( a s k ) , 频移键控( f s k ) 和相移键控 p s k ) 等。 另外一类是间接调制， 先对较低频率的一个载波进行调 制，然后再把己调制的载波信号进行第二次调制，调制到发射频率，主要适用 于低速数字信令。 移动通信是甚高频或特高 频的变参信道， 具有多径效应的快衰落特性， 而 且汽车移动时有一附加调幅和调频的存在，因此对调制技术有较高的要求。经 过技术的发展，现在最小频移键控 ( m s k ) ，能进一步抑制带外辐射和改善误码 性能的预调基带高斯滤波型最小频移键控 ( g m s k ) ,能以平滑的变化过渡代替 m s k 陡峭的折线过滤的受控平滑调制 ( t f m )以及4 电 平调制 ( 4 - l e v e l f m )和 锁相环4 相键控 ( p l l - q p s k ) 等被广泛应用于移动通信。 四川大学硕士学位论文 3 m d c 1 2 0 0 信令相关知识 3 . 1 m d c 1 2 0 0 信令基本知识 3 . 1 . 1基本描述 m d c 1 2 0 0 数字信令是美国m o t o r o l a 公司的 模拟集群通信系统采用的预编码 数字信令， 波特率为1 2 0 0 ， 采用最小频移键控 ( m s k ) 调制，逻辑。 以1 8 0 0 h z 表示，逻辑1 以1 2 0 0 h z 表示。该信令既可用于模拟集群终端的语音应用控制， 也用于其数据应用控制。所谓预编码的含义是指该信令的比特流将在调制前进 行编码，在解调后进行解码。 m d c 1 2 0 0信令的基本数据包定义了 3 2比特数据，整个过程包括编码 ( e n c o d e r ) 、调制 ( m o d u l a t o r ) 、解调 ( d e - m o d u l a t o r )和解码 ( d e c o d e ) 4 个模块，见图3 - l a noi s e 3 2 da t a bi t s i n 图3 - 1 m d c 1 2 0 0 信令纵览(7) 四川大学硕士学位论文 2数据包编码 3 2 比 特的原始信令数据通过编码后，将生成至少1 7 6 比 特的数据包进行调 这 1 7 6比 特数据包括至少为2 4 比 特的位同步码，4 0比 特的字同步码以 及 比特的输出外部码字，见图3 - 2 e j.00 3制n 2 4 bi t b it s y n c 4 0 b i t m e s s a g e s y n c 1 1 2 b i t ou t e r c o d e w or d a t l e a s t 1 7 6 b i t s 图3 - 2 消息结构切 位同步码为8 的倍数且至少为2 4 比 特， 用于在解调时恢复时钟同步。 该同 步码由交替的0 和 1 组成，并且最后一位比 特应该与接下来的字同步码的第一 位比特相反。 字同步码为固定长度的4 0 比特， 每个外部码字前都必须有字同步码。 它在 信令中具有双重功能，首先，字同步码用来标识外部码字的开始， 其次，它还 用来标识信令数据包是否己 经经过了调制或者解调。 3 2 比 特的原始信令数据在编码时首先需要生成1 6 比 特的循环冗余校检码， 并添加在 3 2比特数据后形成 4 8比特的内部码字，见图3 - 3 。循环冗余校检码 使一种 n , k 码，它的 特点使任一码字每一次向 左 ( 或向右) 循环移位， 就可 以得到另一码字，故称循环码。循环冗余校检码可以用多项式表示，最低位表 示为x 0 ，向右依次为x 1 , x 2 ,.，其系数即为相应的二进制码元。 在m d c 1 2 0 0 信令中使用循环冗余校检码的作用是供接收端检测、纠正数字信息在信道传输 时由于干扰、噪声、多径和衰落等造成的误码。 四川大学硕士学位论文 3 2 b i t s i n f o r ma t i o n 1 6 b it cr c b i t s 图3 - 3内 部码字7 1 x r i ( x )=a ( x ) g ( x )+b ( x ) 其中r = 1 6 , b ( x ) 为生成的c r c 码， 码字为:c o d e w o r d=c ( x )二x r i ( x )一b ( x ) ，生成多项式为:g e n e r a t o r= g ( x )二x 1 6+x 1 2+x 6+t o 在生成了 4 8比特的内部码字后，还要进行卷积码 ( c o n v e n t i o n a l c o d e w o r d )运算，从而生成 1 1 2比特的外部卷积码字。卷积码是一种纠正错误能力 较强的分组码，它的监督码元不仅与本组的信息码元有关，而且还与前面若干 组的 信息码元有关联，这种码既可以 纠正随机差错， 又可以 纠正突发差错。 该 卷积码运算的比例为1 / 2 、参数k = 7 ， 其生成多项式为: g e n e r a t o r = g ( x ) = x 6 +x 5+x 3 + 1 o 编码的最后一个步骤是绕码，绕码又称为交织编码，可以使突发差错分散 成为随机的对立差错而得以纠正， 这样就解决了移动通信常见的信道突发差错， 从而可以大大提高码字的抗干扰能力。