CN107026715A - 一种窄带与宽带一体化的无线集群通信***及其处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了数传电台、对讲机、集群通信及无线通信技术领域的一种窄带与宽带一体化的无线集群通信***，该窄带与宽带一体化的无线集群通信***包括信道编码模块，所述信道编码模块电性输出连接SYM_MOD模块，所述SYM_MOD模块电性输出连接子带映射模块，所述子带映射模块电性输出连接IFFT模块，所述IFFT模块电性输出连接子相时域卷积模块，所述子相时域卷积模块电性输出连接时域信号采样模块，所述时域信号采样模块电性输出连接单位延迟模块，本发明提出的技术装置充分利用了窄带集群的通信波形与宽带集群的通信波形的聚合与分解关系，在基于快速滤波器组变换的基础上，动态调整***的带宽，支持不同业务。
Description
技术领域
本发明涉及数传电台、对讲机、集群通信及无线通信技术领域，具体为一种窄带与宽带一体化的无线集群通信***及其处理方法。
背景技术
目前，集群通信***的需求依旧旺盛，在特定行业与场合，集群通信的作用无可替代，它们正在承载着其它通信***所无法完成的工作与效用。然而，与传统的窄带集群***相比较，宽带集群***的应用需求正在快速地出现在市场上。在这个技术演进的过程中，窄带集群与宽带集群的无缝融合与对接是非常关键的内容。例如：能否采用窄带集群与宽带集群的收发机协同工作，保持完美的反向兼容？***的设计要求是确凿无疑的：因为窄带集群在信号覆盖，***控制等方面存在着巨大的内在优势，在任何时刻，它都是集群通信***的基础业务，不可或缺！为此，本发明方案将给出一种基于子带滤波器组的快速变换的无线发射机方案，既可以完美兼容传统的窄带集群业务，也可以前向支持未来的宽带集群业务。相对于传统的窄带集群***来说，这种新型的兼容性很强的集群通信***在业务范畴上显著扩充，商用价值极大。特别值得关注的是，在对传统低带宽的窄带业务的兼容方面，这里提出的办法也是有效的。一种极端的例子是：即使是针对点到多点和脱网直通的混合通信场合，这个方案也可以保持强大的稳健性，并且对硬件的定制化毫无要求，实施起来门槛很低，为此，我们提出一种窄带与宽带一体化的无线集群通信***及其处理方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种窄带与宽带一体化的无线集群通信***及其处理方法，以解决上述背景技术中提出的能否采用窄带集群与宽带集群的收发机协同工作，保持完美的反向兼容的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种窄带与宽带一体化的无线集群通信***，该窄带与宽带一体化的无线集群通信***包括比特序列DATA_SEQ，所述比特序列DATA_SEQ电性输出链接信道编码模块CH_ENC，所述信道编码模块CH_ENC电性输出连接SYM_MOD模块，所述SYM_MOD模块电性输出连接子带映射模块，所述子带映射模块电性输出连接IFFT模块，所述IFFT模块电性输出连接子相时域卷积模块，所述子相时域卷积模块电性输出连接时域信号采样模块，所述时域信号采样模块电性输出连接单位延迟模块。
一种窄带与宽带一体化的无线集群通信***的处理方法，其特征在于：该窄带与宽带一体化的无线集群通信***的处理方法包括如下步骤：
S1：针对信息比特的信道编码：对窄带波形和跨带波形而言，该模块就是将输入的比特序列DATA_SEQ进行信道编码CH_ENC，输出经过编码之后的码块，这里，有关CH_ENC的类型是由***设计方案决定的，可以是传统的分组编码，卷积编码，也可以是较为强壮的Turbo编码与LDPC编码，当然，在多种逻辑信道相互复用时，则不同码型的叠加与复用，该模块的输入是未编码、未调制的信息序列；该模块的输出是特定信道中待传输的已编码的比特序列d(n)；
S2：针对编码序列的符号调制SYM_MOD：该模块的输入是已经经过信道编码的比特序列，按照特定的星座投影方式，SYM_MOD模块将完成从比特流到符号流的变换，该模块的输出是s(n),n＝0,1,2,…为对应的调制后符号序列，例如，BPSK，QPSK，QAM，CPM，GMSK等等不同类型的符号序列；
