一种数字对讲机以及用于降低对讲机误码率的方法

摘要

本发明公开了一种数字对讲机以及用于降低对讲机误码率的方法，针对现有技术采用固定直流分量的缺陷，分别对三种不同类型的解调后的数据进行动态直流分量调整，进而实现动态幅值调整。数字对讲机包括硬件解调模块，直流分量调整模块，解码模块。所述直流分量调整模块针对未接收到消息帧中帧同步码组FS1之前的接收帧；接收到帧同步码组FS1之后且未接收到语音帧的帧同步码组FS2之前的接收帧；接收到语音帧的帧同步码组FS2之后的接收帧，分别选择可靠的中段数据求均值来确定直流分量，对接收数据点减去新直流分量后发送给解码模块进行解码。本发明可有效提高解码时的正确度，降低误码率。

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种数字对讲机以及用于降低对讲 机误码率的方法。

背景技术

对讲机因具有通信即时性和通话免费的特点，广泛应用于多个行业及领 域。随着数字化的发展，模拟对讲机正逐步被数字对讲机取代，对讲机的通 话质量和信道利用率在数字化后都得到很大的提高。数字对讲机作为特殊通 信领域的通信方式，得到许多厂商的重视，提出了多种通信模式，包括DPMR、 DMR、iDEN、TETRA等标准。与GSM等公共通信网络不同，在大多数情况 下对讲机通信无需基站转发，可直接实现端到端的实时通信。由于对讲机通 信的空口是异步传输模式，如何保证数据可靠的接收解码是各个对讲机厂商 都需要解决的问题。

对全球数字对讲技术与市场的跟踪调查表明，2008年到2013年是对讲 技术由模拟转为数字的变更期。在这一阶段大部分市场将会转向低成本的数 字对讲技术，而DPMR(Digital Private Mobile Radio)是当今公认的商业对讲 最佳解决方案。它将代替模拟对讲机终端被应用于各种领域，实现短距离通 话、数据传输等功能。由于数字对讲机使用的是4FSK调制解调技术，数字 对讲机终端在接收时通过直流分量调节信号，接收端需要根据接收波形的直 流分量动态地调整。

例如，采用4FSK调制解调技术的DPMR数字对讲机，其接收端的判决 门限、直流分量、幅值都是固定的。现有4FSK(4级频移键控，Four-leval  Frequency Shift Keying)解调端(即接收端)，采用固定的判决门限、固定的 直流分量来进行调制解调，但是从空口接收到的信号经过硬件接收机解调后 会因为环境、器件老化等原因而发生变化，因而解码时通过固定的判决门限、 固定的直流分量、固定的幅值就无法做到正确地解码，进而造成信号解码误 码率高。

因此，在数字对讲机技术中，如何降低对讲机接收端的信号误码率则成 为需要解决的一个问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种数字对讲机以及用于降低对 讲机误码率的方法，解决如何降低数字对讲机误码率的问题。

为了解决上述问题，本发明提出了一种用于降低对讲机误码率的方法， 包括：

对讲机针对依时序接收的不同类型的接收帧，在每一类接收帧中选取一 段数据取均值后作为该接收帧的直流分量；

对该接收帧的所有数据点减去直流分量后，进行解码处理。

其中，所述依时序接收的不同类型的接收帧包括：未接收到消息帧中帧 同步码组FS1之前的接收帧；接收到帧同步码组FS1之后且未接收到语音帧 的帧同步码组FS2之前的接收帧；接收到语音帧的帧同步码组FS2之后的接 收帧。

进一步地，对未接收到FS1之前的接收帧进行直流分量调整的方式为：

截取所接收的当前接收帧中的中段数据，获取中段数据的最大值和最小 值，并对两者进行平均得到一个中间值，将该中间值作为新的直流分量A。

进一步地，对接收到帧同步码组FS1之后且没有接收到语音帧的帧同步 码组FS2之前的接收帧进行直流分量调整的方式为：

对FS1之前的前导码中的中段数据求平均，获得新的直流分量B。

进一步地，对接收到语音帧的帧同步码组FS2之后的接收帧进行直流分 量调整的方式为：

通过对FS2数据本身开始部分包含的一段正弦波幅值的求均值来确定语 音帧的直流分量C。

所述方法进一步包括：在进行了动态去除接收帧波形的直流分量的处理 后，可根据接收波形的幅值确定固定的判决门限。

本发明还提供一种数字对讲机，包括：连接于解码器之前的直流分量调 整模块，

所述直流分量调整模块，用于对需要解码器解码的接收帧进行动态地直 流分量调整。

其中，所述直流分量调整模块包括：帧类型判断单元，未接收到FS1之 前的接收帧直流分量调整单元，消息帧直流分量调整单元，语音帧直流分量 调整单元，

帧类型判断单元，用于判断接收帧的类型，根据不同接收帧类型选择对 应的直流分量调整单元；

未接收到FS1之前的接收帧直流分量调整单元，用于对未接收到帧同步 码组FS1之前的接收帧进行直流分量调整，具体方式为：截取所接收的当前 接收帧中的中段数据，获取中段数据的最大值和最小值，并对两者进行平均 得到一个中间值，将该中间值作为新的直流分量，对接收帧的数据点做减去 直流分量的处理；

