主頁(yè)（http://www.www.xzhtuan.com）：對(duì)講機(jī)模轉(zhuǎn)數(shù)的關(guān)鍵技術(shù)與具體實(shí)現(xiàn) 目前,專(zhuān)業(yè)無(wú)線(xiàn)通信領(lǐng)域中的對(duì)講機(jī)及轉(zhuǎn)信臺(tái)產(chǎn)品仍大多采用模擬通信技術(shù),這與公眾無(wú)線(xiàn)通信在十幾年之前就已廣泛采用數(shù)字通信技術(shù)形成鮮明對(duì)比。究其原因,主要在于模擬對(duì)講機(jī)及轉(zhuǎn)信臺(tái)產(chǎn)品在過(guò)去已能滿(mǎn)足人們對(duì)專(zhuān)業(yè)對(duì)講功能的大部分需求。但是,隨著信息化時(shí)代的發(fā)展,人們?nèi)找嫫惹械匾髮?duì)講機(jī)具有諸如話(huà)音加密、數(shù)據(jù)傳輸、遠(yuǎn)程監(jiān)控、聯(lián)網(wǎng)調(diào)度等功能,而且要求進(jìn)一步提高無(wú)線(xiàn)頻譜的利用率(信道間隔由過(guò)去的25kHz到現(xiàn)在的12.5kHz以及6.25kHz),數(shù)字通信技術(shù)在對(duì)講機(jī)及轉(zhuǎn)信臺(tái)等相關(guān)產(chǎn)品中的應(yīng)用也就迫在眉睫了。 一、概述 根據(jù)工業(yè)和信息化部在2009年12月12日發(fā)布的《工業(yè)和信息化部關(guān)于150MHz 400MHz 頻段專(zhuān)用對(duì)講機(jī)頻率規(guī)劃和使用管理有關(guān)事宜的通知》(稱(chēng)為“666號(hào)文件”),我國(guó)自2011年1月1日起,停止對(duì)該頻段內(nèi)模擬對(duì)講機(jī)設(shè)備的型號(hào)核準(zhǔn),并自2010年1月1日起的6年內(nèi)完成模擬對(duì)講機(jī)向數(shù)字對(duì)講機(jī)的過(guò)渡;同時(shí)規(guī)定“150MHz、400MHz專(zhuān)用對(duì)講機(jī)信道間隔由25kHz調(diào)整為12.5kHz,每信道可安排一或兩個(gè)時(shí)隙;其中,150MHz頻段雙頻使用方式收發(fā)頻率間隔為5.7MHz,400MHz頻段雙頻使用方式收發(fā)頻率間隔為10MHz�！� 目前,我國(guó)尚未確立相關(guān)的數(shù)字對(duì)講機(jī)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),因此就給我國(guó)對(duì)講機(jī)行業(yè)的各個(gè)企業(yè)掌握數(shù)字對(duì)講機(jī)的若干關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)造了時(shí)機(jī)。但是,縱觀(guān)我國(guó)模擬對(duì)講機(jī)產(chǎn)業(yè)的相關(guān)企業(yè),除了個(gè)別企業(yè)在幾年前就已經(jīng)開(kāi)始研發(fā)數(shù)字對(duì)講機(jī)之外,大部分公司并不具備研發(fā)數(shù)字對(duì)講機(jī)關(guān)鍵技術(shù)的條件。 本文旨在通過(guò)介紹數(shù)字對(duì)講機(jī)中的關(guān)鍵技術(shù)以及一種由模擬對(duì)講機(jī)改造升級(jí)為數(shù)字對(duì)講機(jī)的實(shí)現(xiàn)方案,來(lái)供我國(guó)其他相關(guān)企業(yè)研發(fā)或生產(chǎn)數(shù)字對(duì)講機(jī)提供借鑒之用。 二、數(shù)字對(duì)講機(jī)中的關(guān)鍵技術(shù) 在傳統(tǒng)的模擬對(duì)講機(jī)中,傳輸?shù)脑?huà)音信息是模擬話(huà)音信息,基帶帶寬范圍是300Hz~3400Hz,調(diào)制方式采用FM,接收端采用超外差式接收機(jī)結(jié)構(gòu),信道間隔是25kHz或12.5kHz。而在數(shù)字對(duì)講機(jī)中,關(guān)鍵技術(shù)主要包括以下幾項(xiàng)：1)低速話(huà)音編碼技術(shù)(簡(jiǎn)稱(chēng)為“聲碼器技術(shù)”);2)數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù);3)信道編解碼技術(shù);4)無(wú)線(xiàn)通信協(xié)議棧相關(guān)技術(shù)。通信過(guò)程中的信息流如下圖所示：
