一种适用于dmr的快速接收数据和匹配滤波的方法
【专利摘要】本发明公开了一种适用于DMR的快速接收数据和匹配滤波的方法，包括如下步骤：首先，AD采样2304个数据放到一个384*6的环形数组中；然后，每次取连续的4组384个数据，将这些数据通过一个事先设计好的平方根升余弦滤波器，卷积运算后先赋值给一个中间变量，再将卷积之后的数据进行移位操作，得到最终的匹配输出。本发明能够快速处理连续AD采集的数据，快速进行匹配滤波，滤除系统噪声，有利于系统快速锁定同步码，从而更加快速准确地恢复数据。
【专利说明】—种适用于DMR的快速接收数据和匹配滤波的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于数字移动通信系统领域，特别涉及了一种适用于DMR的快速接收数据和匹配滤波的方法。
【背景技术】
[0002]专用无线通信系统(对讲机)是使用较早的指挥方式，它是一种用于集团调度指挥通信的移动通信系统，直到现在还有很广泛的应用。作为无线通信的一个重要分支，该系统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，它是资源共享的载体，除了具备普通无线通信的语音功能以外，还强调群组呼叫、快速接续等指挥调度功能。在政府、物流、调度指挥机构发挥着至关重要的作用。
[0003]目前，市场上存在着大量模拟对讲机，你可以经常在餐馆、医院等场所看到模拟对讲机的使用。随着无线电通信技术的发展，人们对无线通信质量要求的提高以及频谱资源的日益缺乏，加之专用无线通信系统对政府、物流、调度指挥机构等特殊用户群体的影响越来越大，他们对于通信网络的接续时间、可靠性和安全性的要求不断提高，模拟专用无线通信系统已经远远不能满足社会的需求，为了满足用户更高的要求，需要对模拟对讲机进行数字化。
[0004]数字专用无线通信系统有很多优点:第一，数字对讲机系统可以更高效地利用无线电频谱资源。比如传统模拟对讲机每个信道需要12.5kHz或则25kHz的信道带宽，而现有的数字对讲机只需要6.25kHz的信道带宽，这样信道容量就提高了 2至4倍，有效地提高频谱利用率。第二，数字对讲机系统可以提供话音和丰富的数据业务，而传统的模拟对机只能提供简单的话音业务。数字对讲机提供的数据业务包括有短消息、图片、地理位置信息等，这些都极大地丰富了对讲机的应用，更好地满足了实际用户的需求。第三，数字对讲机能够在更大的范围内提供清晰的话音，由于数字通信技术拥有系统内错误校正功能，和模拟对讲机相比，可以在一个范围更广泛的信号环境中，实现更好的语音音频质量，其接收到的音频噪音会更少些，声音也更清晰。第四，数字对讲机还可以提高和改进语音和数据集成，改变控制信号随通讯距离增加而降低的弱点。与类似集成模拟的语音及数据系统相比，数字对讲机可以提供更好的数据处理及界面功能，从而使更多的数据应用可以被集成到同一个双向无线通信基站结构中，使语音和数据服务集成更完善、更方便。
[0005]这几大特点决定了数字对讲机将成为未来对讲机发展的趋势。2004年，欧洲电信标准协会(ETSI)提出新型数字集群通信系统，即DMR(Digital Mobile Rad1)系统。DMR第一阶段是对讲机模式，它与现有的模拟对讲机有类似的地方，容易从模拟对讲机过渡到数字对讲机，且成本较低。在数字对讲机通信系统中，涉及到基带调制发送和接收解调，如何快速的接收数据和解调恢复数据成为值得研究的课题。
[0006]纵观目前的匹配滤波方法，只是将滤波器设计成和发送端成型滤波器系数相同的平方根升余弦滤波器，其运算量大，并且耗时长，对DSP的处理器要求高。
【发明内容】
[0007]为了解决上述【背景技术】中存在的问题，本发明旨在提供一种适用于DMR的快速接收数据和匹配滤波的方法，能够快速有效地从AD取数据并进行匹配滤波。
[0008]为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为:
一种适用于DMR的快速接收数据和匹配滤波的方法，其特征在于:包含以下步骤:
(1)在数据空间申请一个长度为384*6的环形数组DATA[2304]，它包含6个缓存区，每个缓存区的长度为384，且按照顺时针或逆时针顺序分别定义第0/1/2/3/4/5个缓存区，分别用来存放匹配滤波的输入值；
(2)定义一个标识变量P,表示指向有效数据的起始位置，P=O,I, 2，3，4, 5,表示该编号对应缓存区的起始位置；定义一个采样标识变量Q，初始值为O ;
(3)AD采样，并将采集到的数据依次存放在DATA[2304]中从P指向的缓存区开始的连续的缓存区中，且每当AD采样384个数据，Q就加I，直至采样标识变量Q为4时，此时共采样1536个数据；
