（通信與信息系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)論文）數(shù)字移動(dòng)無(wú)線(xiàn)電dmr系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議的分析與仿真.pdf

摘要 數(shù)字通信技術(shù)以及數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的不斷成熟，推動(dòng)著專(zhuān)用移動(dòng)通信系統(tǒng) 向數(shù)字化方向發(fā)展。數(shù)字移動(dòng)無(wú)線(xiàn)電系統(tǒng)( d i o t a lm o b i l er a d i o ，d m r ) 系統(tǒng)是種 專(zhuān)用數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)。它是歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)( e t s i ) 在2 0 0 4 年提出的，并于 2 0 0 7 年進(jìn)行了完善。d m r 系統(tǒng)是在p m r ( p f i v a t em o b i l er a d i o ) 基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的， 且處于不斷完善階段。與已經(jīng)成熟的t e t r a 和i d e n 相比，d m r 具有成本低廉、 技術(shù)簡(jiǎn)單、并支持從模擬到數(shù)字的過(guò)渡等優(yōu)點(diǎn)。d m r 系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)與公眾電話(huà)網(wǎng) ( p s t n ) 、i p 網(wǎng)等相關(guān)設(shè)備互聯(lián)達(dá)到無(wú)障礙通信，并且系統(tǒng)中對(duì)d m r 聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的 限制最小化。d m r 系統(tǒng)無(wú)論是在國(guó)內(nèi)還是在國(guó)外都處在起步階段，受到生產(chǎn)商、 科研人員等的廣泛關(guān)注，具有良好的發(fā)展前景。 本文主要研究d m r 系統(tǒng)的轉(zhuǎn)發(fā)模式，首先介紹了基于d m r 系統(tǒng)的分層結(jié)構(gòu) 以及各層實(shí)現(xiàn)的主要功能，并詳細(xì)分析了基于d m r 協(xié)議第二階段的信道接入準(zhǔn)則 與接入過(guò)程；其次講述了d m r 聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的基本原理，包括協(xié)議結(jié)構(gòu)，信道模式以 及隨機(jī)接入過(guò)程和呼叫過(guò)程等；然后從基于d m r 協(xié)議第二階段的轉(zhuǎn)發(fā)模式的工作 方式、呼叫過(guò)程、信令的傳輸規(guī)程等幾個(gè)方面進(jìn)行了詳細(xì)分析。隨后本文從單基 站轉(zhuǎn)發(fā)和多基站轉(zhuǎn)發(fā)兩種場(chǎng)景分析了d m r 系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議仿真的實(shí)現(xiàn)流程，在c + + b u i l e r 6 0 開(kāi)發(fā)環(huán)境下，編寫(xiě)了符合d m r 轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議模式的語(yǔ)音呼叫控制程序，并 對(duì)d m r 協(xié)議性能進(jìn)行了分析與仿真。最后對(duì)全文做了簡(jiǎn)要總結(jié)。 關(guān)鍵詞：d m r 專(zhuān)用數(shù)字移動(dòng)通信聯(lián)網(wǎng)協(xié)議轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議性能分析 a b s t r a c t t h ec o n t i n u o u sm a t u r a t i o no fd i g i t a lt e l e c o m m u n i c a t i o n st e c h n o l o g ya n dd i g i t a l s i g n a lp r o c e s s i n gt e c h n o l o g y , p r o m o t e st h ed e d i c a t e dm o b i l ec o m m u n i c a t i o ns y s t e m st o d e v e l o p i nt h ed i r e c t i o no fd i g i t i z a t i o n e t s i ( e u r o p e a nt e l e c o ma s s o c i a t i o no f s t a n d a r d ) p r o p o s e dd i g i t a lm o b i l er a d i o ( d m r ) s t a n d a r d si n2 0 0 4a n dp e r f e c t e di t i n 2 0 0 7 d m rs y s t e m ，w h i c hi sd e v e l o p e do nt h eb a s i so fp m r ( p r i v a t em o b i l er a d i o ) a n d i n t h ep h a s eo fc e a s e l e s sp e r f e c t i o n ，i sad e d i c a t e dd i g i t a lm o b i l ec o m m u n i c a t i o n s y s t e m c o m p a r e dt ot h em a t u r e dt e t r aa n di d e n ，i th a st h ea d v a n t a g e so f l o w e rc o s t ， s i m p l e rt e c h n o l o g ya n ds u p p o r t sf r o ma n a l o gt od i g i t a lt r a n s i t i o n d m rs y s t e mc a n b e i n t e r c o n n e c t e dw i mp u b l i ct e l e p h o n en e t w o r k ( p s t n ) ，i pn e t w o r ka n do t h e rr e l a t e d e q u i p m e n t s a n da c h i e v e sb a r r i e r - f r e ec o m m u n i c a t i o n ，a n dr e s t r i c t i o n so nd m r i n t e r c o n n e c t i o np r o t o c a li sm i n i m i z e di nt h i ss y s t e m d m rs y s t e mi si nt h ee a r l ys t a g e b o ma th o m eo ra b r o a d ，a n dh a sa r a u s e dw h e t h e rm a n u f a c t u r e r so rs c i e n t i f i cr e s e a r c h p e r s o n n e l se x t e n s i v ec o n c e r n ，t h e r e f o