圖1 數(shù)字對(duì)講機(jī)中的話(huà)音信息流程示意圖 上圖中,話(huà)音的加解密功能是可選的,而且根據(jù)用戶(hù)對(duì)加密強(qiáng)度的不同需求也可以實(shí)現(xiàn)不同的加密方式。 以下分別介紹上述的四項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。 1、低速話(huà)音編碼技術(shù)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)聲碼器技術(shù)) 所謂話(huà)音編碼技術(shù)是指將模擬話(huà)音信號(hào)經(jīng)過(guò)采樣、量化和編碼之后以“數(shù)字信號(hào)”形式所保存的人類(lèi)話(huà)音信息。衡量話(huà)音編碼技術(shù)的好壞主要在于對(duì)話(huà)音進(jìn)行編碼然后又經(jīng)過(guò)譯碼之后的話(huà)音的清晰度和自然度,業(yè)界公認(rèn)采用MOS分來(lái)評(píng)價(jià)某種編碼方式的優(yōu)劣。 話(huà)音編碼技術(shù)主要分為兩類(lèi)：波形編碼和參數(shù)編碼,前者是直接對(duì)模擬的話(huà)音波形進(jìn)行編碼(如：A律或u律的PCM編碼)而后者則是人們基于聲道數(shù)學(xué)模型所進(jìn)行的編碼(如：GSM標(biāo)準(zhǔn)中所采用的話(huà)音編碼技術(shù))。 由于目前專(zhuān)業(yè)無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)的信道間隔僅為25kHz或12.5kHz,實(shí)際用于無(wú)線(xiàn)傳輸?shù)膸捀?無(wú)線(xiàn)傳輸速率也就較低,因此這就要求采用低速話(huà)音編碼技術(shù),諸如GSM系統(tǒng)中所采用的13kbps的話(huà)音編碼技術(shù)顯然無(wú)法在數(shù)字對(duì)講機(jī)中使用。從本質(zhì)上來(lái)說(shuō),低速話(huà)音編碼技術(shù)是一種利用話(huà)音的冗余度而進(jìn)行的信息壓縮技術(shù)。目前,已為業(yè)界所認(rèn)可的低速話(huà)音編碼技術(shù)包括DVSI公司的AMBE技術(shù)(主要產(chǎn)品包括AMBE-1000、AMBE-2000和AMBE-3000及相關(guān)軟件產(chǎn)品)和國(guó)內(nèi)某些單位所研制的聲碼器技術(shù),這些技術(shù)已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)600bps、1.2kbps、2.4kbps、3.6kbps和4.8kbps的低速聲碼器。 2、數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù) 數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)主要有ASK、FSK、PSK和QAM幾大類(lèi)。衡量這些調(diào)制技術(shù)的指標(biāo)主要是頻率效率和功率效率。由于FSK相關(guān)技術(shù)具有“恒包絡(luò)”之特性,故其具有高的功率效率,這對(duì)于依賴(lài)電池供電的對(duì)講機(jī)產(chǎn)品來(lái)說(shuō)尤為重要。 目前,專(zhuān)業(yè)無(wú)線(xiàn)通信中采用的FSK調(diào)制技術(shù)主要是MSK、GMSK、2FSK和4FSK幾種,其中MSK和GMSK是兩種特殊的2FSK技術(shù)。MSK是最小頻移鍵控調(diào)制技術(shù),其信號(hào)相較普通的FSK信號(hào)具有相位連續(xù)性。GMSK則是在MSK的基礎(chǔ)上通過(guò)引入Gaussian濾波器而進(jìn)一步降低信號(hào)帶寬的調(diào)制方式。 在實(shí)際應(yīng)用中,MSK信號(hào)一般用于傳輸?shù)退贁?shù)字信號(hào),而GMSK則已在GSM公眾無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)和TETRAPOL、AIS等專(zhuān)業(yè)無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)中獲得廣泛應(yīng)用。4FSK調(diào)制技術(shù)則在最近的ETSI之DMR/dPMR標(biāo)準(zhǔn)中獲得應(yīng)用。 目前已研制成功的數(shù)字對(duì)講機(jī)中,主要采用了兩種調(diào)制解調(diào)方式：GMSK和4FSK調(diào)制解調(diào)技術(shù)。 3、信道編解碼技術(shù) 如前所述,聲碼器技術(shù)主要利用話(huà)音信息的冗余度而進(jìn)行信息壓縮,而信道編碼則是通過(guò)增加冗余度來(lái)對(duì)抗無(wú)線(xiàn)信道引入的誤碼。