S3：子带映射(BAND_MAP)：该模块的输入来自于前面的SYM_MOD模块，按照一定的规则将符号序列s(n)依次分配到相应的子带上去，按照等时间间隔进行抽取，以形成该模块的输出并行序列{s0(n),s0(n),…,sM-1(n)}，与此同时，这个变换过程也是串并转换过程，该模块的输入为SYM_MOD模块生成的数据块，而输出为经过BAND_MAP模块处理的并行子带信号；
S4：反向快速傅里叶变换IFFT模块：IFFT变换块的大小对应着用于复用的子带数量，对应着终端或者基站发射机所能够发送的最大子带的数量，或者***特设的大小，IFFT模块的变换大小是M，M对应于***设置的最大的子带数量，那么，在本模块中，所谓的IFFT正交变换会将时间域的序列信号变换为频率域的信号分量，该模块的输入为BAND_MAP模块生成的数据块，而输出为经过IFFT变换后的频域信号，也是所谓的子相信号的分量；
S5：子相时域卷积模块：经过IFFT变换，子相信号{x0(n),x0(n),…,xM-1(n)}将与相应的子相滤波器{em(n),m＝0,1,…,M-1}进行线性卷积的操作，这是快速算法的核心部分，十分有利于并行处理：一方面，线性卷积的操作是并行的，另一方面，各个子相滤波器的操作是并行的，并不存在什么数据依赖性的关系，各个子相滤波器都是经过认真设计的，其合成滤波器的信道带宽与单一子带的带宽相当，该模块的输入是IFFT模块的输出频域信号，而其输出为经过子相滤波器线性卷积之后的信号序列{um(n),m＝0,1,…,M-1}；
S6：时域信号M倍上采样模块：该模块输入来自于前面的子相滤波模块PPF，各个子相滤波器的输出信号{um(n),m＝0,1,…,M-1}将按照M倍提升其数字采样速率，从而形成对应的数字序列{ym(n),m＝0,1,…,M-1}；
S7：单位延迟模块D：该模块输入来自于M倍上采样模块的输出，这里，D表示单位偏移量，相当于高采样域的一个样本所占据的时间片大小。显然，上采样之后的序列{ym(n),m＝0,1,…,M-1}将按照相应的偏移量大小在时域中实现合成与复用，所形成的结果表示为y(n)，从集群通信波形的角度讲，y(n)也就是从窄带波形到宽带波形的转换与合成的结果。
优选的，步骤S4中时间域的序列信号变换为频率域的信号分量，具体过程可以表达为：其中，
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本窄带与宽带一体化的无线集群通信***，一旦在集群中采用本套方案，将融合窄带和宽带的集群通信信号于一***，从而满足用户对宽带集群的设计需求，但同时，如果因为信号的传播距离有限而限制了集群的使用场景，则可以快速启动窄带集群的信号，达到拓展覆盖的目的。或者说在特定条件之下，根本无法启动集群的基站***，则需要完全依靠窄带集群达到通信的目的，鉴于在本发明中，宽带和窄带的集群通信信号基本上由相同的单元产生，因此，在实现方面同样存在巨大的优势，例如：保持了***稳健性，有利于批量生产；便于软件控制，降低实现成本；便于采用低功耗控制和并行计算，客观上显著提升了传输性能和容量，一句话，通过本发明，可以解决好宽带集群与窄带集群的共存问题，以及一直困扰大家的点到多点的蜂窝式通信和脱网直通的对讲式通信的无缝融合的核心问题，这在特种通信中的价值与意义非常重大。
附图说明
图1为本发明处理方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种窄带与宽带一体化的无线集群通信***，该窄带与宽带一体化的无线集群通信***包括比特序列DATA_SEQ，所述比特序列DATA_SEQ电性输出链接信道编码模块CH_ENC，所述信道编码模块CH_ENC电性输出连接SYM_MOD模块，所述SYM_MOD模块电性输出连接子带映射模块，所述子带映射模块电性输出连接IFFT模块，所述IFFT模块电性输出连接子相时域卷积模块，所述子相时域卷积模块电性输出连接时域信号采样模块，所述时域信号采样模块电性输出连接单位延迟模块。
