SZDB Z 33.2-2011 频分多址 调频数字对讲机 第2部分 空中接口协议.pdf
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1、ICS 33.060 M 36 SZDB 深圳市标准化指导性技术文件 SZDB/Z 33.22011 频分多址(FDMA)调频数字对讲机 第2部分 空中接口协议 Air Interface Protocol for FDMA Digital radio 2011 -03 -09发布 201 -04 -01实施 深圳市市场监督管理局 发布 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 SZDB/Z 33.22011 I 目 次 前言.II 1 范围.1 2 规范性引用文件.1 3 术语和定义.1 4 符号和缩略词.2 5 FDMA调频数字对讲机综述.2 6 帧编码.9 7 同步.
2、18 8 交织和前向纠错编码.20 9 承载业务、电信业务以及补充业务.22 10 信道编码过程.23 11 信道访问.29 12 物理层.30 附 录 A (规范性附录) 对讲机标准用户接口.32 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 SZDB/Z 33.22011 II 前 言 本文件是深圳市数字对讲机系列指导性技术文件之一。 本文件按照GB/T 1.12009给出的规则起草。 请注意本文件的某些内容有可能涉及专利。本文件的发布机构不应承担识别这些专利的责任。 本指导性技术文件由海能达通信股份有限公司、清华大学深圳研究生院提出。 本指导性技术文件由深圳市市场监督管理
3、局归口。 本指导性技术文件主要起草单位:海能达通信股份有限公司、清华大学深圳研究生院。 本指导性技术文件主要起草人:郑元福、权进国、姜雄彪、林孝康、郁炳炎、王洪斌、陈邦列、张盛、尹瑞华、何映均、孙鹏飞、张岩、赵曦、张霖、陈晓桐。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 SZDB/Z 33.22011 1 频分多址(FDMA)调频数字对讲机 第2部分 空中接口协议 1 范围 本指导性技术文件规定了FDMA调频数字对讲机物理层的基带信号处理参数、空中接口的协议架构。 本指导性技术文件适用于供地面、内河或沿海作移动通信使用的、发射机射频输出功率不大于5W的FDMA调频数字对讲机。
4、其他移动通信设备亦可参照执行。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 ETSI TS 102 490(2007) 电磁兼容性与无线频谱事务(ERM);使用FDMA间隔信道为6.25 kHz有效辐射功率达500mW的端对端数字个人移动无线电技术规格 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本指导性技术文件。 3.1 空中接口 air interface 空中接口是收发信机之间的无线接口。它是任何一种移动通信系统的关键接口之一,也是其“移动性”的集中体现。 3.
5、2 物理层 physical layer 物理层是空中接口的第一层,处于最底层。物理层为设备之间的信息传输提供传输媒体及互连设备,为信息传输提供可靠的环境。 3.3 数据链路层 data link layer 数据链路层存于空中接口的第二层。在物理媒体上传输的数据难免受到各种不可靠因素的影响而产生差错,为了弥补物理层上的不足,为上层提供无差错的数据传输,就要能对数据进行检错和纠错。数据链路的建立、拆除,以及对数据的检错、纠错是数据链路层的基本任务。 3.4 呼叫控制层 call control layer 专用于控制功能的协议栈部分,呼叫控制层主要负责呼叫的建立、维持和清除。 3.5 端对端模