r ei th a sg o o dp r o s p e c t s t h i sp a p e r , w h i c hm a i n l ys t u d i e st h er e p e a t e rm o d eo ft h ed m rs y s t e m ，f i s r t i n t r o d u c e st h el a y e r e ds t r u c t u r eb a s e do nt h ed m r s y s t e ma n dt h em a i nf u n c t i o n s r e a l i z e db ye a c hl a y e r , a n dg i v e sad e t a i l e da n a l y s i so ft h ec h a n n e la c c e s sp r i n c i p l e sa n d a c c e s sp r o c e s sb a s e do nt h es e c o n ds t a g eo fd m rp r o t o c o l ；s e c o n dd e s c r i b e st h e p r i n c i p l e so f t h ed m ri n t e r c o n n e c t i o np r o t o c a l ，i n c l u d i n gp r o t o c o la r c h i t e c t u r e ，c h a n n e l m o d e ，r a n d o ma c c e s sp r o c e s s ，c a l l i n gp r o c e d u r ea n ds oo n ；t h j r dc a r r i e so nd e t a i l e d r e a s e r c ho nt h eo p e r a t i o nm o d e ，c a l l i n gp r o c e d u r e ，s i g n a l i n gt r a n s m i s s i o np r o c e d u r ea n d o t h e rs e v e r a la s p e c t so ft h et r a n s f e rp a t t e mb a s e do nt h es e c o n ds t a g eo ft h ed m r p r o t o c 0 1 t h e nt h i sp a p e ra n a l y z e st h e r e a l i z a t i o np r o c e s so fs i m u l a t i o n , a n dw r i t e sa c o n t r o l l a y e r s o f t w a r ei na c c o r d a n c ew i mt h et r a n f e r p a t t e r n o ft h ed m r c o m m u n i c a t i o np r o t o c o li nt h ed e v e l o p m e n te n v i r o n m e n to fc + + b u i l e r6 0 ，t h e n s i m u l a t e sa n da n a l y z e st h ep e r f o r m a n c eo ft h ed m rp r o t o c 0 1 a tl a s tg i v e sab r i e f l y s u m m a r yo f t h ew h o l et e x t k e y w o r d ：d m r d e d i c a t e d d i g i t a lm o b i l ec o m m u n i c a t i o nr e p e a t e rm o d e t r u n k i n gp r o t o c a l p e r f o r m a n c ea n a l y s b 第一章緒論 第一章緒論 1 1 專(zhuān)用移動(dòng)通信系統(tǒng)概述 移動(dòng)通信系統(tǒng)分為公眾移動(dòng)通信系統(tǒng)和專(zhuān)用移動(dòng)通信系統(tǒng)。公眾移動(dòng)通信系 統(tǒng)即公網(wǎng)是為公眾提供移動(dòng)通信業(yè)務(wù)而建立和經(jīng)營(yíng)的網(wǎng)絡(luò)。它的技術(shù)特點(diǎn)是系統(tǒng) 容量大，通話(huà)質(zhì)量高，雙工通信方式，能與公眾交換電話(huà)網(wǎng)互聯(lián)l l j 。它有多種體 制，其中最重要的是蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)【2 】。專(zhuān)用移動(dòng)通信系統(tǒng)指某一業(yè)務(wù)部門(mén)為 生產(chǎn)調(diào)度、行政管理而建立的綜合無(wú)線(xiàn)調(diào)度移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)。它從一對(duì)一對(duì)講、同 頻單工組網(wǎng)、異頻單( 雙) 工組網(wǎng)、單信道一呼百應(yīng)以及選呼等方式，逐步發(fā)展 到多信道自動(dòng)撥號(hào)方式。二十多年來(lái)，專(zhuān)用通信系統(tǒng)又向更高層次發(fā)展，成為多 信道用戶(hù)共享的調(diào)度系統(tǒng)，即集群通信系統(tǒng)。所以說(shuō)集群通信系統(tǒng)是專(zhuān)用移動(dòng)通 信系統(tǒng)。 所謂集群通信系統(tǒng)，就是系統(tǒng)所具有的可用信道可以被系統(tǒng)的全體用戶(hù)所共 用，具有自動(dòng)選擇信道功能、共享資源、分擔(dān)費(fèi)用、共用信道設(shè)備及服務(wù)的專(zhuān)用 無(wú)線(xiàn)調(diào)度通信系統(tǒng)。它主要由調(diào)度臺(tái)、交換控制中心、基地臺(tái)和移動(dòng)臺(tái)組成。集 群系統(tǒng)有兩種控制方式：集中控制和分散控制。集中控制是系統(tǒng)的控制信號(hào)由一 個(gè)專(zhuān)用的頻道傳輸，速度較快，同時(shí)具有系統(tǒng)控制器，功能齊全，適用于大、中 容量多基地臺(tái)網(wǎng)絡(luò)。分散控制則是在每個(gè)頻道中既可以傳輸控制信號(hào)又可以傳輸 語(yǔ)音信號(hào)，且只有在頻道空閑時(shí)才傳輸控制信號(hào)。這種控制方式不需要集中控制 器，節(jié)省了一個(gè)專(zhuān)用信道，但接續(xù)速度慢，適用于中、小容量的單區(qū)網(wǎng)。 集群通信系統(tǒng)的工作方式類(lèi)似于電話(huà)交換系統(tǒng)，通過(guò)中央交換站根據(jù)需要自 動(dòng)為用戶(hù)指定信道。它由中央控制器集中控制和管理系統(tǒng)的每個(gè)信道，并以動(dòng)態(tài) 方式迅速把空閑信道分配給發(fā)起呼叫的用戶(hù)，通話(huà)完成后又將該信道收回給等待 的用戶(hù)使用，因此極大地提高了頻道利用率。集群通信系統(tǒng)通常包括群組呼叫、 緊急呼叫、發(fā)起或接收與公網(wǎng)之間的呼叫等多種呼叫功能；同時(shí)，可以為用戶(hù)提 供可靠的通信信道、快速建立通話(huà)、優(yōu)先等級(jí)劃分、動(dòng)態(tài)重組能力等功能，尤其 是在執(zhí)行緊急任務(wù)時(shí)，這些功能顯得更為重要。 采用數(shù)字通信技術(shù)的專(zhuān)用移動(dòng)通信系統(tǒng)就是數(shù)字專(zhuān)用移動(dòng)通信系統(tǒng)。