一种窄带与宽带一体化的无线集群通信***的处理方法，其特征在于：该窄带与宽带一体化的无线集群通信***的处理方法包括如下步骤：
S1：针对信息比特的信道编码：对窄带波形和跨带波形而言，该模块就是将输入的比特序列DATA_SEQ进行信道编码CH_ENC，输出经过编码之后的码块，这里，有关CH_ENC的类型是由***设计方案决定的，可以是传统的分组编码，卷积编码，也可以是较为强壮的Turbo编码与LDPC编码，当然，在多种逻辑信道相互复用时，则不同码型的叠加与复用，该模块的输入是未编码、未调制的信息序列；该模块的输出是特定信道中待传输的已编码的比特序列d(n)；
S2：针对编码序列的符号调制SYM_MOD：该模块的输入是已经经过信道编码的比特序列，按照特定的星座投影方式，SYM_MOD模块将完成从比特流到符号流的变换，该模块的输出是s(n),n＝0,1,2,…为对应的调制后符号序列，例如，BPSK，QPSK，QAM，CPM，GMSK等等不同类型的符号序列；
S3：子带映射(BAND_MAP)：该模块的输入来自于前面的SYM_MOD模块，按照一定的规则将符号序列s(n)依次分配到相应的子带上去，按照等时间间隔进行抽取，以形成该模块的输出并行序列{s0(n),s0(n),…,sM-1(n)}，与此同时，这个变换过程也是串并转换过程，该模块的输入为SYM_MOD模块生成的数据块，而输出为经过BAND_MAP模块处理的并行子带信号；
S4：反向快速傅里叶变换IFFT模块：IFFT变换块的大小对应着用于复用的子带数量，对应着终端或者基站发射机所能够发送的最大子带的数量，或者***特设的大小，IFFT模块的变换大小是M，M对应于***设置的最大的子带数量，那么，在本模块中，所谓的IFFT正交变换会将时间域的序列信号变换为频率域的信号分量，该模块的输入为BAND_MAP模块生成的数据块，而输出为经过IFFT变换后的频域信号，也是所谓的子相信号的分量；
S5：子相时域卷积模块：经过IFFT变换，子相信号{x0(n),x0(n),…,xM-1(n)}将与相应的子相滤波器{em(n),m＝0,1,…,M-1}进行线性卷积的操作，这是快速算法的核心部分，十分有利于并行处理：一方面，线性卷积的操作是并行的，另一方面，各个子相滤波器的操作是并行的，并不存在什么数据依赖性的关系，各个子相滤波器都是经过认真设计的，其合成滤波器的信道带宽与单一子带的带宽相当，该模块的输入是IFFT模块的输出频域信号，而其输出为经过子相滤波器线性卷积之后的信号序列{um(n),m＝0,1,…,M-1}；
S6：时域信号M倍上采样模块：该模块输入来自于前面的子相滤波模块PPF，各个子相滤波器的输出信号{um(n),m＝0,1,…,M-1}将按照M倍提升其数字采样速率，从而形成对应的数字序列{ym(n),m＝0,1,…,M-1}；
S7：单位延迟模块D：该模块输入来自于M倍上采样模块的输出，这里，D表示单位偏移量，相当于高采样域的一个样本所占据的时间片大小。显然，上采样之后的序列{ym(n),m＝0,1,…,M-1}将按照相应的偏移量大小在时域中实现合成与复用，所形成的结果表示为y(n)，从集群通信波形的角度讲，y(n)也就是从窄带波形到宽带波形的转换与合成的结果。
其中，步骤S4中时间域的序列信号变换为频率域的信号分量，具体过程可以表达为：其中，
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (3)
1.一种窄带与宽带一体化的无线集群通信***，其特征在于：该窄带与宽带一体化的无线集群通信***包括比特序列DATA_SEQ，所述比特序列DATA_SEQ电性输出链接信道编码模块CH_ENC，所述信道编码模块CH_ENC电性输出连接SYM_MOD模块，所述SYM_MOD模块电性输出连接子带映射模块，所述子带映射模块电性输出连接IFFT模块，所述IFFT模块电性输出连接子相时域卷积模块，所述子相时域卷积模块电性输出连接时域信号采样模块，所述时域信号采样模块电性输出连接单位延迟模块。
2.一种窄带与宽带一体化的无线集群通信***的处理方法，其特征在于：该窄带与宽带一体化的无线集群通信***的处理方法包括如下步骤：