消息帧直流分量调整单元，用于对接收到帧同步码组FS1之后且没有接 收到语音帧的帧同步码组FS2之前的接收帧进行直流分量调整，具体方式为： 对FS1之前的前导码中取不容易出现坏值的中段数据求平均，来获得新的直 流分量，对接收帧的数据点做减去直流分量的处理；

语音帧直流分量调整单元，用于对接收到语音帧的帧同步码组FS2之后 的接收帧进行直流分量调整，具体方式为：通过对FS2数据本身开始部分包 含的一段正弦波幅值的求均值来确定语音帧的直流分量，对接收帧的数据点 做减去直流分量的处理。

本发明还提供一种直流分量调整模块，用于对数字对讲机的接收信号进 行直流分量调整，该直流分量调整模块包括：帧类型判断单元，未接收到FS1 之前的接收帧直流分量调整单元，消息帧直流分量调整单元，语音帧直流分 量调整单元；其中：

帧类型判断单元，用于判断接收帧的类型，根据不同接收帧类型选择对 应的直流分量调整单元；

未接收到FS1之前的接收帧直流分量调整单元，用于对未接收到帧同步 码组FS1之前的接收帧进行直流分量调整，具体方式为：截取所接收的当前 接收帧中的中段数据，获取中段数据的最大值和最小值，并对两者进行平均 得到一个中间值，将该中间值作为新的直流分量，对接收帧的数据点做减去 直流分量的处理；

消息帧直流分量调整单元，用于对接收到帧同步码组FS1之后且没有接 收到语音帧的帧同步码组FS2之前的接收帧进行直流分量调整，具体方式为： 对FS1之前的前导码中可取不容易出现坏值的中段数据求平均，来获得新的 直流分量，对接收帧的数据点做减去直流分量的处理；

语音帧直流分量调整单元，用于对接收到语音帧的帧同步码组FS2之后 的接收帧进行直流分量调整，具体方式为：通过对FS2数据本身开始部分包 含的一段正弦波幅值的求均值来确定语音帧的直流分量，对接收帧的数据点 做减去直流分量的处理。

其中，消息帧直流分量调整单元，利用前导码中的一个0X5F正弦波确 定直流分量；语音帧直流分量调整单元，利用FS2中的一个0X5F正弦波确 定直流分量。

本发明的数字对讲机以及用于降低对讲机误码率的方法，相对于传统的 采用固定值对信号进行解释判定的方法，动态确定直流分量，可实现动态调 整幅值，可以有效地避免固定值判决导致的误差，进而可以有效地对信号进 行分析判决，从而不易导致误码，最终降低了解码的误码率。

附图说明

图1是DPMR标准的数字对讲机的空口数据结构示意图；

图2是DPMR标准的数字对讲机的消息帧结构示意图；

图3是DPMR标准的数字对讲机的语音帧结构示意图；

图4是DPMR标准的数字对讲机的直流分量调整的接收帧时序示意图；

图5是DPMR标准的数字对讲机的直流分量调整的整体流程图；

图6是DPMR标准的数字对讲机的对未找到FS1的接收帧进行直流分量 调整的流程图；

图7是DPMR标准的数字对讲机的对找到FS1且未找到FS2的接收帧进 行直流分量调整的流程图；

图8是DPMR标准的数字对讲机的对找到FS2之后的接收帧进行直流分 量调整的流程图；

图9是DPMR标准的数字对讲机的结构示意图；

图10是DPMR标准的数字对讲机的直流分量调整模块的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图对本发明 作进一步地详细说明。

本发明针对现有技术因采用固定值对信号进行解释判定所存在的误码率 高等问题，通过采用固定的判决门限、动态的直流分量来调节信号幅值，可 最大限度地减少所接收信号的误码率，增强数字对讲机的通信质量。动态调 整幅值可以有效地避免固定值判决导致的误差，进而可以有效地对信号进行 分析判决，而不容易导致误码，最终降低了解码的误码率。