數(shù)字專(zhuān) 用移動(dòng)通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了信道的時(shí)分復(fù)用，因而一個(gè)載頻具有多個(gè)信道，而模擬集 群一個(gè)載頻只有一個(gè)信道，因此數(shù)字專(zhuān)用移動(dòng)通信系統(tǒng)可以解決模擬專(zhuān)用通信系 統(tǒng)存在的頻率效率低、業(yè)務(wù)單一、不便加密、功能弱等技術(shù)問(wèn)題【3 】。同時(shí)專(zhuān)用數(shù) 字移動(dòng)通信系統(tǒng)還具有通信質(zhì)量好，容易實(shí)現(xiàn)多網(wǎng)互聯(lián)的需求等優(yōu)點(diǎn)。隨著數(shù)字 技術(shù)的不斷發(fā)展，專(zhuān)用數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)必然成為專(zhuān)用移動(dòng)通信系統(tǒng)發(fā)展的趨勢(shì)。 2 數(shù)字移動(dòng)無(wú)線(xiàn)電( d m r ) 系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議的分析與仿真 1 2 專(zhuān)用數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)的發(fā)展和現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn) 專(zhuān)用數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)主要以數(shù)字集群無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)為代表，從2 0 世紀(jì)9 0 年代中期在全球范圍內(nèi)興起，得到了廣泛的應(yīng)用并取得了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì) 效益?，F(xiàn)在它己經(jīng)基本上趨于成熟，必將取代模擬集群，成為第二代專(zhuān)用移動(dòng)通 信系統(tǒng)。m o t o r o l a 于1 9 9 3 年推出摩托羅拉集成無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)( m i r s ) ，并在m i r s 基 礎(chǔ)上推出世界上最早的數(shù)字集群系統(tǒng)1 4 | i d e n ( 集成化數(shù)字增值網(wǎng)絡(luò)) 。 在國(guó)外，數(shù)字集群無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)主要包括以下幾種：a p o c 2 5 、t e t r a p o l 、 e d a c s 、t e t r a 、i d r a 、i d e n 、和f h m a 。其中前三個(gè)系統(tǒng)采用f d m a 技術(shù)， 中間三個(gè)采用t d m a 技術(shù)，f h m a 采用調(diào)頻多址技術(shù)。 在我國(guó)，數(shù)字集群無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)主要有四種：t e t r a 系統(tǒng)、i d e n 系統(tǒng)、中 興公司的g o t a ( g l o b a lo p e nt r u n k i n ga r c h i t e e h t u r e ) 系統(tǒng)和華為公司的g t s 0 0 系 統(tǒng)。由于t e t r a 系統(tǒng)和i d e n 系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)放性不高，影響其在我國(guó)的發(fā)展。 t e t r a 系統(tǒng)雖然在空中接口層可以做到兼容，但各個(gè)廠家的系統(tǒng)之間不能實(shí)現(xiàn)互 聯(lián)互通，而i d e n 系統(tǒng)完全被摩托羅拉獨(dú)家壟斷。這種狀況直接導(dǎo)致設(shè)備終端和 系統(tǒng)設(shè)備價(jià)格居高不下，系統(tǒng)維護(hù)、升級(jí)和擴(kuò)容的成本高，在很大程度上限制了 數(shù)字集群通信在我國(guó)的發(fā)展【5 】。國(guó)內(nèi)自主研發(fā)的g o t o 和g t 8 0 0 這兩個(gè)系統(tǒng)的體 系結(jié)構(gòu)采用了目前更為先進(jìn)和公開(kāi)的移動(dòng)通信技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上引入了自主專(zhuān) 利技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字集群通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。與國(guó)外技術(shù)的壟斷和相對(duì)封閉相 比，國(guó)內(nèi)廠家研制的集群系統(tǒng)可以完全公開(kāi)并標(biāo)準(zhǔn)化。但這兩種系統(tǒng)都還處于試 運(yùn)行階段，大規(guī)模應(yīng)用效果是否有預(yù)期的那么好，還要拭目以待i 們。 e t s i ( 歐洲電信聯(lián)盟) 還推出了使用t d m a 技術(shù)的數(shù)字移動(dòng)無(wú)線(xiàn)電( d i g i t a l m o b i l er a d i o ，d m r ) 標(biāo)準(zhǔn)和使用f d m a 技術(shù)的d p m r ( d i g i t a lp r i v a t em o b i l e r a d i o ) 標(biāo)準(zhǔn)。這兩種標(biāo)準(zhǔn)在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展都處于起步階段，其中d p m r l 7 】標(biāo)準(zhǔn)的 核心是以真正低成本方式為用戶(hù)提供最佳的通信需求解決方案，作為目前唯一的 信道間隔為物理的6 2 5 k h z 的標(biāo)準(zhǔn)，它的發(fā)展更決定于正在制定的集群標(biāo)準(zhǔn)，以 及生產(chǎn)商對(duì)于該標(biāo)準(zhǔn)的資金投入，目前該標(biāo)準(zhǔn)更適合于個(gè)人對(duì)講機(jī)業(yè)務(wù)。而對(duì)于 d m r 標(biāo)準(zhǔn)，它通過(guò)雙時(shí)隙結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了容量翻倍，而且它幾乎跟t e t r a 一脈相承， 更適合作為專(zhuān)網(wǎng)小區(qū)制系統(tǒng)，只要d m r 標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)兼容性得到有效推廣，真正 建立一個(gè)開(kāi)放而充滿(mǎn)競(jìng)爭(zhēng)的市場(chǎng)，d m r 系統(tǒng)就能體現(xiàn)出其成本較低的優(yōu)勢(shì)，在 國(guó)內(nèi)專(zhuān)用移動(dòng)通信系統(tǒng)中占得一席之地。 1 3d m r 協(xié)議系統(tǒng)概述 2 0 0 4 年e t s i 提出了d m r 協(xié)議，并在2 0 0 7 年得到完善。d m r 協(xié)議分為四 部分：第一部分是空中接口協(xié)議；第二部分是關(guān)于語(yǔ)音、一般業(yè)務(wù)和設(shè)備的協(xié)議； 第一章緒論 3 第三部分是數(shù)據(jù)與服務(wù)的協(xié)議；第四部分是聯(lián)網(wǎng)協(xié)議。