6、式 peer-to-peer mode 对讲机脱离网络控制的通信工作模式。该模式支持对讲机一对一或一对多通信,不需要经过附加设备(如基站)的协助。 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 SZDB/Z 33.22011 2 3.6 礼貌协议 polite protocol 一个在发射前确保信道是空闲的信道访问协议。 3.7 前缀 prefix 用户手持设备地址中最重要的数字。 3.8 通配符 wildcard 在用户号码中可用通配符代表0至9的任一个数字。 4 符号和缩略词 4.1 符号 下列符号适用于本指导性技术文件: 2B 在用户接口与空中接口之间拨号地址转换的运算规
7、则 dBm 相对1mW的绝对能量等级,用dB表达。 4.2 缩略语 下列缩略语适用于本指导性技术文件: ACK 肯定应答 NACK 否定应答 OACSU 非占空呼叫建立 CRC 循环冗余校验 FEC 前向纠错 RSSI 射频场强强度电平值 5 FDMA调频数字对讲机综述 本指导性技术文件规定了空中接口的物理层和数据链路层以及标准的对讲机业务和应用,符合本指导性技术文件的不同生产厂商之间的对讲机设备在物理层和数据链路层能实现兼容互通。 如果生产厂商声明设备遵循标准用户接口协议,那么人机接口也应该遵循附录A提到的相关要求。 本指导性技术文件对包括但不限于语音编码、安全、数据和其他用户接口的技术规格
8、或实现细节不做规定。 5.1 空中接口协议栈 本节提供空中接口的协议栈模型,如图5.1所示。在该模型中协议栈分成三个协议层和二个协议平面。三个协议层分别为物理层、数据链路层和呼叫控制层。二个协议平面分别为用户平面和控制平面。 本节以及其它相关章节中的所规定的协议栈内容将描述和说明空中接口的含义,但是本协议栈不暗示或限制任何实现的过程。 本节规定的协议栈结构采用通用分层结构模型,符合通信结构分层的描述和规定。 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 SZDB/Z 33.22011 3 协议栈的各部分功能分述如下: 物理层即空中接口第一层,是协议栈的最低层,负责比特流的发送和
9、接收。它是二个平面信息传送的公共基础。 数据链路层即空中接口第二层,主要处理多用户对传输媒介的共享。在数据链路层,用户平面主要处理没有寻址能力的用户业务信息(如话音和数据流);控制平面处理带有寻址能力的信令。 呼叫控制层即空中接口第三层,位于控制平面,主要负责呼叫控制(如寻址等),为用户提供对讲机支持的服务。 图5.1 空中接口协议栈 5.1.1 空中接口物理层 空中接口第一层是指协议栈物理层。它主要负责处理由被接收和发送的比特流组成的物理传输。空中接口第一层包含以下功能: 调制与解调 发射机和接收机切换 射频发送与接收 比特和符号定义 频率和符号同步 传输序列的建立 5.1.2 空中接口数据
10、链路层 空中接口第二层是数据链路层。它主要处理逻辑链接并且对上层隐藏物理层的属性。数据链路层的主要功能如下: 信道编码(FEC,CRC) 交织、解交织以及比特排序 重发机制 信道访问控制和信道管理 帧、超帧建立与同步 传输序列和参数定义 链路寻址(目标与源) 语音应用(声码器数据)与物理层的接口 数据承载业务 与呼叫控制层的信令和数据交换 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 SZDB/Z 33.22011 4 5.1.3 空中接口呼叫控制层 空中接口第三层是呼叫控制层,仅应用于控制平面。它能支持主机实现高于第二层的功能和业务。 呼叫控制层提供以下功能: 呼叫的建立、维
11、持、终止 个呼或组呼的发送和接收 目的寻址 补充业务支持(如延迟进入等) 数据呼叫控制 5.2 FDMA结构 5.2.1 传输综述 以下说明是基于FDMA结构的描述。所有的传输都是非同步的,对讲机可使用的物理资源是一个分配到的无线频道。 一次传输发送一个传输序列。传输序列有5种,分别为语音或数据序列、呼叫建立请求序列、确认序列、状态请求确认序列和断开连接序列。传输序列又由传输帧构成。传输帧有4种,分别为头帧、有效载荷帧、超帧和尾帧。有效载荷帧专用于组织超帧,4个有效载荷帧组成一个超帧。传输帧的编码在第6章讲述。 一个逻辑信道是定义在两个或多个实体之间的逻辑通信路径。逻辑信道表述了协议和对讲机子