S1：针对信息比特的信道编码：对窄带波形和跨带波形而言，该模块就是将输入的比特序列DATA_SEQ进行信道编码CH_ENC，输出经过编码之后的码块，这里，有关CH_ENC的类型是由***设计方案决定的，可以是传统的分组编码，卷积编码，也可以是较为强壮的Turbo编码与LDPC编码，当然，在多种逻辑信道相互复用时，则不同码型的叠加与复用，该模块的输入是未编码、未调制的信息序列；该模块的输出是特定信道中待传输的已编码的比特序列d(n)；
S2：针对编码序列的符号调制SYM_MOD：该模块的输入是已经经过信道编码的比特序列，按照特定的星座投影方式，SYM_MOD模块将完成从比特流到符号流的变换，该模块的输出是s(n),n＝0,1,2,…为对应的调制后符号序列，例如，BPSK，QPSK，QAM，CPM，GMSK等等不同类型的符号序列；
S3：子带映射(BAND_MAP)：该模块的输入来自于前面的SYM_MOD模块，按照一定的规则将符号序列s(n)依次分配到相应的子带上去，按照等时间间隔进行抽取，以形成该模块的输出并行序列{s0(n),s0(n),…,sM-1(n)}，与此同时，这个变换过程也是串并转换过程，该模块的输入为SYM_MOD模块生成的数据块，而输出为经过BAND_MAP模块处理的并行子带信号；
S4：反向快速傅里叶变换IFFT模块：IFFT变换块的大小对应着用于复用的子带数量，对应着终端或者基站发射机所能够发送的最大子带的数量，或者***特设的大小，IFFT模块的变换大小是M，M对应于***设置的最大的子带数量，那么，在本模块中，所谓的IFFT正交变换会将时间域的序列信号变换为频率域的信号分量，该模块的输入为BAND_MAP模块生成的数据块，而输出为经过IFFT变换后的频域信号，也是所谓的子相信号的分量；
S5：子相时域卷积模块：经过IFFT变换，子相信号{x0(n),x0(n),…,xM-1(n)}将与相应的子相滤波器{em(n),m＝0,1,…,M-1}进行线性卷积的操作，这是快速算法的核心部分，十分有利于并行处理：一方面，线性卷积的操作是并行的，另一方面，各个子相滤波器的操作是并行的，并不存在什么数据依赖性的关系，各个子相滤波器都是经过认真设计的，其合成滤波器的信道带宽与单一子带的带宽相当，该模块的输入是IFFT模块的输出频域信号，而其输出为经过子相滤波器线性卷积之后的信号序列{um(n),m＝0,1,…,M-1}；
S6：时域信号M倍上采样模块：该模块输入来自于前面的子相滤波模块PPF，各个子相滤波器的输出信号{um(n),m＝0,1,…,M-1}将按照M倍提升其数字采样速率，从而形成对应的数字序列{ym(n),m＝0,1,…,M-1}；
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3.根据权利要求2所述的一种窄带与宽带一体化的无线集群通信***的处理方法，其特征在于：步骤S4中时间域的序列信号变换为频率域的信号分量，具体过程可以表达为：其中，
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| CN108494529A (zh) * | 2018-04-13 | 2018-09-04 | 南京海善达信息科技有限公司 | 一种海事对讲机信号传输方法 |
| CN109068396A (zh) * | 2018-08-28 | 2018-12-21 | 北京中兴高达通信技术有限公司 | 通信的控制方法及装置、存储介质、电子装置 |
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| CN108494529B (zh) * | 2018-04-13 | 2021-03-09 | 南京海善达信息科技有限公司 | 一种海事对讲机信号传输方法 |
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Application publication date: 20170808 |