绕码就是把按行把外部卷积码的 1 1 2比 特放入矩阵， 该矩阵每行1 6比特， 共7 行。 然后按列从该矩阵中取出这些比特， 从而形成了最终的码字，整个过程见图3 - 4 a 图3 - 4 m d c 1 2 0 0 信令绕码矩阵 b i t s i n=1 1 1 , 1 1 0 , 1 0 9 , 1 0 8 3 , 2 , 1 , 0 四川大学硕士学位论文 b i t s o u t=1 1 1 , 9 5 , 7 9 ，一-一一-一一一一一一 ，9 6 , 8 0 , 6 4 ，一-一一一 ，1 6 , 0 3 . 13数据包解码 解码过程就是指接收端将收到的1 7 6 比特的数据包通过相应的运算还原成 3 2 比特的实际信令数据。 位同步码和字同步码帮助接收端建立起时钟同步， 划 分出正确的码串。 每接收到4 0 个比 特就需要与字同步码模版进行比 较， 一旦比 较正确， 标志着接下来的1 1 2 个比 特数据正是外部码字。 这时，需要对这 1 1 2比 特的外部码字进行反绕码处理。处理的方法是，将 外部码字的1 1 2 比特按列放入绕码矩阵， 该矩阵每列7 比特， 共 1 6 列。 然后按 行从该矩阵中取出这些比 特，从而还原了外部卷积码字。 通过对外部卷积码字进行相应卷积码计算得到校检比特并还原出内部码 字，与接收到的校检比 特比较，如果一致则表明无误码，如果不一致，则表示 有误码。同样，对还原出的内部码字进行循环冗余运算，将计算得到的循环冗 余校检码比 特和接收到的循环冗余校检码比 特进行比 较，如果一致则表明无误 码，如果不一致，则丢弃此数据包。 3 . 1 . 4调制与解调 m d c 1 2 0 0 信令采用的调制方式是最小频移键控 ( m s k ) ， 逻辑0 以1 8 0 0 h z 表 示 一个半周期) ，逻辑 1 以1 2 0 0 h z( 一个周期)表示。传统的f s k 调制方式 虽具有较好的误码性能，但f s k 方式调制的信号经过非线形放大器时会因相位 不连续而展宽频谱，而在移动通信系统中，为了降低功耗，大量使用非线形放 大器，因此f s k 很难在移动通信中得到应用。不过，当调制指数为0 . 5 的时， f s k调制会呈现出比 较理想的特性， 不但带宽较小，而且相位也变得连续。 这 种调制方式就是目 前在移动通信中 应用非常广泛的最小频移键控 ( m s k ) ，也称 为快速频移键控 ( f f s k ) a m s k要求满足频差相互正交的最小频差，并要求 f s k 相互的相位连续，其 频差f=f 2 一f , 二1/2 t , ，即其调制指数为 h= f/ ( 1 / t n ) e m d c 1 2 0 0 信令完全满足这一条件:( 1 8 0 0一1 2 0 0 ) h z/1 2 0 0 b p s二0 . 5 。其信号调制见 图3 - 5 ，此图中为调制后信号的理想包络。 j。 。 0 。 i1 1 11 10 1 1 1 0 1 2 0 0 h z 侣的h z 图3 - 5最小频 移键控基带信号调制” 解调的方法是在每个比 特周期的恰当时刻对信号进行采样. 采用 1 2 0 0 h z 的采样时钟，并与待解调信号相同步。这样在每个比特的周期的1 / 6 处对信号 进行了采样，见图3 - 6 ，此图中为待调信号的理想包络。 11 i i 1 1 1 1 1 1 1 0，0 1 1 0 1 1 图3 一 6 最小 频移键 控荃带信号解调(7 / 四川大学硕士学位论文 3 . 1 . 5数据包定义 基本的m d c 信令数据由4 字节共3 2 比 特组成， 图3 - 7 为m d c 发送数据流标 准定义图，图中c h a n n e l d a t a b l o c k 为信令基本3 2 比特数据包定义。这3 2 l l 特的信令数据可以被分位g i b , g r b 和u d b 三种基本类型，其中g i b ( g e n e r a l i n s t r u c t i o n b l o c k )是包含m d c 1 2 0 0 信令提供的不同功能的指令操作码， g r b ( g e n e r a l r e g i s t e r b l o c k )的内容由不同的信令功能指定是否需要和其内 容， 如果需要 g r b 它一般紧跟 g i b ，而 u d b ( u s e r d a t a b l o c k )包含的是用户自定 义的数据。 da t a t r a n s mi s s i o n st r e a m st r e a m pr 日 日 mb l e ( b i t s y n c ) p h y s i c a l m a s s a 口 a s 眺， ， ， . 