d m r 標(biāo)準(zhǔn)是一種新型的 專(zhuān)用數(shù)字移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)，適用于陸地移動(dòng)通信系統(tǒng)的頻段上，用來(lái)替代模擬的專(zhuān) 用移動(dòng)無(wú)線(xiàn)電( p m r ) ，并可提供e t s i 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)1 0 2 3 6 1 規(guī)定的高級(jí)通信性能。 目前有許多o e m 無(wú)線(xiàn)設(shè)備制造商正在開(kāi)發(fā)或?qū)⒁l(fā)布d m r 技術(shù)，其中包含摩托 羅拉公司最新的m o t o r b o 技術(shù)。與傳統(tǒng)的f m 和窄帶f m 相比，d m r 協(xié)議可 以提供更高的信道容量和頻譜效率，并利用雙時(shí)隙時(shí)分復(fù)用( t d m a ) 方式取得 了6 2 5 k h z 的有效信道帶寬，比傳統(tǒng)f m 系統(tǒng)信道容量提高2 到4 倍。d m r 與 t e t r a 和i d e n 相比具有易于實(shí)現(xiàn)，成本低廉等優(yōu)勢(shì)，并且支持從模擬到數(shù)字的 過(guò)渡，已開(kāi)始受到國(guó)內(nèi)外各大集群設(shè)備生產(chǎn)廠商的高度重視【4 j 。 d m r 系統(tǒng)發(fā)展的三個(gè)階段【g 9 j 分別是： 第一階段( t i e r l ) ：該階段的d m r 稱(chēng)為d m r # ，它是新一代數(shù)字無(wú)線(xiàn)專(zhuān)用 移動(dòng)通信系統(tǒng)，可以在原有的模擬信道上進(jìn)行操作。d m r # 具有整裝天線(xiàn)，提供簡(jiǎn) 單的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的語(yǔ)音和數(shù)據(jù)通信。此階段d m r 系統(tǒng)采用的是f d m a 方式。 第二階段( t i e r 2 ) ：為專(zhuān)業(yè)的市場(chǎng)提供點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模式和轉(zhuǎn)發(fā)模式的通信。 第三階段( t i e r 3 ) ：可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)管理功能的數(shù)字集群通信系統(tǒng)。 第二階段和第三階段的系統(tǒng)采用雙時(shí)隙的t d m a 接入方式，且射頻載波帶寬 為1 2 5 k h z 。 d m r 協(xié)議的主要特點(diǎn)有以下幾個(gè)方面： ( 1 ) 信令的響應(yīng)時(shí)問(wèn)短； ( 2 ) 可以實(shí)現(xiàn)雙工通信、并且還可以與公用電話(huà)交換網(wǎng)( p s t n ) 用戶(hù)進(jìn)行通信； ( 3 ) 提供一種反向信令用于在通信過(guò)程中實(shí)現(xiàn)一定的控制操作； ( 4 ) 使用低速率語(yǔ)音編碼算法，推薦使用的是a m b e ( 增強(qiáng)型多帶激勵(lì)算法) ； ( 5 ) 與專(zhuān)用集群移動(dòng)通信網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)兼容： ( 6 ) 可以提供增強(qiáng)的節(jié)電方法； ( 7 ) 可以進(jìn)行數(shù)字傳輸； ( 8 ) 在有特殊需要時(shí)( 如緊急事件) 可以強(qiáng)行接入，打斷正在進(jìn)行的通信； ( 9 ) 調(diào)制解調(diào)技術(shù)使用的是4 f s k ，并使用交織、前向糾錯(cuò)編碼( f e c ) 和幀同步 等數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)。 d m r 系統(tǒng)應(yīng)用于安全服務(wù)、站點(diǎn)安全、本地政府和社會(huì)服務(wù)、公共事業(yè)和特 殊的公共安全應(yīng)用等。與常規(guī)移動(dòng)通信系統(tǒng)相比它有信道利用率高、服務(wù)質(zhì)量好、 通話(huà)具有私密性等優(yōu)點(diǎn)，是一種智能化的網(wǎng)絡(luò)。與傳統(tǒng)的模擬專(zhuān)用無(wú)線(xiàn)電相比它 有更高的頻譜利用率、更好的音頻質(zhì)量和覆蓋、更多的功能和更佳的適應(yīng)性、延 長(zhǎng)電池使用時(shí)間、降低設(shè)備成本等優(yōu)點(diǎn)。 d m r 協(xié)議系統(tǒng)的發(fā)展無(wú)論是在國(guó)內(nèi)還是在國(guó)外都處于起步階段，在e t s i 新 頒布的協(xié)議e t s it s1 0 23 6 1 中還沒(méi)有完全成型。如果現(xiàn)在就進(jìn)行跟蹤研究，那么 4 數(shù)字移動(dòng)無(wú)線(xiàn)0 9 c d m r ) 系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議的分析與仿真 可以避開(kāi)專(zhuān)利的技術(shù)壁壘，在技術(shù)上保持同步【1 0 1 。更重要的是d m r 標(biāo)準(zhǔn)采用的信 道數(shù)符合我國(guó)對(duì)講機(jī)的相關(guān)規(guī)定，并且與t e t r a 和i d e n 相比其成本更低，分層 協(xié)議結(jié)構(gòu)也更加簡(jiǎn)單明了，通信系統(tǒng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)較為簡(jiǎn)單。為用戶(hù)和生產(chǎn)商提供一 個(gè)真正開(kāi)放的d m r 市場(chǎng)是很重要的，這樣有利于新產(chǎn)品的連續(xù)發(fā)展，獲得更好的 性?xún)r(jià)比，方便系統(tǒng)的升級(jí)。2 0 11 年3 月，d m r 協(xié)會(huì)宣布在米蘭進(jìn)行的高級(jí)d m r 兼容性測(cè)試獲得成功【4 】，這對(duì)d m r 標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用起到很大的促進(jìn)作用。由此可看出 d m r 協(xié)議具有很大的開(kāi)發(fā)價(jià)值。 1 4 本文的主要內(nèi)容 本文的主要內(nèi)容分為以下幾個(gè)部分： 第一章介紹了專(zhuān)用數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)的發(fā)展，對(duì)現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)及其在我國(guó)的發(fā) 展情況進(jìn)行了分析，同時(shí)介紹了d m r 協(xié)議系統(tǒng)發(fā)展概況，最后介紹了本文的章節(jié) 安排。 第二章講述d m r 協(xié)議結(jié)構(gòu)，包括協(xié)議棧結(jié)構(gòu)、幀結(jié)構(gòu)、協(xié)議的信令結(jié)構(gòu)等， 然后分析了d m r 協(xié)議信道的接入準(zhǔn)則和接入過(guò)程，最后介紹了d m r 協(xié)議的定時(shí) 器，并對(duì)本文用到的定時(shí)器的定義以及取值范圍進(jìn)行了說(shuō)明。 第三章介紹了d m r 協(xié)議系統(tǒng)發(fā)展的第三階段，即聯(lián)網(wǎng)協(xié)議階段。