(4)申请一个临时数组DATA_TEMP[1536]，初始值为0，用于暂时存放DATA[2304]中从P指向的缓存区开始的连续4个缓存区中的1536个数据；
(5 )将DATA_TEMP [1536]中最小的数字量的值赋给一个变量ADjnin，然后将DATA_TEMP[1536]中的每个数据都减去ADjnin的值，得到新的DATA_TEMP[1536]；
(6)申请一个数组FILTER[n+l]，用于存放匹配滤波器的系数，所述匹配滤波器的阶数为η，η > 8且η为偶数，则该匹配滤波器有η+1个系数，把所有系数偏置到正数域后保留第一个、最后一个和中间一个系数的值，其他系数的值均置O ;
(7)申请一个数组DATA_0UT[1536]，用来存放匹配滤波的输出值，初始值为0，同时定义一个临时变量DATA_NUM，初始值为O ;
(8)将步骤(6)得到的新的DATA_TEMP[1536]与FILTER [η+1]进行卷积运算，结果首先放在临时变量DATA_NUM里，然后右移11位，再将结果赋给DATA_0UT [1536]，这就完成了一次匹配滤波；
(9)如果此次匹配滤波后的数据未取得同步，就将采样标识变量Q减1，标识变量P加一后模6，然后转向步骤(10);如果此次匹配滤波后的数据取得同步，则标识变量P不变，采样标识变量Q赋值为-2，然后转向步骤(10)；
(1 )直至采样标识变量Q为4时，返回步骤(4 )。
[0009]其中，步骤(6)中匹配滤波器的阶数为16。匹配滤波器为与发送端成型滤波器相同的平方根升余弦滤波器。
[0010]其中，上述AD采样的分辨率为12。步骤(I)中所述环形数组DATA [2304]中所有元素的值均为0-4095之间的数字量。
[0011]采用上述技术方案带来的有益效果:
本发明采用的方法能够快速处理连续AD采集的数据，快速进行匹配滤波，滤除系统噪声，有利于系统快速锁定同步码，从而更加快速准确地恢复数据。并且，一旦找到同步之后，就可以选择合适的数据进行匹配滤波处理，从而节约了处理时间和运算空间。另外，环形数组的使用能够有效避免数据的重叠和覆盖，实用性较好。【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为本发明环形缓存区示意图。
[0013]图2为环形缓存区中从P=O开始、Q=3时的有效数据区示意图。
[0014]图3环形缓存区中从P=3开始、Q=4时的有效数据区示意图。
[0015]图4为环形缓存区在P=3、Q=4时的数据搬移流程图。
[0016]图5为本发明的流程图。
【具体实施方式】
[0017]以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。
[0018]DMR系统是一种使用ZSP540作为协处理器的专业数字移动无线通信系统。
[0019]在数据空间申请一个长度为384*6的环形数组DATA [2304]，它包含6个缓存区，用来存放匹配滤波的输入值，定义一个标识变量P，初始值设为0，P在0/1/2/3/4/5这6个数之间循环变化，表示分别指向这6个长度为384的缓存区的起始位置，如图1所示。定义一个采样标识变量Q，表示AD采样384个数据的次数，初始值为0，每当AD采样了 384个数据，Q就加I。
[0020]首先，初始化环形数组DATA[2304]，并将P、Q均置为O。刚开始采集数据时，缓存区内并无有效数据，当AD采样时，先向环形数组DATA[2304]的第一个缓存区写数据，当第一个缓存区内写满数据时，将Q加1，然后从环形数组DATA[2304]的第二个缓存区开始写数据，第二个缓存区写满后写第三个缓存区，当第三个缓存区写满后，Q=3，如图2所示。
[0021]本实施例以P=3为例，依次写满环形数组DATA[2304]的四个缓存区，此时Q=4，如图3所示。从环形数组DATA[2304]中将四组有效数据搬移到DATA_TEMP[1536]内，如图4所示。