口 e p r e a mb l e ch a n n e l da t a bloc k me s s a g e sync- 1 b a s ic i n f o r m a t io n c h a n n e l p a r 粉 丫 卯仓1 b i u 了 y p e - 2 bi u ge n e r a l i n s t r u ct i on ge n e r a l re 口 i s t e r gi b/ grb crc us e r da t a bloc k us e r ch e c k us e r ch a r a c t e r s i d 闻 d a t au s e rc r c u日 日 r re main d e r b y t e s 图3 - 7 m d c 发 送信令数据包 标准定义 树状图n 四川大学硕士学位论文 m d c 1 2 0 0信令采用将通信终端看成包含多个已 预定义好的寄存器的数字化 设备的方法， 这些寄存器的内容将被用来形成对通信终端的操作。 因此， g e n e r a l i n s t r u c t i o n 被用来控制相应寄存器中的数据写入、读出和修改。 m o t o r o l a 采用m d c 1 2 0 0 信令的 对讲机 ( 包括车载台、 手持台等) 可以 提供 对最多1 2 7 个3 1 比 特通用寄存器 ( g e n e r a l r e g i s t e r )的寻址，图3 - 8 为通用 寄存器模型。 r e g i s t e r n u mb e r 3 2222222222，111 11111 098765432，098765432109876543210 i 1一 s t a t u s 2一c on t rol 3一 p r i ma r y add re s s 4一si t e addre s s 5一s e cond a r y a dd r 6 7 1 ot h er 3 1b 计 r e g i s t e r s 127 兰一 图3 - 8 通用寄 存器模型p 主地址寄存器 ( p r i m a r y a d d r e s s r e g i s t e r )的内 容是用来标识每个通信 终端的，它只使用了前 1 6 个比 特。主地址寄存器的内容也被称为固定 i d ，它 不允许被动态的改变。 状态寄存器 ( s t a t u s r e g i s t e r ) 被分为四个子寄 存器， 每个子寄 存器8 个 四川大学硕士学位论文 比 特， 分别为消息子寄存器( m e s s a g e s u b - r e g i s t e r ) 、 用户状态子寄存器( u s e r s t a t u s s u b - r e g i s t e r ) 、媒介状态子寄存器 ( v e h i c l e s t a t u s s u b - r e g i s t e r ) 和请求/ 功能子寄存器 ( r e q u e s t / f u n c t i o n s u b - r e g i s t e r ) 。消息子寄存器的内 容用于通信用户初始化消息，用户状态子寄存器的内 容直接被用于向终端用户 通信所选择的功能等，媒介状态子寄存器的内容被读出时指示最高8 个并行传 感器输入的状态， 而它被写入时指示建立起8 个并行控制， 最后请求/ 功能子寄 存器的内 容主要被定义用于支持建立单独的语音信道发报机的 程序。 控制寄存器 ( c o n t r o l r e g i s t e r )的内 容包含了 对讲机的主要控制参数， 它也分为四个8比 特的子寄存器。首先， 第一个子寄存器为语音信道子寄存器 ( v o i c e c h a n n e l s u b - r e g i s t e r ) ， 其内 容 为 语 音 传 输 信 道的 信 道 编 号 。 其 次 ， 第二个子寄存器为数据信道子寄存器 ( d a t a c h a n n e l s u b - r e g i s t e r ) ， 其内 容 为数据传输信道的信道编号。 再次， 第三个子寄存器为用户接口子寄存器( u s e r i n t e r f a c e s u b - r e 幼s t e r ) ， 其内容为 控制用户接口 的主要参数， 并支持多种呼 叫类型。最后， 第四个子寄存器未定义。 另外，第二地址寄存器 ( s e c o n d a d d r e s s s u b - r e g i s t e r )是可选寄存器， 当通信终端采用扩展长地址时被使用。 3 . 1 . 6信道指令定义 采用了寄存器模型，很自 然地通过针对寄存器内容的不同设定来定义了操 作通信终端的不同指令。 这些指令分为适用于所有通信终端的通用指令，以 及 仅仅适用于那些拥有更多功能的复杂通信终端。 由于在3 2 比特的信令数据中有5 个比特表示操作指令， 所以最多可以定义 3 2 个操作码指令，现在已经定义了9 类共2 4 个指令，剩余的8 个指令未定义， 留作以后扩充。