在DPMR标准的数字对讲机协议的模式一中，所定义的语音相关的信息 结构，包括消息帧和语音帧两种，因此，空口中语音信息和非语音信息都是 由这2大类帧结构组合而成。如图1所示，给出了一种消息帧和语音帧组合 而成的连续发送的语音信息结构图。其中，H表示头帧，中间部分的SF是语 音帧的组合，最后的E是尾帧。在组合成空口信息时，必须采用先是头帧H， 中间是语音帧SF的组合，最后是尾帧E的信息结构方式。所述头帧H和尾 帧E是消息帧。

如图2所示，进一步给出了消息帧的帧结构示意图，在消息帧MF(message  frame)中，包括一个帧同步码组FS1，在FS1之前，还包括一个前导码P， 前导码内容为9个0X5F，其中0X5F本身就是一个正弦波。

如图3所示，进一步给出了语音帧的帧结构，语音帧是超级帧SF(supper  frame)，包括4个有效载荷帧(payload)，在第一个有效载荷帧和第三个有效 载荷帧中分别包括一个帧同步码组FS2。在FS2中包括的内容为0X7D，0XF7， 0X5F；由此可知FS2中包含0X5F，即包含一个正弦波。

基于图2的消息帧和图3所示的语音帧，可以组合成DPMR标准的数字 对讲机协议下的包含语音信息及数据信息的空口消息。

由于接收端在进行模拟数字(AD)变换之前有电平抬高电路，所以采样 进来的数据有一直流分量。在进行滤波之前要对数据进行进一步的处理，需 要去掉此直流分量的影响。由于该直流分量的值不固定，可能会随着接收波 形的变化而变化，因而现有的采用将所有接收帧减去一固定值的方法并不可 靠。

为最终降低数字对讲机接收端解码的误码率，本发明需要对接收信号中 的直流分量进行动态判断。如图4所示，给出了按照时序对不同类型接收帧 进行直流分量调整的示意图，数字对讲机终端接收环节需要针对3类情况分 别作处理：

(1)接收到消息帧的帧同步码组FS1之前；

(2)接收到FS1之后且没有接收到语音帧的帧同步码组FS2之前；

(3)接收到语音帧的帧同步码组FS2之后。

其中，图4中第一个数据块下面的“一帧数据”是指数字对讲机终端自 己一次接收解调后的数据帧(用户自定义的，可以是24比特、48比特等)， 但不是DPMR数字对讲机协议模式一中的帧结构中的帧概念(此帧结构中数 据长度有384比特等)。

如图5所示，给出了数字对讲机接收时动态调整直流分量的具体流程图。

首先，初始化直流分量值，接收解调后的数据；

判断所接收数据中是否能找到用于消息帧同步的帧同步码组FS1：

若未找到FS1，则截取所接收的当前接收帧中的中段数据，获取中段数 据的最大值和最小值，并对两者进行平均得到一个中间值，将该中间值作为 新的直流分量A；将接收到的所有数据点减去直流分量A得到新的数据点值；

若找到FS1，则通过FS1之前的前导码P得到新的直流分量B，并继续 判断是否找到FS2，若未找到FS2则将从前导码获得的直流分量B作为新的 直流分量，将接收到的所有数据点减去直流分量B得到新的数据点值；若找 到FS2，则通过FS2得到新的直流分量值C，将接收到的所有数据点减去直 流分量C得到新的数据点值；

在各个阶段分别确定出新的直流分量值，将当前接收帧的所有数据点减 去该动态获得的直流分量值，得到新的接收数据点后，对减去动态直流分量 处理后的接收数据点进行解码处理。

其中，对于接收到FS1之后且没有接收到语音帧的帧同步码组FS2之前， 可采用对FS1之前的前导码中可取不容易出现坏值的中段数据求平均，来获 得新的直流分量。

其中，若找到FS2，则通过FS2得到新的直流分量值，是通过对FS2数 据本身开始部分包含的一段正弦波幅值的求均值来确定语音帧的直流分量。

下面进一步地分别对所述3类情况进行详细说明。

如图6所示，给出了情况(1)：接收到消息帧的帧同步码组FS1之前的 具体处理流程。

对于未接收到FS1之前的接收帧，对于每一接收帧选取每帧中可靠性高 的(不容易出现坏值)的中段数据，基于所选取的中段数据找出其中的最大 值和最小值，利用所述最大值和最小值求平均得到一个中间值，作为新的直 流分量值A，将该接收帧的所有数据减去该新的直流分量值A即可将数据调 整到基本关于0对称。其中，所得的直流分量值A就是通过动态调整获得的 新的直流分量。直至FS1之前的数据点都处理完毕。

