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两种数字无线寻呼编码方式:POCSAG码和FLEX码

浏览:6827  来源:通信人在线  日期:2019-01-27

在无线寻呼系统中,寻呼信号必须具有传送信息速度快,地址容量大且信息传送可靠的特点。除了较早期无线寻呼系统采用简单的模拟音频信号作为寻呼信号之外,后来无线寻呼系统都采用二进制数字编码信号,采用数字编码方式很容易满足对寻呼信号的要求。无论寻呼接收机是数字显示或字母显示,在无线信道上传输的都是经过编码、调制后的二进制数字信号。而在我国,当初数字无线寻呼系统主要采用POCSAG码和FLEX码两种无线寻呼编码方式。

一、POCSAG编码格式

POCSAG码即国际寻呼1号码。POCSAC码具有地址容量较大(超过200万个),能用数字0~9和标点符号或字母和数字等进行混合编码,并具有较强的检测、纠错能力。

POCSAG码原规定速率为512 b/s,为了提高每频道用户数,后来使用的POCSAG码多为1200 b/sPOCSAG码采用FSK-NRZ(移频键控不归零信号)调制信号,以(f0 + 4.5 kHz)代表“0”,(f0 - 4.5 kHz)代表“1”(f0为载波频率)。纠错编码采用BCH3121),加1 bit校验。

POCSAG码一次完整的发送包括前置码与紧跟其后的几批完整码组(最多可达14批码组)。每批码组起始均用同步码字(SC),也叫帧同步码字(32 bit)。一批码组又分为8帧,每帧由两个码字组成,每个码字为32bit。信号的格式见下图1-0。一批码组发送完毕时,若无其他呼叫,则停止发送。图中符号的含义及位长详见下表1-0

1-0POCSAG码格式

1-0POCSAG码格式中符号含义

1、前置码

每次发送都要先发前置码,以帮助寻呼接收机达到位(比特)同步,进而获得字和组的同步。前置码的格式为来回反转的10101010···的交替码,以“1”开始,“0”收尾,至少576 bit1组码字+1个码字的持续时间)。当传输速率为512 b/s时,传输前置码约需1.125 s;当传输速率为1200 b/s时,只需要0.48 s

2、码组结构

一批码组由一个同步码字(SC)和随后的8个帧组成,每帧包括两个码字,帧的编号为0~7。寻呼信号必须成批发送。寻呼台的所有寻呼机用户也分成8组,与寻呼接收机21 bit识别码(地址码)的三个最低位所代表的8个帧号相对应(即0000帧,1117帧)。每个寻呼接收机被分配到8帧中的一个帧内,并只识别该帧中的地址码字。因此,每个寻呼接收机的地址码字只能在分配的那一帧内发送,也就是说,每部寻呼接收机只在该指定帧中识别其地址码字;每一接收机信息(消息)码字可在任一帧中发送,但必须直接跟随在接收机的地址码字后。信息可由若干连续发送的码字组成,可包括一组或几组,但同步码字不得由信息码字取代。消息结束由下一个地址码字或一个空闲码字来表示。在某一信息结束和下一个信息开始之间,至少要有一个地址码字或空闲码字。

在任何一批码组里,若无地址码字和信息码字要发送,则发送一空闲码字。

3、码字

每个码字有32 bit,首先发送最高位有效位,地址码字和信息码字的结构详见表1-3-0

1-3-0:地址码字和信息码字的结构

1同步码字:同步码字固定为01111100110100100001010111011000

2地址码字:地址码字中的第一位即标志位,总是“0”,以便将信息码字与地址码字区别开来。第2~19 bit是地址位,对应于组成用户识别信号的21 bit中的18个最高位有效位。第20~21 bit是功能位,用来表示不同音响或不同显示类型,其功能位组合的含义详见下表1-3-2

1-3-2:功能比特组合的含义

每批码组必须包含1个字同步码字,后跟8帧。8个帧的编号为0~7,分别用“000”表示第0帧,“001”表示第1帧,……,“111”表示第7帧。系统规定每部寻呼接收机的地址码必须按指定的帧发送。

寻呼接收机的识别码是7位十进制数,实际上,转换为二进制后,地址码字的地址位共21 bit,地址总数为2212097152个地址码)。但在实际使用中,寻呼接收机的识别码只能用00000082097151中的有限值。为了区分用户个人信息与公众信息,寻呼机一般都设计有第二识别码,即第二地址码。第二地址码也是7位十进制数。第二地址码必须与第一地址码保持“同帧”的关系,即两者除以8后余数应相等。

地址码字既存储于寻呼中心,又存储于寻呼机的电可擦除存储器(EEPROM)中。因寻呼机已知自己的地址码,接收时由地址最低3 bit来确定属于哪一帧,并只在该帧的时刻接收,即只在8帧中的一帧内才可能有自己的信息,其余7帧在节电电路控制下关掉接收部分电路的电源,以节省电池,延长电池使用寿命。