12、系统之间的接口。逻辑信道可以分为2类: 业务信道:承载语音和数据业务信息; 控制信道:承载信令。 5.2.2 传输帧 5.2.2.1 头帧 图5.2所示的头帧长40毫秒(384 比特)。 头帧由预同步码组、帧同步码组1、色码和头帧信息构成。头帧信息又分为完全相同的两部分:头信息0和头信息1。 P:预同步码组,至少72比特 FS1:帧同步码组1,48比特 HI0:头信息0,120比特 CC:色码,24比特 HI1:头信息1,120比特,与头信息0相同 图5.2 头帧 5.2.2.2 有效载荷帧 数字对讲机的用户信息是通过有效载荷帧传送,每个帧包含384个比特,时长40ms,如图5.3所示。 有效
13、载荷帧由帧同步码组2或色码、控制信道和业务信道构成。控制信道PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 SZDB/Z 33.22011 5 用于传送信令;业务信道用于传送有效载荷(用户的语音信息和数据信息)。 FS2/CC:帧同步码组2或色码,24比特 CCH:控制信道,72比特 TCH:业务信道(内为有效载荷),472比特 图5.3 有效载荷帧 5.2.2.2.1 超帧 图5.4所示的4个40毫秒的有效载荷帧被连接后形成一个160毫秒的超帧。 FS2/CC:帧同步码组2或色码,24比特 CCH:控制信道,72比特 TCH:业务信道(内为有效载荷),472比特 图5.4 超帧
14、 5.2.2.3 尾帧 图5.5所示的尾帧是一个缩短的96比特帧,它由帧同步码组3和尾帧数据构成。 FS3:帧同步码组3,24比特 END:尾帧数据,72比特 图5.5 尾帧 5.2.3 传输序列 5.2.3.1 语音序列或数据序列 语音序列和数据序列总是以一个包含预同步码组(用于位同步)和帧同步码组的头帧起始,接着是整数个的包含了有效载荷(语音或数据)和呼叫信息(例如使得接收方能执行延迟进入)的超帧,最后以尾帧结束,参见图5.6。 对接收端来说,任何传输的目的和内容都可以通过对头帧信息(头信息HI0和头信息PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 SZDB/Z 33.22
15、011 6 HI1)的判断得到。 H:头帧 SF:超帧 E:尾帧 图5.6 语音序列或数据序列 5.2.3.2 呼叫建立请求序列或连接请求序列 图5.7所示呼叫建立请求序列可由系统在呼叫开始时发送。 此类序列由头帧和尾帧连接而成。 其目的是通知被叫要求建立连接关系。呼叫建立请求序列包含呼叫类型或呼叫所需信息。 H:头帧 E:尾帧 图 5.7 呼叫建立请求序列 对于个呼,该发射可作为一种“巡检呼叫”手动发送,以确认被呼叫方是否处于相同信道;也可作为 OACSU(非占空呼叫建立)的一部分自动发送;或用于发起一个数据个呼。 5.2.3.3 确认序列 确认序列是回复给主叫的对呼叫请求所做的响应。 确认
16、序列由一个头帧构成,包含接收数据确认、接收数据错误等信息,参见图5.8。 H:头帧 图5.8 确认序列 5.2.3.4 状态确认序列 图5.9所示的状态确认序列是对状态请求的响应。 由于状态信息包含在尾帧当中,则接收端对状态请求呼叫的响应将为头帧和尾帧组合。 H:头帧 E:尾帧 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 SZDB/Z 33.22011 7 图5.9 状态确认序列 5.2.3.5 断开连接序列 发射端可通过发送一个断开连接序列来表明呼叫已经完成。 这是一个重复的头帧和尾帧组合,如图5.10所示。 H:头帧 E:尾帧 图5.10 断开连接序列 这些发射可手动发送
17、,用来向被叫方确认通话已完成。 这些发射也可自动发送给被叫方,以表明某个数据个呼已经完成。 5.2.4 呼叫过程 5.2.4.1 语音组呼 语音组呼过程如图5.11所示。 图5.11 语音组呼过程 在该示例中,移动台A发起的呼叫遵守礼貌接入规则。 若允许接入,则 a) 移动台A发送语音业务信息到同组的成员。 b) 下一个语音业务信息被返回给主叫。 c) 会话继续。 d) 呼叫完成后,主叫可通过发送一个断开连接序列拆除呼叫。 注1:(d)点的断开连接序列是可选的。 5.2.4.2 语音个呼 带被叫方检查的语音个呼如图5.12所示。 对于该选项,主叫方希望先确定被叫是否开机并空闲。 PDF 文件使
