移动通信实习报告

移动通信的两大领域分别为公众移动通信和专网移动通信。众所周知，公众移动通信已经由早起的模拟的大哥大发展到现在的4G移动通信，而专网移动通信则以某些特定领域的应用或垂直的行业应用为主，包括对讲机、集群通信系统和无中心通信系统三大类。我们主要研究的就是其中的对讲机通信系统。

1940年由高尔文公司制造的“步话机”是最早投入使用的无线对讲机，二战后无线对讲机迅速投入商用。我国于1989年开始引进模拟集群系统，1990年投入使用，1993年已得到了较快的发展。目前国际上比较成熟的技术标准主要包括DMR、P25、TETRA和MPT1327。

传统的模拟对讲机有很多的弊端比如频谱利用率低，易受干扰，保密性差，因此推动传统模拟通信设备数字化已经是一个全球化的趋势。和模拟对讲机相比，数字对讲机具有很多优良的特点，比如即时通信、经济实用、使用方便以及无需通信费等优点，因此数字对讲机广泛应用在民用、紧急事件处理等方面。

DMR数字对讲机标准采用的是双时隙的TDMA技术，虽然信道间隔12．5kHz是无中心和dPMR的一倍，但由于它是双时隙结构，可以更好的实现双工通信，另外双时隙结构还可以实现数话同传。DMR传输速率是9．6kb／s，更高的传输速率可以在相同的时间内传输更多数据。

DMR数字对讲机协议：

1. DMR(Digital Mobile Radio)数字对讲机协议是ETSI(欧洲通信标准协会)为了满足欧洲各国的中低端专业以及商业用户对移动通信的需要于2005年设计、制定的开放性标准。

DMR是严格按照简化的OSl分层模型设计的，自下而上分为三层：物理层、数据链路层和呼叫控制层。

2. 时隙结构。下图是2时隙的TDMA结构。MS TX表示上行信道，BS TX表示下行信道。

图中TDMA物理信道的两个时隙分别标示为信道“1”和信道“2”，每个时隙为30ms，其中27.5ms为有效信息，另外剩余的2.5ms在有效信息左右两边分别有1.25ms。在上行信道“MS TX”上这2.5ms是保护间隔，在下行信道“BS TX”上这2.5ms是CACH信道。这两个时隙可以同时传输，实现双工通信。

3. 帧结构。DMR协议有两种帧结构，分别为语音突发帧结构和数据突发帧结构。其中语音突发帧结构的主要作用是承载语音信息，数据突发帧结构的主要作用是承载控制信令和数据信息。DMR协议中还有语音超帧的概念，语音超帧由六个语音突发组成，是语音发送的最小单元。

4. 信令。

5. 同步码。同步码对于数字通信系统来说至关重要。帧同步码是具有帧同步能力的码字，在数字通信系统中数字信号是分帧传送的，接收端必须按每一个码字的起止位置进行译码。DMR协议实现帧同步的方式是通过插入特殊的码组，即帧同步码。在DMR协议中的帧同步码主要有以下五种：

（1） 基站语音同步码

（2） 基站数据同步码

（3） 移动台语音同步码

（4） 移动台数据同步码

（5） 反向信道同步码

DMR的这五种帧同步码都是48bits，区别是二进制码不一样，语音码用于语音信号的同步，数据同步码用于数据信号的同步，反向信道同步码用于反向信道的同步。

DMR协议中的同步码不仅能够区分出信息来源是基站还是移动台，也能够判断信号是语音帧还是数据帧。

6. 色码

7. 呼叫流程。DMR的基本通信模式有直通模式、转发模式和集群模式，三种模式中直通模式是DMR协议最基本的通信模式，其他两种模式是它的扩展。在直通模式下，两个移动终端之间的通话流程如下：

㈠移动终端A的呼叫流程：

①首先移动终端A向移动终端B发送呼叫请求CSBK信令；

②等待终端B回应；

③如果移动终端B回应，就转到④，否则转到②；

④发送语音头LC信令，通知终端B通话开始；

⑤以语音超帧的形式发送语音信息，双方开始通话；

⑥语音通话结束，向终端B发送语音终止LC信令；

⑦进入待机状态。

㈡移动终端B的呼叫流程：

①收到移动终端A的呼叫请求信令，判断呼叫地址是否与自己的D匹配，如果匹配就转入下一步，否则转入⑥；

②发送应答CSBK信令；

③接收语音头LC，打开麦克风；

④接收语音信息，双方开始通话；

⑤通话过程中，如果收到语音终止LC就转入下一步，否则继续语音通话；

⑥进入待机状态。

8 地址编码。每个移动终端都有的一个固定ID，这个地址ID是区分不同终端的最重要的信息。在DMR协议中，每个DMR移动终端的地址ID是一个七位十进制数，即从“0000000”到“9999999”。在对讲机系统中会将这七位十进制数转化为二进制的ID。

信道编码。在通信系统中，有效性和可靠性是两个重要的性质，有效性就是要求系统高效率地传输信息，即又“多”又“快”。可靠性是要求系统可靠地传输信息，即又“准”又“好”。但是有效性和可靠性这两个要求指标通常是不可兼得的，合适的信道编码可以尽可能小地增加系统的冗余度而达到可靠性的标准。DMR数字对讲机协议中使用了很多的检错纠错码来提升系统的性能。

DMR对讲机的实现：基于DMR协议的数字对讲机的实现方案目前有两种比较成熟的方案。

方案一：

语音编码芯片使用CML公司MX61 8芯片，基带调制芯片则使用MX7041

芯片进行4FSK调制，微控制器处理芯片使用ARM，射频模块通过分立元件进行搭建。

方案二：语音编解码以及基带的4FSK调制通过软件编程实现，微控制器处理芯片我们依然采用ARM，射频模块通过分立元件搭建。

两种方案各有优劣，其中第一种方案相对而言实现起来比较简单而第二种方案比较灵活。

感想和收获：

在通信系统课程设计中，我们小组三个成员一起讨论选定了课题即DMR数字对讲机协议的研究与实现，并进行了资料查找工作。从万方、维普数据库中查找到了几篇与研究课题相关的论文还有资料并一起进行了阅读和分析。在此之后我们小组成员进行了合理分工，每个人负责不同的方面，一起完成了课题的研究。在讨论研究的过程中，我们逐渐对DMR协议有了比较深入的了解，尤其是DMR协议的时隙结构、帧结构、呼叫流程和信道编码等方面。

在我们相互讨论相互交流的过程中我们交换的各自的想法，也能够顺利的沟通想法，我们从中学习到了合作的重要性，一件任务需要每个人都承担一小部分每个人之间想法的交流才可以。

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