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DMR中4FSK调制解调技术的研究及性能分析

陈俊洁

北京邮电大学信息与通信工程学院，北京（100876）

摘要：DMR协议是欧洲电信标准协会(ETSI)于2004年所提出的一种新型的数字集群通信协议，具有很好的发展前途。本文的研究重点分析了数字对讲机系统的发展现状及前景,并对DMR中物理层的4FSK调制解调部分用MATLAB进行了仿真实现。并将其通过高斯白噪声信道，分析了该系统的性能。统计计算了该实现方案的误码率,给出了程序产生的一些必要的图表。

关键词：DMR；4FSK；调制；解调

1.引言

人类最早使用的无线移动通信设备即为无线电对讲机。美国摩托罗拉公司于1936年研制出了第一台移动无线电通信产品---“巡普牌”调幅车用无线电接收机，在1940年又为美国陆军通信兵研制出了第一台手持式双向无线电调幅对讲机。经过长期的发展，现在对讲机的技术已经相当成熟，应用也十分普遍，已从专业化领域走向普通消费，从军用扩展到民用[1]。

无线电对讲机是移动通信中的一个重要分支。它是一种无线的可在移动中使用的一点对多点进行通信的终端设备，可使许多人同时彼此交流，使许多人能同时听到同一个人说话，但是在同一时刻只能有一个人讲话。这种通信方式的特点为:即时沟通、一呼百应、经济实用、运营成本低、设备体积小、使用方便，组网简便、适应性强、不耗费通话费用，同时还具有组呼通播、系统呼叫、机密呼叫等功能[2]。其作用在处理紧急突发事件中，在进行调度指挥中等是其它通信工具所不可比拟的。无线电对讲机和其它无线通信工具的市场定位各不相同，难以互相取代，还将长期使用下去。

在模拟对讲机通信中，不需要传送任何形式的信令，只要将各对讲机移动台调谐到同一频率，都可以随时以“按下讲话”(PTT)的方式来通话，并能随时接收到其他任何对讲机移动台发送的信息。如今，模拟对讲机仍然占据绝大部分的市场，但是由于数字通信可以提供更丰富的业务种类，更好的业务质量、必威体育官网网址特性和连接性，以及更高的频谱效率，因此数字对讲机的研究、生产和使用是与时俱进的，符合信息化、数字化发展的必然趋势。DMR(DigitalMobileRadio，数字移动无线电)协议是欧洲电信标准协会(ETSI)于2004年所提出的一种新型的数字集群通信协议，具有很好的发展前途。

相比于模拟对讲机，数字对讲机有许多特点[3]：

(1)、频谱利用率高。与蜂窝数字技术相似，数字对讲机可以在一条指定的信道上装载更多用户，提高了频谱的利用率，解决了频率拥挤的问题，具有长远的意义。

(2)提高了话音质量。和模拟对讲机相比，数字通信技术拥有系统内错误校正的功能，可以在更广泛的信号环境中，更好地保证语音音频的质量，其接收到的音频噪音更少，话音质量更高。

(3)提高和改进语音和数据的集成，改变了控制信号随通讯距离增加而降低的弱点。数字对讲机可以提供更好的数据处理及界面功能，使更多的数据应用可以被集成到同一个双向无线通讯基站结构中，对语音和数据服务集成更完善与方便。

这三大特点使数字对讲机成为未来对讲机技术发展的必然趋势。

本论文将重点研究数字对讲机DMR射频处理模块中调制解调的技术及分析其性能，并

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用软件加以实现。所依据的为ETSI规定的DMR标准中的有关4FSK调制解调的参数及方案[4]。

2.DMR系统介绍及软件实现方案设计

按照功能上的划分可将数字对讲机分为以下几个组成部分:语音信号的采集模块、语音信号处理模块、控制模块、无线传输模块以及语音信号输出模块[5]。

语音处理电路主要负责对原始模拟语音信号的检测和采集,通常的设备是麦克风。

语音信号处理模块负责对模拟语音信号进行数字采样、编/译码、数据压缩、加/解密、滤波去噪等工作。

微处理器主要负责运算、数据的控制、软件流程的控制,主要由拥有中央处理器功能的微处理器来担任,通常可选用DSP或单片机来实现。

微处理器发送数据发送数据射频处理电路控制线控制线接收数据接收数据液晶显示射频处理电路主要负责信号的调制/解调、发送/接收功能,主要由专用的无线信号射频芯片来完成[5]。

微处理器

发送数据

发送数据

射频处理电路

控制线

控制线

接收数据

接收数据

液晶显示

前置放大器

语处理电路

放大器

控制键盘

图1数字对讲机系统结构图[5]

2.1DMR中物理层概述

CRC解码FFC前向纠错解交织提取同步码4FSK解调

CRC解码

FFC前向纠错

解交织

提取同步码

4FSK解调

附加CRC校验位

FFC解码

交织

插入同步编码

4FSK调制

信道

图