[0022]接着，定义一个变量ADjnin，将DATA_TEMP [1536]中最小的数字量赋值给AD_min，然后将1536个数据每个都减去AD_min的值，得到新的数组DATA_TEMP I [1536] 0申请一个数组FILTER[17]，存放16阶匹配滤波器的系数，为了对抗码间串扰，将16阶匹配滤波器设计成和发送端成型滤波器相同的平方根升余弦滤波器，把所有的系数偏置到正数域，保留17个系数里第I个,第9个和第17个系数的值,其他系数的值均为O。申请一个数组DATA_0UT[1536]，用来存放匹配滤波的输出值，初始值为0，同时定义个一个32位的临时变量DATA_NUM，初始值为O。将DATA_TEMP1 [1536]与FILTER [17]进行卷积运算，得到的结果首先放在临时变量DATA_NUM里，然后右移11位，再将结果赋给DATA_0UT [1536]，这就完成了一次匹配滤波。如果此次匹配滤波后的数据不能取得同步码，就将Q减1，标记P加一并模6，即Q=3，P=4,然后重新开始AD采样，然后重新开始AD采样，当Q=4时停止AD采样，仅采了一组384个数据，存放在第2缓存区，此时有效数据为从P=4开始的连续4个缓存区中的数据，将这些有效数据存入DATA_TEMP [1536]，再次进行匹配滤波。如果此次匹配滤波后的数据找到同步码，就将Q赋值为_2，P不变，重新开始匹配滤波。整个过程如图5所示。
[0023]AD采样一旦开始，除非程序中断，否则一直采样数据，AD采样384个数据需要10ms，而一次匹配滤波的处理在1ms之内完成。
[0024]按照上述实施步骤，可以快速连续的接收射频接收电路向AD输送的数据并进行匹配滤波，在本发明中，环形缓冲区的使用，能够有效避免数据的重叠和覆盖，实用性较好。[0025]本实施例可以应用于DMR标准数字对讲机无线专用网络通信中，也可以应用于其他数字对讲机应用的系统。
[0026]以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。
【权利要求】
1.一种适用于DMR的快速接收数据和匹配滤波的方法，其特征在于:包含以下步骤: (1)在数据空间申请一个长度为384*6的环形数组DATA[2304]，它包含6个缓存区，每个缓存区的长度为384，且按照顺时针或逆时针顺序分别定义第0/1/2/3/4/5个缓存区，分别用来存放匹配滤波的输入值； (2)定义一个标识变量P,表示指向有效数据的起始位置，P=O,I, 2，3，4, 5,表示该编号对应缓存区的起始位置；定义一个采样标识变量Q，初始值为O ; (3)AD采样，并将采集到的数据依次存放在DATA[2304]中从P指向的缓存区开始的连续的缓存区中，且每当AD采样384个数据，Q就加I,直至采样标识变量Q为4，此时共采集T 1536个数据； (4)申请一个临时数组DATA_TEMP[1536]，初始值为0，用于暂时存放DATA[2304]中从P指向的缓存区开始的连续4个缓存区中的1536个数据； (5 )将DATA_TEMP [1536]中最小的数字量的值赋给一个变量ADjnin，然后将DATA_TEMP[1536]中的每个数据都减去ADjnin的值，得到新的DATA_TEMP[1536]； (6)申请一个数组FILTER[n+l]，用于存放匹配滤波器的系数，所述匹配滤波器的阶数为η，η > 8且η为偶数，则该匹配滤波器有η+1个系数，把所有系数偏置到正数域后保留第一个、最后一个和中间一个系数的值，其他系数的值均置O ; (7)申请一个数组DATA_OUT[1536]，用来存放匹配滤波的输出值，初始值为0，同时定义一个临时变量DATA_NUM，初始值为O ; (8)将步骤(6)得到的新的DATA_TEMP[1536]与FILTER [η+1]进行卷积运算，结果首先放在临时变量DATA_NUM里，然后右移11位，再将结果赋给DATA_OUT [1536]，这就完成了一次匹配滤波； (9)如果此次匹配滤波后的数据未取得同步，就将采样标识变量Q减1，标识变量P加一后模6，然后转向步骤(10);如果此次匹配滤波后的数据取得同步，则标识变量P不变，采样标识变量Q赋值为-2，然后转向步骤(10)； (1 )直至采样标识变量Q为4时，返回步骤(4 )。
2.根据权利要求1所述一种适用于DMR的快速接收数据和匹配滤波的方法，其特征在于:步骤(6)中匹配滤波器的阶数为16。
3.根据权利要求1或2所述一种适用于DMR的快速接收数据和匹配滤波的方法，其特征在于:所述匹配滤波器为与发送端成型滤波器相同的平方根升余弦滤波器。
4.根据权利要求1所述一种适用于DMR的快速接收数据和匹配滤波的方法，其特征在于:所述AD米样的分辨率为12。
5.根据权利要求4所述一种适用于DMR的快速接收数据和匹配滤波的方法，其特征在于:步骤(I)中所述环形数组DATA[2304]中所有元素的值均为0-4095之间的数字量。
【文档编号】H04B1/40GK104038247SQ201410269295
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年6月17日 优先权日:2014年6月17日
【发明者】曹婷婷, 杨素静, 杨震, 黄金伟, 韦祥云, 王斌, 毛宏斌, 何贵翔 申请人:无锡交大联云科技有限公司