如图7所示，给出了情况(2)：接收到FS1之后且没有接收到语音帧的 帧同步码组FS2之前的具体流程

在找到同步码FS1后，要确保通话成功，必须正确解码出头帧(Header)， 所以要重新更新Header帧的直流分量，根据Header帧的帧结构(如图2所 示)，FS1之前的前导码P是正规的正弦波，有利于确定直流分量，前导码 中可取不容易出现坏值的中段数据求平均即可得到Header帧的直流分量B， 将该接收帧的所有数据减去该新的直流分量值B，直至接收到FS2之前的数 据点都处理完毕。这样可大大降低Header帧的误码率。

如图8所示，给出了情况(3)：接收到语音帧的帧同步码组FS2之后的 具体处理流程。

Header帧正确解码后，其后最重要的降低语音帧的误码率，由于信号是 不断波动的，重要的还是调整语音帧的直流分量。在接收到FS2之后，因为 FS2数据本身开始部分包含一段正弦波，可根据此段正弦波来确定语音帧的 直流分量。通过计算此段正弦波幅值的均值来确定语音帧的直流分量C。将 该接收帧的所有数据减去该新的直流分量值C，直至接收到下一FS2之前的 数据点都处理完毕。

以此类推，接收到下一FS2之后，可以继续得出新的直流分量值D，利 用该直流分量D对数据点进行处理。这样通过时序上对解调后数据的不同数 据段进行动态调整直流分量，可大大降低语音帧的误码率。

总体而言，本发明中对接收的解调后数据，针对不同阶段所接收的不同 类型接收帧，分别采用了对应的动态调整直流分量的方法，在对相应接收帧 进行解码前，通过扣除动态获得的直流分量，确保了接收数据波形的准确度， 从而保障了进行解码数据点的信号品质，可提高解码器解码的准确度，降低 误码率。在图4至图8中，针对未接收到FS1之前的接收帧，消息帧，语音 帧等不同的接收帧都给出了对应的调整直流分量的具体方案。所述消息帧和 语音帧包括多个接收帧。

进一步地，在进行了动态去除接收波形直流分量的处理后，可根据接收 波形的幅值确定固定的判决门限，从而不会受到接收数据波形波动的影响。 相对于用固定值对信号进行解释判定的方法，动态调整幅值可以有效地避免 固定值判决导致的误差，进而可以有效地对信号进行分析判决，而不容易导 致误码。最终，通过动态调整直流分量来动态调整幅值，降低接收信号解码 的误码率。

如图9所示，给出了一种数字对讲机的结构示意图，该数字对讲机中包 括连接于解码器之前的直流分量调整模块，所述直流分量调整模块用于对需 要解码器解码的接收帧进行动态的直流分量调整。所述数字对讲机还包括硬 件解调模块，将解调后的数据发送给直流分量调整模块，由直流分量调整模 块对解调后的数据进行直流分量的动态调整。

如图10所示，进一步给出了所述直流分量调整模块的具体结构示意图， 该直流分量调整模块，包括：

帧类型判断单元，用于判断接收帧的类型，根据不同接收帧类型选择对 应的直流分量调整单元。其中，所述接收帧类型可以分为3类，(1)未接收 到FS1之前的接收帧；(2)接收到帧同步码组FS1之后且没有接收到语音帧 的帧同步码组FS2之前的接收帧；(3)接收到语音帧的帧同步码组FS2之后 的接收帧。

其中，所述未接收到FS1之前的接收帧也属于消息帧，但用户可能没有 收到最初的位置，所以错过了FS1，对用户来说就是没有确定类型的帧。

相应的，对应3种类型接收帧的3种直流分量调整单元分别是：

未接收到FS1之前的接收帧直流分量调整单元，用于对未接收到FS1之 前的接收帧进行直流分量调整，具体方式为：截取所接收的当前接收帧中的 中段数据，获取中段数据的最大值和最小值，并对两者进行平均得到一个中 间值，将该中间值作为新的直流分量，对接收帧的数据点做减去直流分量的 处理；

消息帧直流分量调整单元，用于对接收到帧同步码组FS1之后且没有接 收到语音帧的帧同步码组FS2之前的接收帧进行直流分量调整，具体方式为： 对FS1之前的前导码中可取不容易出现坏值的中段数据求平均，来获得新的 直流分量，对接收帧的数据点做减去直流分量的处理。

语音帧直流分量调整单元，用于对接收到语音帧的帧同步码组FS2之后 的接收帧进行直流分量调整，具体方式为：通过对FS2数据本身开始部分包 含的一段正弦波幅值的求均值来确定语音帧的直流分量，对接收帧的数据点 做减去直流分量的处理。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域 的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则 之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求 范围之内。