22~31 bit是校验位,最末一个bit(第32 bit)是用以提供奇偶校验用的偶数位。在移动通信中既存在猝发性错误,也存在随机性错误。因此在寻呼系统编码中需要使用两种纠错手段,以便既可纠正猝发性错误,又可纠正或检测出随机性错误,使误码率减至最低。

重复发送是检错和纠错的有效措施,同一信息一般重发一次,以提高呼叫成功率。

3信息码字:信息码字总是以标志位“1”开始。全部信息紧跟在地址码之后,编码格式中的组帧规律不适用于信息,信息码字是连续发送的,若遇下一地址码字则延迟到下一批码组合适的帧再发送。虽然信息码字可以延续到下一码组去,但正常的码组结构仍然不变;也就是说,一组将包括17个码字,包含一个同步码字。

任一用户的信息码字可以在任一帧发送,但必须紧跟用户的地址码。信息可以含1个码字或多个码字,信息的结束由下一个地址码字或空闲码字来指示。在任何码组中(除同步码字外),若没有地址码字或信息码字,则用空闲码字填满。信息结束时,任何等待的地址码,即予以发送,可从第一个空帧或半闲帧开始。

信息码字具有20个信息位,即第2~21位,随后的位和地址码字一样,即从第22位开始的奇偶校验位(10 bit)和第32位的偶数奇偶校验位。

4空闲码字:如果没有地址码字或信息码字,就发送一个空闲码字,它是一个有效的保留地址码字,不分配给寻呼接收机。其结构为01111010100010011100000110010111

二、FLEX编码格式

1、概述

随着寻呼应用的日益普及,POCSAG码逐渐暴露出不足,人们总希望在现有的频率资源下尽可能提高信道容量,寻呼系统能提供更丰富的功能,比如提供更多的用户特征、增加服务类型、增加电池的使用寿命、减小寻呼机的体积和成本等。POCSAG系统存在的主要问题表现在以下三个方面:地址容量方面、信道容量方面;同步和节电方面;具体释义详见下表2-1-1中。

2-1-1POCSAG编码存在的主要问题

FLEX编码称做高速寻呼编码。它是一种全同步、多速率(1 600 b/s3 200 b/s6 400 b/s)、分时传送信息的编码格式。FLEX高速寻呼码的调制方式为2FSK4FSK,频偏为±4 800 Hz。如果信道与其他协议混合使用,只能用2电平调制,当使用4电平调制时,FLEX必须使用±4 800 Hz的频偏。详见下表2-1-2

2-1-2FLEX码调制频偏应用

POCSAG编码相同,FLEX码的纠错编码采用BCH3121),加1位奇偶校验码。

FLEX码每4 min传输128帧为一个周期,每小时传输15个周期。每个FLEX寻呼接收机被分配在128帧的一个基本帧上,其地址放在每个帧的首部发送。这样,只要寻呼接收机未发现它的地址就立即进入电池节电状态,与POCSAG相比,FLEX寻呼接收机可获得更强的节电功能。

2FLEX的帧结构

FLEX的帧结构如图2-2-1所示(注意:图中的128个帧周期应指到F127)。一个小时分为15个周期,周期号从0~14,每个周期分为128帧,帧号从F0~F127,每帧时间为1.875 s。每帧包含同步头和11块数据。同步头为115 ms,每块时间为160 ms

2-2-1FLEX码的帧结构

每帧的同步1部分用1600 b/s速率发射,用于帧同步、符号同步和该帧其余部分的速率指示。采用此FSK调制方式,共含112位。已定义15种同步码,分别以A1~A15表示。每种同步码均提供全系统的同步。寻呼接收机只响应A1~A4同步码。当寻呼接收机检测到A5~A15同步码字时,表示帧中无寻呼信息,则寻呼接收机立即进入节电状态。

帧信息部分也是以1600 b/s速率发射,调制方式为FSK,共计32 bit(即一个码字),其中包含7 bit帧号和4 bit周期号。

同步2提供块同步信息,它包含的比特数随信号速率而变,详见下表2-2-1

2-2-1:同步1/2码位长、调制方式与速率的关系

3FLEX的块数据

FLEX的块数据包含块信息、地址区、向量区、信息区及空闲区。块数据结构详见下图2-3;各块区的描述详见下表2-3

2-3FLEX码块数据结构

2-3FLEX码各块区的描述

三、FLEX编码与POCSAG编码比较

FLEX编码与POCSAG编码简单比较详见下表3

3FLEX编码与POCSAG编码简单比较

随着数字蜂窝移动通信系统的使用普及,使得数字无线寻呼系统变得几乎无使用价值,逐步退出了人们的视野,但作为一个无线通信技术,毕竟为人们当时带来了非常实用的通信业务应用。

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