首先介紹了 d m r 聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的幀結(jié)構(gòu)、控制信道格式等，隨后對(duì)d m r 聯(lián)網(wǎng)協(xié)議隨機(jī)接入過(guò)程 以及具體的流程和移動(dòng)臺(tái)注冊(cè)過(guò)程進(jìn)行了詳細(xì)分析，最后說(shuō)明了移動(dòng)臺(tái)的呼叫過(guò) 程。 第四章主要從d m r 轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議系統(tǒng)的工作方式、轉(zhuǎn)發(fā)模式的呼叫過(guò)程和轉(zhuǎn)發(fā)協(xié) 議高層的轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)程三個(gè)方面對(duì)d m r 轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議模式進(jìn)行了詳細(xì)分析。最后研究了轉(zhuǎn) 發(fā)過(guò)程中用到的主要信令的格式及其編碼。 第五章在c + + b u i l d e r 仿真平臺(tái)上對(duì)d m r 單基站轉(zhuǎn)發(fā)模式和多基站轉(zhuǎn)發(fā)模式 的語(yǔ)音通信進(jìn)行了仿真，給出了具體的仿真流程和整個(gè)語(yǔ)音通信的仿真界面。隨 后對(duì)d m r 系統(tǒng)性能進(jìn)行了研究，并在c 抖b u i l d e r 平臺(tái)上對(duì)d m r 轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)呼損率 進(jìn)行了的仿真。 第二章d m r 協(xié)議綜述 5 第二章d m r 協(xié)議綜述 2 1d m r 協(xié)議棧結(jié)構(gòu) d m r 標(biāo)準(zhǔn)定義了三層結(jié)構(gòu)的模型協(xié)議【3 , 9 1 ，如圖2 1 所示。第一層物理層 ( p h y s i c a ll a y e r ) 是協(xié)議棧的基礎(chǔ)層。第二層數(shù)據(jù)鏈路層( d a t al i n kl a y e 0 處理多 用戶(hù)共享媒質(zhì)，從縱向分成兩部分：用戶(hù)面和控制面。其中用戶(hù)面用來(lái)傳輸沒(méi)有 尋址功能的信息( 如：語(yǔ)音) ，控制面用來(lái)傳輸帶尋址功能的信令信息( 控制信令 和數(shù)據(jù)信令) 。第三層是呼叫控制層( c a l lc o n t r o ll a y e r ) ，在控制面上負(fù)責(zé)呼叫 的控制，提供d m r 支持的服務(wù)、短數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)包業(yè)務(wù)。 呼叫控制信息 短數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) 數(shù)據(jù)包業(yè)務(wù) 用戶(hù)面 話(huà)音有效載荷 呼叫控制層( c c l ) 第三層 數(shù)據(jù)鏈路層( d l l ) 物理層( p l ) i 第一層 圖2 1d m r 協(xié)議棧結(jié)構(gòu) 物理層支持在物理媒介上傳輸比特流所需要的全部功能，包括調(diào)制和解調(diào)、 接收和發(fā)送的轉(zhuǎn)換、射頻特性、比特和符號(hào)的定義、頻率和符號(hào)的同步、突發(fā)的 建立等。 數(shù)據(jù)鏈路層接受物理層的服務(wù)并向第三層呼叫控制層提供服務(wù)，數(shù)據(jù)鏈路層 要實(shí)現(xiàn)的主要功能包括信道編碼( f e c ，c r c ) ，交織解交織和比特調(diào)整，確認(rèn) 和重傳機(jī)制，媒質(zhì)接入控制和信道管理，幀、超幀的形成和幀同步，突發(fā)和參數(shù) 定義，鏈路尋址( 源目的地) ，語(yǔ)音應(yīng)用( 數(shù)據(jù)編解碼) 與物理層的接口，數(shù)據(jù) 承載業(yè)務(wù)，信令和用戶(hù)數(shù)據(jù)與鏈路控制層的交換等。 呼叫控制層只適用于控制面。它是公共設(shè)施和服務(wù)的實(shí)體，受鏈路控制層功 能的支持。呼叫控制層包括以下功能：基站激活去激活，呼叫建立、保持、終止， 單呼和組呼的發(fā)送與接收，目的尋址，支持固有業(yè)務(wù)( 緊急信令、遲接入、欲占 等) ，數(shù)據(jù)呼叫控制和通知信令等。 d m r 支持多種業(yè)務(wù)類(lèi)型，主要有：組呼服務(wù)、個(gè)人呼叫服務(wù)、整體呼叫服 務(wù)、非尋址語(yǔ)音呼叫服務(wù)、廣播語(yǔ)音呼叫服務(wù)以及開(kāi)放語(yǔ)音信道呼叫服務(wù)等。 多數(shù)字移動(dòng)無(wú)線(xiàn)電( d m r ) 系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議的分析與仿真 2 2d m r 協(xié)議幀結(jié)構(gòu) d m r 協(xié)議采用雙時(shí)隙t d m a 幀結(jié)構(gòu)，幀長(zhǎng)為6 0 m s 。每幀包含兩個(gè)時(shí)隙，一 個(gè)時(shí)隙傳輸一個(gè)突發(fā)，且每個(gè)時(shí)隙長(zhǎng)3 0 m s 。時(shí)隙中2 7 5 m s 的時(shí)間用來(lái)發(fā)送有效信 息，而2 5 m s 分成均等兩部分，在每個(gè)時(shí)隙左右兩邊，作為一個(gè)廣播控制信道 ( c a c h ) 傳輸下行鏈路t d m a 幀編號(hào)、信道接入信息和低速信號(hào)。因此各時(shí)隙 之間相距2 5 m s ，成為保護(hù)時(shí)隙。每個(gè)時(shí)隙中包括兩個(gè)1 0 9 b i t 的載荷信息和位于兩 個(gè)載荷中間的4 8 b i t 信息。這4 8 b i t 信息是用來(lái)傳送同步信令或嵌入信令信息等與 有效載荷有關(guān)的信息。時(shí)隙結(jié)構(gòu)如圖2 2 。一般來(lái)說(shuō)兩個(gè)不同的呼叫占用兩個(gè)不同 的時(shí)隙。 二 1 0 8 b i t s - i 一4 9 b i t s - i 1 0 8 b b = 有效載荷信息 同步信令劂 有效載荷信 ( p a y l o a d ) 取入式信劊 息( p a y l o a d ) i 5 0 m si l 一1 2 75 m s i l 圖2 2 d m r 協(xié)議時(shí)隙結(jié)構(gòu) d m r 協(xié)議幀結(jié)構(gòu)如圖2 3 所示： t d m ab u r s tc e n t e rt d m ab u r s to c i i t c r 有效載荷信息同步信令捌有效載荷信i i 有效載荷信息同步信令明有效載荷信 ( p a y l o a d ) i 妖入式信令i 息( p a y l o a d ) ixi ( p a y l o a d ) | i 白 入式信劊息( p a y l o a d ) t d m a 制i ! 圖2 3d m r 協(xié)議t d m a 幀結(jié)構(gòu) 語(yǔ)音傳輸采用超幀結(jié)構(gòu)，一個(gè)超幀包含六個(gè)幀a f ，長(zhǎng)3 6 0 m s 。只有第一幀 即a 幀含有同步信息，每次語(yǔ)音開(kāi)始之前，也就是幀a 之前會(huì)有一個(gè)語(yǔ)音幀頭( l c h e a d e r ) 標(biāo)志語(yǔ)音開(kāi)始。語(yǔ)音超幀結(jié)構(gòu)如圖2 4 所示。 