DMR數字集群關(guān)鍵技術(shù)的應用研究

　　4FSK解調

　　和調制過(guò)程相逆，解調的過(guò)程也分為兩部分：第一部分是正交差分解調，由4FSK調頻信號恢復四進(jìn)制的基帶信號;第二部分根據基帶信號恢復原始碼元信息，包括匹配濾波、抽樣判決、反映射等模塊。接收端基帶信號的處理如圖3所示?！　?/p>

 

　　其中匹配濾波器采用與發(fā)端相同的平方根升余弦滾降濾波器;抽樣判決需要找到合適的抽判位置并建立位定時(shí)信息，而且還要確定合適的門(mén)限。抽判位置的確定可以通過(guò)相關(guān)運算找出同步碼的起始位置后進(jìn)行推算。

　　正交差分解調過(guò)程如圖4所示。同調制過(guò)程中的內插濾波相對應，正交解調過(guò)程中需要在滿(mǎn)足奈奎斯特定力的前提下對高采樣率的信號進(jìn)行抽取，降低采樣率，減小運算量。

　　基帶成型濾波技術(shù)

　　成型濾波器的設計是能否正確恢復數據的關(guān)鍵，DMR系統采用的是平方根升余弦滾降濾波器，同時(shí)也采用相同的濾波器作為接收端的匹配濾波器。平方根升余弦滾降濾波器^[5-7]頻率響應如下：
        
          

　　由式可以得到平方根升余弦滾降濾波器時(shí)域表達式：
          

　　可見(jiàn)平方根升余弦滾降濾波器的時(shí)域表達式是一個(gè)無(wú)窮階數系數對稱(chēng)的FIR濾波器。實(shí)際應用中，需要對其進(jìn)行截斷，即在理論的時(shí)域表達式上加矩形窗，可得到相應逼近的FIR數字濾波器。

　　用Matlab軟件進(jìn)行平方根升余弦濾波器的設計非常方便，調用firrcos函數即可得到濾波器系數：h=firrcos(N，Fc，a，Fs，‘sqrt’)。其中N是濾波器階數;Fc是理想低通濾波器的截止頻率，為符號率的1/2;a為滾降系數;Fs為采樣率。根據DMR系統的要求，設定Fc=4800/2=2400Hz，a=0.2，Fs=4800*10，N的取值可以根據實(shí)際情況進(jìn)行更改，這里采用了10倍的采樣速率，考慮MATLAB的計算能力及測試信號信噪比的不同，階數N也會(huì )有所不同。這里也可以用Matlab自帶的工具箱進(jìn)行設計^[8]，在調試過(guò)程中發(fā)現信道機的帶內平坦度不是很好，因此在信道機的接收端設計了一個(gè)具有補償作用的補償濾波器去補償信道機的信號平坦度。

　　幀同步技術(shù)

　　在數字通信中，信號流是用若干碼元組成一個(gè)幀。在接收這些數字信息時(shí)，必須知道這些幀的起止時(shí)刻，否則接收端無(wú)法正確恢復信息。為了使接收端能正確分離各路信號，在發(fā)送端必須提供每幀的起止標記，在接收端檢測并獲取這一標志的過(guò)程，稱(chēng)為幀同步^[2]。接收時(shí)還需要知道每個(gè)碼元的起止時(shí)刻，以便在恰當的時(shí)刻進(jìn)行抽樣判決。

　　DMR系統采用集中插入特殊同步碼組的方法進(jìn)行幀同步，接收端按幀的周期連續數次檢測該特殊碼組，便可獲得幀同步信息。方案中所使用的是已知的特殊同步碼組：7F 7D 5D D5 7D FD，該碼組具有尖銳單峰的自相關(guān)函數、漏同步概率小;便于與信息碼區別、假同步概率小;碼長(cháng)適當，可以保證傳輸效率。DMR系統對采用的幀同步碼組有嚴格的規定：幀同步碼組插入在幀的中心位置，并且對于輸入輸出語(yǔ)音、數據或控制信息，由不用的幀同步碼組來(lái)區分。

　　抽樣判決

　　抽樣判決是在同步之后，屬于解調的一部分。抽樣判決需要找到合適的抽樣判決位置并建立位定時(shí)信息，而且還要確定合適的門(mén)限。抽樣判決位置的確定可以通過(guò)相關(guān)運算找出同步碼的起始位置進(jìn)行推算，具體方法如下：在本地存儲48bit同步碼對應的波形，然后將存儲的數據和接收波形進(jìn)行滑動(dòng)相關(guān)運算，即將對應點(diǎn)相乘累加。當本地波形與接收波形的同步碼對應上時(shí)能獲得最大相關(guān)值，返回出現該相關(guān)峰的位置，然后將該位置減去同步碼之前的符號數與每符號采樣點(diǎn)數M的乘積即可得到第一個(gè)判決位置，之后每隔M點(diǎn)就是一個(gè)抽判點(diǎn)。門(mén)限的確定則可以根據接受眼圖來(lái)劃分，判決點(diǎn)之間的間隔是10，門(mén)限電平可根據需要自己進(jìn)行調整。

　　在解調抽樣判決時(shí)，同樣是+3的采樣值，由于前后數據不同，信號在經(jīng)過(guò)濾波器濾波之后，對應的幅度信息就會(huì )產(chǎn)生一定程度的改變，例如前后都是+3，那么當前這個(gè)+3的幅度就會(huì )比較高，如果前后都是-3，那么當前這個(gè)-3的幅度就會(huì )被拉低。因此在對信號進(jìn)行抽樣判決的時(shí)候，本方案對信號幅度進(jìn)行了相應的調整，采用一種動(dòng)態(tài)調整判決門(mén)限的判決方法，使采樣值前后的幅度對該幅度的影響降到最低，從而有效地優(yōu)化了誤碼率，提高了通信質(zhì)量。這是本方案在解調抽樣判決上做的改進(jìn)，下面的測試結果會(huì )進(jìn)一步驗證改進(jìn)的可行性。