DMR数字集群关键技术的应用研究

　　4FSK解调

　　和调制过程相逆，解调的过程也分为两部分：第一部分是正交差分解调，由4FSK调频信号恢复四进制的基带信号;第二部分根据基带信号恢复原始码元信息，包括匹配滤波、抽样判决、反映射等模块。接收端基带信号的处理如图3所示。　　

　　其中匹配滤波器采用与发端相同的平方根升余弦滚降滤波器;抽样判决需要找到合适的抽判位置并建立位定时信息，而且还要确定合适的门限。抽判位置的确定可以通过相关运算找出同步码的起始位置后进行推算。

　　正交差分解调过程如图4所示。同调制过程中的内插滤波相对应，正交解调过程中需要在满足奈奎斯特定力的前提下对高采样率的信号进行抽取，降低采样率，减小运算量。

　　基带成型滤波技术

　　成型滤波器的设计是能否正确恢复数据的关键，DMR系统采用的是平方根升余弦滚降滤波器，同时也采用相同的滤波器作为接收端的匹配滤波器。平方根升余弦滚降滤波器^[5-7]频率响应如下：

　　由式可以得到平方根升余弦滚降滤波器时域表达式：

　　可见平方根升余弦滚降滤波器的时域表达式是一个无穷阶数系数对称的FIR滤波器。实际应用中，需要对其进行截断，即在理论的时域表达式上加矩形窗，可得到相应逼近的FIR数字滤波器。

　　用Matlab软件进行平方根升余弦滤波器的设计非常方便，调用firrcos函数即可得到滤波器系数：h=firrcos(N，Fc，a，Fs，‘sqrt’)。其中N是滤波器阶数;Fc是理想低通滤波器的截止频率，为符号率的1/2;a为滚降系数;Fs为采样率。根据DMR系统的要求，设定Fc=4800/2=2400Hz，a=0.2，Fs=4800*10，N的取值可以根据实际情况进行更改，这里采用了10倍的采样速率，考虑MATLAB的计算能力及测试信号信噪比的不同，阶数N也会有所不同。这里也可以用Matlab自带的工具箱进行设计^[8]，在调试过程中发现信道机的带内平坦度不是很好，因此在信道机的接收端设计了一个具有补偿作用的补偿滤波器去补偿信道机的信号平坦度。

　　帧同步技术

　　在数字通信中，信号流是用若干码元组成一个帧。在接收这些数字信息时，必须知道这些帧的起止时刻，否则接收端无法正确恢复信息。为了使接收端能正确分离各路信号，在发送端必须提供每帧的起止标记，在接收端检测并获取这一标志的过程，称为帧同步^[2]。接收时还需要知道每个码元的起止时刻，以便在恰当的时刻进行抽样判决。

DMR系统采用集中插入特殊同步码组的方法进行帧同步，接收端按帧的周期连续数次检测该特殊码组，便可获得帧同步信息。方案中所使用的是已知的特殊同步码组：7F 7D 5D D5 7D FD，该码组具有尖锐单峰的自相关函数、漏同步概率小;便于与信息码区别、假同步概率小;码长适当，可以保证传输效率。DMR系统对采用的帧同步码组有严格的规定：帧同步码组插入在帧的中心位置，并且对于输入输出语音、数据或控制信息，由不用的帧同步码组来区分。

　　抽样判决

　　抽样判决是在同步之后，属于解调的一部分。抽样判决需要找到合适的抽样判决位置并建立位定时信息，而且还要确定合适的门限。抽样判决位置的确定可以通过相关运算找出同步码的起始位置进行推算，具体方法如下：在本地存储48bit同步码对应的波形，然后将存储的数据和接收波形进行滑动相关运算，即将对应点相乘累加。当本地波形与接收波形的同步码对应上时能获得最大相关值，返回出现该相关峰的位置，然后将该位置减去同步码之前的符号数与每符号采样点数M的乘积即可得到第一个判决位置，之后每隔M点就是一个抽判点。门限的确定则可以根据接受眼图来划分，判决点之间的间隔是10，门限电平可根据需要自己进行调整。

　　在解调抽样判决时，同样是+3的采样值，由于前后数据不同，信号在经过滤波器滤波之后，对应的幅度信息就会产生一定程度的改变，例如前后都是+3，那么当前这个+3的幅度就会比较高，如果前后都是-3，那么当前这个-3的幅度就会被拉低。因此在对信号进行抽样判决的时候，本方案对信号幅度进行了相应的调整，采用一种动态调整判决门限的判决方法，使采样值前后的幅度对该幅度的影响降到最低，从而有效地优化了误码率，提高了通信质量。这是本方案在解调抽样判决上做的改进，下面的测试结果会进一步验证改进的可行性。