其中，最常用的操作码指令有优先级报警指令、p u s h - t o - t a l k 指令、读子寄存器指令、写子寄存器指令、不连续操作指令等， 包括信道指令 在内的信令数据格式见图3 - 9 。 其中第 3 1字节置位表示 g r b ，清零则表示 g i b , ，第3 0 字节置位表示上行信令包，而清零则表示下行信令包 ( 无基站时， 四川大学硕士学位论文 置位表示后跟主叫地址， 清零表示后跟被叫地址) ， 而第2 9 字节置位表示要求 应答，清零则表示不要求应答。 22222 22221111 87654 32109876 1111，1 5432109876543210 29 30 3月. g r b g旧 i n ou丁 ack o户 code a r g u m e n ta d d r e s s 图3 - 9信令数据格式 优先报警指令提供了在上行方向发送紧急和高优先级消息和下行方向进行 提供唯一应答消息的能力。 p t l k 指令在语音发送之前确认语音源以及在多基站 系统中控制发送到指定的基站。读子寄存器指令用于读编号 1 到4 的寄存器， 同样写寄存器指令用于写编号1 到4 的寄存器。不连续操作指令提供了传递非 寄存器模式的 特殊命令的方法。上行方向要求基站执行所传送的命令，下行方 向要求通信终端执行所发送的命令。 3 . 2 m d c 1 2 0 0 信令功能 m d c 1 2 0 0信令提供了多种对讲机功能的支持，包括噪音抑制、p t t - i d 、紧 急报警、 紧急呼叫、 r a d i o c h e c k , c a l l a l e r t 和s e l e c t c a l l 等。 3 . 2 . 1 信道功能优先级 伴随着增加了越来越多的基站控制功能和紧急控制功能，信令必须具有分 级结构。 在这里，信令的分级结构描述的 是由 信令提供的哪些功能能够中断哪 些正在操作的功能，也就是说不同的功能具有不同的优先级。举例来说，当一 个p t t 操作正在执行的时候，一个紧急报警操作发生了。由于紧急报警操作的 四川大学硕士学位论文 优先级高于p t t 操作，通信终端就将取消p t t 操作而执行紧急报警操作。 当同一优先级的功能发生冲突的时候， 这些信令功能可以 被分解成许多瞬 间的子功能。当一个瞬间子功能结束并且下一个瞬间子功能正在初始化时，等 待执行的瞬间子功能就可以运行，这种方法可以解决大多数同优先级冲突的问 题。各个信令功能的优先级在此不做详细描述。 3 . 2 . 2 噪音抑制 当信道传送的是信令信号的时候， 通信终端的扬声器应该静音以便消除噪 音。同理，当信道传送的是语音信号的时候，通信终端的扬声器应该被打开。 但是，由 子在信令信号结束之后和语音信号被检测出来之前，有时候会有一段 很短暂的间隙，这个时候如果打开扬声器，用户同样会听见噪音。 为了 对这段噪音进行有效地抑制， 就必须预先设定d a t a o p e r a t e d s q u e l c h ( d o s ) 定时器的值。 d o s 定时器会在信令信号结束，而数据信号未被检测出来 之前自 动启动，以延长扬声器静音时间从而防止噪音出现。 3 . 2 . 3 p u s h - t o - t al k i d 通信终端在每一次语音通信时都必须发送特定的信令数据包来确认主叫通 信终端地址， 这通过在每次语音通信之前或者之后发送p t t - i d 信令数据包来实 现。 m d c 1 2 0 0 信令支持的通信终端地址范围为 1 6 进制地址从$ 0 0 0 1 到$ d e e e ， 被 叫通信终端接收到p t t - i d 信令数据包后，地址将被解码并且显示出来。 下图为在话音通信前发送主叫地址的p t t 一 工 d 3 2比特信令数据包格式， 其中 u 为主叫地址。 3 3 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 四川大学硕士学位论文 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 u u u u u u u u u u u u u u u u 图3 - 1 0前发p t t - i d 3 2 下图为在语音通信后发送主叫地址的p t t - i d 3 2 比 特信令数据包格式， 其中 u 为主叫地址。 3 3 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 u u u u u u u u u u u u u u u u 图3 - 1 1后发p t t - i d 3 2 3 . 2 . 3紧急报替 紧急报普的优先级高于其他所有的m d c 1 2 0 0 信令功能，接收端收到紧急报 警后，无论它现在处于任何状态都将立即发送应答信号并显示紧急报警信息给 用户。当发送端收到接收端的应答信号后将使通信