18、用 pdfFactory Pro 试用版本创建 SZDB/Z 33.22011 8 图5.12 带被叫方检查的语音个呼过程 在该示例中,主叫(移动台A)发起的呼叫遵守礼貌接入规则。 若允许接入,则: a) 主叫使用呼叫建立请求序列(头帧和尾帧)来确定被叫在通讯范围内且不处于繁忙状态。 b) 当被叫已回复确认序列,则主叫开始发送语音业务信息给被叫。 c) 双方会话继续。 d) 呼叫完成后,任何一方可通过发送一个断开连接序列来结束呼叫。 注2:(d)点的断开连接序列是可选的。 5.2.4.3 数据呼叫 图5.13是数据个呼业务的呼叫过程示例。 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版
19、本创建 SZDB/Z 33.22011 9 图5.13 数据个呼过程 在这种情况下,主叫(移动台A)发起的呼叫遵守礼貌接入规则。 若允许接入,则: a) 主叫使用呼叫建立请求序列(头帧和尾帧)来确定被叫在通讯范围内且不处于繁忙状态。 被叫回复一个确认序列。 b) 主叫开始以数据序列发送数据。 被叫对数据解码并检错,若数据接收正确,将回复一个肯定的确认序列。 若检测到错误,将发送一个否定的确认序列,主叫将重复该发送。 c) 当所有数据已发送并收到肯定应答,主叫将发送一个断开连接序列以结束通信。 6 帧编码 6.1 超帧 超帧的结构如图5.4所示。4个有效载荷帧构成一个超帧。有效载荷帧1的内容如表
20、6.1所示。 表6.1 有效载荷帧1 字段 比特数 FEC 转换后比特 速率 帧同步码组2 24 无 24 帧编号 2 50bps 被叫地址0(前12比特) 12 76bps 通信模式 3 76bps 版本 2 50bps 通信格式 2 50bps 紧急优先级 1 24bps 保留 1 控制信道 低速数据 18 CRC 7比特编码 (12,8)简单汉明码 126交织编码 扰码 72 450bps H EACK头帧 尾帧应答帧移动台Af1移动台B开始(a)(b)H ESF SF SFH ESF SF SFf1(c)H E H E f1断开连接SF 超级帧移动台B检测A到B数据段H Ef1ACKf
21、1ACKf1ACKf1PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 SZDB/Z 33.22011 10 循环冗余校验(CRC) 7 前向纠错(FEC) 24 业务信道 有效载荷 724 288 有效载荷帧2的内容如表6.2所示。 表6.2 有效载荷帧2 字段 比特数 FEC 转换后比特 速率 色码 24 无 24 帧编号 2 50bps 被叫地址1(后12比特) 12 76bps 通信模式 3 76bps 版本 2 50bps 通信格式 2 50bps 紧急优先级 1 24bps 保留 1 低速数据 18 450bps 循环冗余校验(CRC) 7 控制信道 前向纠错(FEC)
22、 24 CRC 7比特编码(12,8)简单汉明码 126交织编码 扰码 72 业务信道 有效载荷 724 288 有效载荷帧3的内容如表6.3所示。 表6.3 有效载荷帧3 字段 比特数 FEC 转换后比特 速率 帧同步码组2 24 无 24 帧编号 2 50bps 主叫地址2(前12比特) 12 76bps 通信模式 3 76bps 版本 2 50bps 通信格式 2 50bps 紧急优先级 1 24bps 保留 1 低速数据 18 450bps 循环冗余校验(CRC) 7 控制信道 前向纠错(FEC) 24 CRC 7比特编码 (12,8)简单汉明码 126交织编码 扰码 72 业务信道
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