廠同步信息廠_ 嵌入信息廠嵌入信息廠嵌入信息廠嵌入信息r - 黼, g廠同步信息 圈口田口四口四口圈口豳口四口田 、k o 三至童塑竺d 竺竺竺 e f - - - - a 圖2 4d m r 協(xié)議語(yǔ)音超幀結(jié)構(gòu) 2 3d m r 協(xié)議的信令結(jié)構(gòu) 在d m r 轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議研究過(guò)程中，會(huì)涉及到各種信令的結(jié)構(gòu)，所以有必要研究 這些信令結(jié)構(gòu)。d m r 協(xié)議中信令結(jié)構(gòu)類(lèi)型很多，本節(jié)只對(duì)與轉(zhuǎn)發(fā)模式相關(guān)的信 第二章d m r 協(xié)議綜述 7 令結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。 鏈路控制信令結(jié)構(gòu)： 鏈路控制信令1 9 1 定義了完整的鏈路控制( l c ) 信息以及短鏈路控制信息。完 整的鏈路控制信息包含一個(gè)7 2 比特的信息域并且由以下部分承載：語(yǔ)音和數(shù)據(jù) ( 嵌入) 、頭部和尾部。 完整鏈路控制信息的一般結(jié)構(gòu)如圖2 5 所示，其包含7 個(gè)8 位字節(jié)的數(shù)據(jù)單 元和全鏈路控制信息操作碼( f l c o ) 及f i d 信息，其中數(shù)據(jù)單元包含有源地址信息 和目的地址信息，各個(gè)數(shù)據(jù)單元的具體取值4 5 節(jié)中詳細(xì)給出。 b i t 7 6 5432 l0 p frf l o c f i d d a t a 圖2 5 完整鏈路控制信息結(jié)構(gòu) 短鏈路控制信令包含一個(gè)2 8 比特的信息域，由公共控制信道c a c h 承載。 短鏈路控制信息的一般結(jié)構(gòu)如圖2 6 ，由3 個(gè)八位字節(jié)的數(shù)據(jù)域和短鏈路信息操作 碼( s l c o ) 組成。 圖2 6 短鏈路控制信令結(jié)構(gòu) l c 語(yǔ)音頭信息結(jié)構(gòu)： 當(dāng)發(fā)送信息時(shí)，語(yǔ)音頭將在語(yǔ)音開(kāi)始時(shí)傳輸，使用一般數(shù)據(jù)格式，表示語(yǔ)音 傳輸?shù)拈_(kāi)始。l c 頭包含一個(gè)完整的鏈路控制頭數(shù)據(jù)單元，具體結(jié)構(gòu)如圖2 7 。圖 中說(shuō)明了7 2 比特的鏈路控制信息域加上2 4 比特的效驗(yàn)( c r c ) 位如何由一個(gè)一般 的數(shù)據(jù)突發(fā)來(lái)承載。時(shí)隙類(lèi)型的數(shù)據(jù)類(lèi)型域?qū)⒈辉O(shè)置為“鏈路控制信息的語(yǔ)音頭”。 o l 2 3 4 5 6 7 8 嘶 8 數(shù)字移動(dòng)無(wú)線(xiàn)電( d m r ) 系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議的分析與仿真 l c ( 7 2 )c r c ( 2 4 ) iil b p l ( i 眠) 編碼 士0士 交織 一 是 l n f o ( 9 8 ) 婺 s y n c 墨 i n f o ( 9 8 ) 卜 磊 互 圖2 7 鏈路控制信息語(yǔ)音頭信令 l c 語(yǔ)音結(jié)束信息結(jié)構(gòu)： 語(yǔ)音呼叫傳輸過(guò)程中，每發(fā)完一個(gè)語(yǔ)音超幀，控制層就會(huì)發(fā)送一個(gè)語(yǔ)音結(jié)束 信令來(lái)標(biāo)志這一幀數(shù)據(jù)發(fā)送完成。與語(yǔ)音頭信息結(jié)構(gòu)相似，系統(tǒng)會(huì)把時(shí)隙類(lèi)型的 數(shù)據(jù)類(lèi)型域設(shè)為鏈路控制信息結(jié)束幀。語(yǔ)音結(jié)束信令的一般結(jié)構(gòu)跟語(yǔ)音頭信息的 結(jié)構(gòu)一樣，只有數(shù)據(jù)類(lèi)型不同。 控制信令塊( c s b k ) 信息結(jié)構(gòu)： c s b k 信息包含一個(gè)9 6 比特的信息域，結(jié)構(gòu)如圖2 8 所示： 圖2 8 控制信令塊信息結(jié)構(gòu) c s b k 包含8 個(gè)八位字節(jié)的數(shù)據(jù)，此數(shù)據(jù)與c s b k 操作碼( c s b k o ) 和f i d 相 關(guān)。其中l(wèi) b 信息要素被設(shè)為二進(jìn)制1 。c s b k 信息的具體取值見(jiàn)4 5 節(jié)。 第二章d m r 協(xié)議綜述 9 2 4 1 信道的接入準(zhǔn)則 2 4d m r 協(xié)議信道接入 在d m r 協(xié)議中，移動(dòng)臺(tái)( m o b i l es t a t i o n ，m s ) 請(qǐng)求接入信道時(shí)需要有一定 的準(zhǔn)則。一般在m s 向中轉(zhuǎn)臺(tái)登記的早期和初始化一條通信鏈路的時(shí)候劃分時(shí)隙。 在時(shí)隙中如果用戶(hù)以隨機(jī)接入的方式發(fā)送信息而不管時(shí)隙中是否有其他用戶(hù)，并 且沒(méi)有沖突避免機(jī)制，那么造成分組沖突的可能性就會(huì)非常大。而一個(gè)比較簡(jiǎn)單 的避免沖突的辦法就是在發(fā)送一幀數(shù)據(jù)前對(duì)信道進(jìn)行偵聽(tīng)。這時(shí)需要考慮信道的 類(lèi)型，狀態(tài)以及信道接入的禮貌等級(jí)。 信道活動(dòng)類(lèi)型： d m r 實(shí)體( m s 或基站) 在接入信道并且開(kāi)始傳輸時(shí)，會(huì)考慮以下活動(dòng)類(lèi)型 是否已經(jīng)存在于信道上： ( 1 ) d m r 通信活動(dòng)； ( 2 ) 其它非d m r 的數(shù)字協(xié)議的通信活動(dòng)； ( 3 ) 模擬通信活動(dòng)。 注：信道中d m r 實(shí)體可以與非d m r 實(shí)體共存， 采用雙時(shí)隙t d m a 幀結(jié)構(gòu)協(xié)議的d m r 實(shí)體不希望像采用連續(xù)傳輸模式 協(xié)議的d m r 實(shí)體那樣在相同信道上共存。 d m r 實(shí)體通過(guò)監(jiān)控r s s i ( 接收信號(hào)強(qiáng)度指示) 的值來(lái)判斷信道上是否存在通 信行為。如果在監(jiān)聽(tīng)的最大周期tc h m o n y o 內(nèi)，r s s i 值沒(méi)有超過(guò)固定門(mén)限 nr s s i l o 的值( 在預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)) ，d m r 實(shí)體就會(huì)假設(shè)信道上沒(méi)有活動(dòng)。如 果r s s i 超過(guò)固定門(mén)限值，d m r 實(shí)體就會(huì)假設(shè)信道上有活動(dòng)，然后d m r 設(shè)備將嘗 試與該信道進(jìn)行幀同步。如果d m r 設(shè)備同步上信道，就認(rèn)為信道上存在的是d m r 行為，否則就認(rèn)為是其它通信行為。其中d m r 對(duì)于不同的信道接入禮貌等級(jí)應(yīng)用 不同的nr s s i l o 值。 信道的狀態(tài)： 對(duì)于單頻信道，如果信道上沒(méi)有通信活動(dòng)，m s 就認(rèn)為信道空閑( c s _ i d l e ) i 如果信道上有通信活動(dòng)( d m r 通信活動(dòng)或非d m r 通信活動(dòng)) ，m s 認(rèn)為信道忙 ( c s：對(duì)于雙頻基站信道，如果在下行鏈路上沒(méi)有通信活動(dòng)，就會(huì)認(rèn)busy)m s 為上行鏈路空閑，否則m s 就認(rèn)為上行鏈路( 信道) 忙。 禮貌等級(jí)： d m r 實(shí)體除了通過(guò)考慮信道狀態(tài)來(lái)決定是否發(fā)送信息外，還要考慮自己的禮 貌等級(jí)，兩者相結(jié)合才能最終確定是否可以發(fā)送信息進(jìn)行通信。d m r 實(shí)體的禮貌 等級(jí)1 9 】分為三種：對(duì)所有終端禮貌( p o l i t et oa 1 1 ) 、對(duì)自己的色碼禮貌( p o l i t et oo w n 1 0 數(shù)字移動(dòng)無(wú)線(xiàn)電( d m r ) 系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議的分析與仿真 c o l o u rc o d e ) 和非禮貌( i m p o l i t e ) 。下面結(jié)合這三種禮貌等級(jí)討論信道接入規(guī)則： ( 1 ) 對(duì)所有終端禮貌：當(dāng)m s 監(jiān)測(cè)到信道中存在通信行為時(shí)，不管這種通信 行為是否為d m r 行為，m s 都認(rèn)為信道狀態(tài)為忙，不進(jìn)行發(fā)送，這時(shí)可以排隊(duì)等 待( 如果系統(tǒng)有排隊(duì)機(jī)制) 或放棄。 ( 2 ) 對(duì)自己的色碼禮貌：當(dāng)m s 監(jiān)測(cè)到信道中存在通信行為，就設(shè)法取得幀 同步。如果m s 取得幀同步，就認(rèn)為此行為是d m r 通信行為，然后找尋色碼，若 找到的色碼與自己的色碼相同，m s 就排隊(duì)等待或者放棄。如果m s 沒(méi)實(shí)現(xiàn)幀同步 或者色碼不匹配，就直接在信道上進(jìn)行傳輸。 ( 3 ) 非禮貌：無(wú)論信道中是否存在通信行為( d m r 和非d m r ) ，m s 都會(huì) 傳輸信息。由于這種模式未考慮信道狀況，容易造成信道堵塞，導(dǎo)致發(fā)送成功率 大大降低。 2 4 2 信道接入過(guò)程 信道接入過(guò)程分為兩種：直通模式信道接入和轉(zhuǎn)發(fā)模式信道接入。在直通模 式中，m s 與m s 直接進(jìn)行通信，不需要基站進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)信息。在轉(zhuǎn)發(fā)模式中，m s 通過(guò)基站轉(zhuǎn)發(fā)與其它m s 進(jìn)行通信。 直通模式和轉(zhuǎn)發(fā)模式均支持三種禮貌等級(jí)的信道接入機(jī)制，轉(zhuǎn)發(fā)模式還支持 m s 激活基站下行鏈路傳輸機(jī)制。無(wú)論是在直通模式還是在轉(zhuǎn)發(fā)模式，信道接入 初始化可以從m s 的任何高層狀態(tài)進(jìn)行。m s 的高層狀態(tài)包括： 非同步( o u to fs y n c ) ：m s 開(kāi)機(jī)之后進(jìn)入此狀態(tài)，搜索同步； 搜索同步( o u to fs y n cc h a n n e lm o n i t o r e d ) ：在有限的尋找同步信號(hào)的時(shí)間 內(nèi)，如果m s 沒(méi)有搜索到同步信號(hào)，將從非同步狀態(tài)轉(zhuǎn)換到此狀態(tài)，在此狀態(tài) m s 持續(xù)監(jiān)測(cè)射頻等級(jí)并尋找同步。信道監(jiān)測(cè)時(shí)間由定時(shí)器tm o n i t o r 來(lái)限制； 同步于未知系統(tǒng)( i n _ s y n c _ u n k o w n _ s y s t e m ) ：此狀態(tài)m s 已同步上網(wǎng)絡(luò)，但 是不知道同步上的系統(tǒng)是d m r 系統(tǒng)還是非d m r 系統(tǒng)； 同步于所在系統(tǒng)( i n _ s y n c _ m y _ s y s t e m ) ：m s 同步上了網(wǎng)絡(luò)，而且同步上的 是自己所在的d m r 系統(tǒng)； 非通話(huà)( n o ti nc a l l ) ：當(dāng)m s 進(jìn)入同步于自己所在的系統(tǒng)狀態(tài)時(shí)，若收到空 閑信令，就進(jìn)入此狀態(tài)； 被呼確認(rèn)( m yc a l l ) ：當(dāng)m s 進(jìn)入同步于自己所在的系統(tǒng)，若收到的信令目 的i d 不僅和自己相同，且?guī)?lèi)型是語(yǔ)音頭，就進(jìn)入此狀態(tài)； 被呼非確認(rèn)( o t h e r sc a l l ) ：當(dāng)m s 進(jìn)入同步于自己所在的系統(tǒng)，若收到的信 令目的i d 和自己不同，就進(jìn)入此狀態(tài)； 會(huì)議( i n：當(dāng)進(jìn)入同步于自己所在的系統(tǒng)，若收到的信令只有 第二章d m r 協(xié)議綜述 目的i d 和自己相同，但是幀類(lèi)型是語(yǔ)音結(jié)束信令，就進(jìn)入此狀態(tài)。 排隊(duì)等待( h o l d o f f ) ：當(dāng)傳輸沒(méi)有時(shí)間限制且信道忙時(shí)，m s 轉(zhuǎn)換到此狀態(tài)， 排隊(duì)等待。m s 開(kāi)啟等待定時(shí)器th o l d o f f 定時(shí)，這個(gè)定時(shí)器是為有排隊(duì)等待機(jī)制 的系統(tǒng)設(shè)置的。 下面介紹直通模式和轉(zhuǎn)發(fā)模式信道的接入過(guò)程： a ) 直通模式信道接入 直通模式信道接入過(guò)程如圖2 9 所示。圖中給出了m s 在非同步狀態(tài)下具體 的信道接入過(guò)程。m s 持續(xù)監(jiān)測(cè)射頻值并尋找同步，若同步上信道，m s 進(jìn)入同步 于未知系統(tǒng)狀態(tài)；若監(jiān)測(cè)過(guò)程中定時(shí)器t m o n i t o r 溢出，m s 進(jìn)入搜索同步狀態(tài)； 若m s 沒(méi)有同步上信道，就開(kāi)始傳輸請(qǐng)求信令或者是c s b k 信令，m s 會(huì)根據(jù)信 道接入準(zhǔn)則來(lái)判斷下一步該轉(zhuǎn)換到哪種狀態(tài)。具體過(guò)程為：在非禮貌接入或禮貌 接入但射頻值小于固定門(mén)限時(shí)，m s 就直接傳輸；在對(duì)所有終端禮貌且射頻值大 于固定門(mén)限時(shí)，m s 根據(jù)系統(tǒng)是否有時(shí)間限制來(lái)決定是排隊(duì)等待還是放棄。在信 道接入準(zhǔn)則是只對(duì)自己的色碼禮貌時(shí)，m s 進(jìn)入尋找同步狀態(tài)。在尋找同步狀態(tài)， 如果定時(shí)器tm o n i t o r 終止，說(shuō)明信道中是非d m r 活動(dòng)，m s 開(kāi)始傳輸信息，否 則m s 開(kāi)啟尋找時(shí)隙定時(shí)器tt x c c s l o t 。若定時(shí)器tt x c c s l o t 終止或者色碼不匹 配，則m s 確定信道中是非d m r 通信活動(dòng)并開(kāi)始傳輸。若色碼匹配則m s 同步 上系統(tǒng)，m s 根據(jù)系統(tǒng)是否有時(shí)間限制來(lái)決定是排隊(duì)等待還是轉(zhuǎn)到非通話(huà)狀態(tài)。 在搜索同步狀態(tài)，如果信道接入準(zhǔn)則是對(duì)所有終端禮貌且射頻值大于或等于 固定門(mén)限值，則m s 判斷是等待還是拒絕傳輸。否則m s 直接傳輸。 在非通話(huà)狀態(tài)和被呼非確認(rèn)兩個(gè)狀態(tài)，采用非禮貌信道接入準(zhǔn)則時(shí)，m s 直接 傳輸。在禮貌信道接入時(shí)若系統(tǒng)沒(méi)有時(shí)間限制則m s 排隊(duì)等待，若有時(shí)間限制則 傳輸被拒絕。進(jìn)入這兩種狀態(tài)的m s 都已與色碼匹配上。 在被呼確認(rèn)狀態(tài)，m s 是呼叫的一部分，采用非禮貌接入準(zhǔn)則直接接入信道進(jìn) 行傳輸。 1 2 數(shù)字移動(dòng)無(wú)線(xiàn)電( d m r ) 系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議的分析與仿真 圖2 9 直通模式信道接入過(guò)程 b ) 轉(zhuǎn)發(fā)模式信道接入過(guò)程 轉(zhuǎn)發(fā)模式，m s 的高層狀態(tài)多了傳輸激活信令狀態(tài)。當(dāng)m s 沒(méi)有搜索到可用 信道或是沒(méi)有找到適合傳輸?shù)南滦墟溌窌r(shí)轉(zhuǎn)向傳輸激活信令狀態(tài)，進(jìn)入此狀態(tài)后 m s 會(huì)傳輸一個(gè)突發(fā)去激活基站下行鏈路。 轉(zhuǎn)發(fā)模式下，當(dāng)m s 處于非同步狀態(tài)時(shí)它的信道接入過(guò)程如圖2 1 0 所示。 m s 持續(xù)監(jiān)測(cè)射頻等級(jí)并尋找同步。如果tm o n i t o r 定時(shí)器溢出則m s 轉(zhuǎn)到搜索 同步狀態(tài)。如果m s 同步上信道則轉(zhuǎn)到同步于未知系統(tǒng)狀態(tài)，否則m s 傳輸呼叫 請(qǐng)求和c s b k 信令信息。m s 在傳輸呼叫請(qǐng)求和c s b k 信令信息后，通過(guò)檢測(cè)是 否同步于下行鏈路、是否色碼匹配以及是否確定了時(shí)隙結(jié)構(gòu)來(lái)決定如何傳輸。不 管是哪種信道接入機(jī)制，m s 都將激活計(jì)數(shù)器n 設(shè)為零。如果m s 檢測(cè)到射頻等 級(jí)小于固定門(mén)限，就轉(zhuǎn)換到發(fā)送激活信息狀態(tài)；否則m s 轉(zhuǎn)換到尋找同步狀態(tài)尋 第二章d m r 協(xié)議綜述 找同步。 在尋找同步狀態(tài)，如果監(jiān)測(cè)定時(shí)器t _ m o n i t o r 或等待同步定時(shí)器s y n c _ w u 終 止，則m s 繼續(xù)傳輸基站激活信令，否則m s 檢測(cè)同步，并設(shè)置t t x c c s l o t 定時(shí) 器，尋找色碼。如果tt x c c s l o t 定時(shí)器終止或檢測(cè)到系統(tǒng)為非d m r 系統(tǒng)且信道 接入策略是非禮貌或只對(duì)自己色碼禮貌，則m s 繼續(xù)發(fā)送基站激活信息。如果信 道接入策略是對(duì)所有終端禮貌，則m s 根據(jù)系統(tǒng)是否有時(shí)間限制來(lái)判斷是排隊(duì)等 待還是傳輸被拒絕返回到非同步狀態(tài)。若m s 同步于d m r 系統(tǒng)則進(jìn)入同步于所 在系統(tǒng)狀態(tài)。 塑簍蔓壁星墮矍 y e 匭盛圃 d m r 系統(tǒng) - 。_ _ 。- - 。- _ _ - _ _ _ 上一 同步于所在 系統(tǒng) 禮貌等級(jí) 、，一 拶黼貌 n 甭藺 同 圖2 1 0 轉(zhuǎn)發(fā)模式下非同步狀態(tài)的信道接入 在搜索同步狀態(tài)下，m s 繼續(xù)監(jiān)測(cè)射頻等級(jí)并尋找同步。如果在規(guī)定時(shí)間內(nèi) m s 檢測(cè)到同步就進(jìn)入同步于未知系統(tǒng)狀態(tài)，否則m s 開(kāi)始發(fā)送傳輸請(qǐng)求，并設(shè) 基站激活次數(shù)n 為0 。如果檢測(cè)到射頻值大于固定門(mén)限且信道接入策略是對(duì)所有 終端禮貌則m s 傳輸基站激活信令。否則m s 根據(jù)系統(tǒng)是否有時(shí)間限制來(lái)判斷是 排隊(duì)等待還是放棄傳輸。若系統(tǒng)是非等待機(jī)制則m s 轉(zhuǎn)到非同步狀態(tài)。整個(gè)接入 過(guò)程如圖2 1 1 所示。 犁宴當(dāng) 為通過(guò)網(wǎng)關(guān)的呼叫提供擴(kuò)展尋址的a h o y 過(guò)程； 檢測(cè)被呼用戶(hù)的可用性： 信道允許。 ( a h o y 過(guò)程是指主呼m s 發(fā)送請(qǐng)求到被呼m s 并要求其回復(fù)應(yīng)答的過(guò)程) 。 在呼叫過(guò)程中，d m r 系統(tǒng)會(huì)為m s 分配一個(gè)單呼地址和一個(gè)或多個(gè)組呼地 址。進(jìn)行單呼時(shí)，m s 以其單呼地址進(jìn)行發(fā)送或檢測(cè)該呼叫是否自己的目標(biāo)m s ； 進(jìn)行組呼時(shí)，m s 以其組呼地址發(fā)送或檢測(cè)自己是不是該呼叫的接收端之一。因 數(shù)字移動(dòng)無(wú)線(xiàn)電( d m r ) 系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議的分析與仿真 為聯(lián)網(wǎng)協(xié)議中的呼叫過(guò)程比較復(fù)雜，本文用兩個(gè)典型例子來(lái)說(shuō)明呼叫建立過(guò)程。 a ) 聯(lián)網(wǎng)協(xié)議單呼建立過(guò)程 在d m r 聯(lián)網(wǎng)協(xié)議階段，當(dāng)m s 需要與另一m s 通信時(shí)，必須先通過(guò)信道接 入請(qǐng)求找到可用的t s c c 。t s c c 為m s 分配可用信道。單呼建立過(guò)程如圖3 7 所 示： t d m a 邏輯信道2 分配給t s c c 作為控制信道，t d m a 邏輯信道l 空閑。t s c c 信道上沒(méi)有呼叫過(guò)程時(shí)，它會(huì)傳輸系統(tǒng)管理信息或廣播系統(tǒng)數(shù)據(jù)單元信息在信道 上，方便m s 偵聽(tīng)。 m s ( a ) 在a 點(diǎn)發(fā)送服務(wù)請(qǐng)求，t s c c 信道接收到請(qǐng)求信息后在b 點(diǎn)發(fā)送a l o y 尋址過(guò)程給m s ( b ) ，這個(gè)過(guò)程要求m s ( b ) 回復(fù)確認(rèn)應(yīng)答信息。m s ( b ) 在c 點(diǎn)發(fā)送 應(yīng)答( a c k ) 信息，在d 點(diǎn)t s c c 傳輸信道發(fā)送允許接入數(shù)據(jù)單元給m s ( a ) 和 m s ( b ) ，并選擇t d m a 邏輯信道1 作為載荷信道供m s 通信。為確保m s 收到信 道分配確認(rèn)信息，t s c c 在e 點(diǎn)對(duì)該信道分配確認(rèn)消息進(jìn)行重發(fā)。 因?yàn)閠 d m a 幀結(jié)構(gòu)傳輸一個(gè)突發(fā)需3 0 m s ，所以對(duì)聯(lián)網(wǎng)協(xié)議中單呼成功建立 的最少時(shí)間是2 1 0 m s 。 園眷口冒圈翟 t i m a f l l l j f i ；麗砸j o 山a u | |i r r r -l il t d m a ；i ll ii ljl i 2i2i2l 2 i2 i2 i 2l 2l 圖巨 工丑 匡 衛(wèi)丑 巨 衛(wèi)噩圖匱毯正圓 圈二二二二二二二二二二二 工二日二 工二口二 i 笪堡墅i 一- l l il ii - j| 圖3 7 單呼建立過(guò)程 b ) 組呼建立過(guò)程 對(duì)于組呼，t s c c 不需要檢測(cè)被呼端是不是在無(wú)線(xiàn)連接網(wǎng)內(nèi)，所以組呼的最 少建