常用的信道編碼方式主要有分組編碼和卷積編碼兩種,它們適用的場(chǎng)合各不相同,對(duì)于短的信息幀結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)比較適合采用分組碼,而當(dāng)信息幀長(zhǎng)度達(dá)到幾百甚或幾千比特時(shí),卷積編碼則更有優(yōu)勢(shì)。 在無(wú)線(xiàn)數(shù)字對(duì)講機(jī)技術(shù)中,由于主要業(yè)務(wù)是話(huà)音信息而話(huà)音幀一般都是短幀,因此我們公司目前主要采用分組碼的編碼方式來(lái)對(duì)抗無(wú)線(xiàn)信道誤碼。 4、無(wú)線(xiàn)通信協(xié)議棧相關(guān)技術(shù) 在傳統(tǒng)的模擬對(duì)講機(jī)中,通信雙方很少有復(fù)雜的信令傳輸和交互,只有簡(jiǎn)單的模擬或數(shù)字亞音頻信令系統(tǒng)。而在數(shù)字對(duì)講機(jī)中,情形則完全不同,通信雙方可進(jìn)行復(fù)雜的信令交互來(lái)完成以前模擬對(duì)講機(jī)根本不可能實(shí)現(xiàn)的功能,這就是無(wú)線(xiàn)通信協(xié)議棧所應(yīng)完成的主要任務(wù)。 目前,數(shù)字對(duì)講機(jī)產(chǎn)品中已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的功能包括通話(huà)雙方ID的傳輸和顯示、單呼、組呼、全呼、話(huà)音加密、遠(yuǎn)程監(jiān)控等。 三、已研制成功的數(shù)字對(duì)講機(jī)技術(shù)方案介紹 在將模擬對(duì)講機(jī)升級(jí)為數(shù)字對(duì)講機(jī)時(shí),設(shè)計(jì)方案主要遵循如下幾個(gè)原則： Ø 模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)自動(dòng)識(shí)別、自動(dòng)適應(yīng); Ø 傳輸速率盡量低,使得無(wú)線(xiàn)通信距離優(yōu)于或等于相同條件下的模擬對(duì)講機(jī)之無(wú)線(xiàn)通信距離; Ø 占用的信道帶寬盡量小,使得現(xiàn)有的模擬轉(zhuǎn)信臺(tái)不作改動(dòng)或稍作改動(dòng)即可實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字對(duì)講機(jī)信號(hào)的轉(zhuǎn)發(fā),以進(jìn)一步擴(kuò)大無(wú)線(xiàn)通信距離; Ø 話(huà)音質(zhì)量的清晰度要好,自然度可以較模擬話(huà)音稍差; Ø 在將模擬對(duì)講機(jī)改造升級(jí)為數(shù)字對(duì)講機(jī)時(shí)簡(jiǎn)單易行,只需必要的音頻信號(hào)和控制信號(hào)即可而無(wú)須更改原模擬對(duì)講機(jī)電路; Ø 數(shù)字話(huà)、模擬話(huà)自適應(yīng)兼容,原有的模擬對(duì)講機(jī)仍然可以與改造后的數(shù)字對(duì)講機(jī)進(jìn)行通信。 基于上述原則,可考慮下述數(shù)字對(duì)講機(jī)設(shè)計(jì)方案： 圖2 模擬對(duì)講機(jī)升級(jí)為數(shù)字對(duì)講機(jī)的實(shí)現(xiàn)框圖 從上圖可以看出,設(shè)計(jì)方案中,除了可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字對(duì)講機(jī)的功能之外,還具有以下功能： Ø 實(shí)時(shí)錄音,錄音時(shí)間長(zhǎng)達(dá)75分鐘,可查詢(xún)什么時(shí)刻開(kāi)始通話(huà)及講話(huà)雙方的ID號(hào); Ø 利用加速度傳感器實(shí)現(xiàn)倒地報(bào)警; Ø 數(shù)字話(huà)音、模擬話(huà)音自適應(yīng)功能。 上述方案已成功地應(yīng)用于MOTOROLA的GP328/GP338系列模擬對(duì)講機(jī)升級(jí)為數(shù)字對(duì)講機(jī)。同時(shí),改造升級(jí)之后的數(shù)字對(duì)講機(jī)和MOTOROLA的MOTOTRBO(DMR)對(duì)講機(jī)進(jìn)行了對(duì)比測(cè)試,測(cè)試結(jié)果表明：在相同的條件下,改造的數(shù)字對(duì)講機(jī)無(wú)論在話(huà)音質(zhì)量還是在無(wú)線(xiàn)通信距離上均不遜于MOTOTRBO對(duì)講機(jī),在無(wú)線(xiàn)通信距離上甚至略?xún)?yōu)于MOTOTRBO對(duì)講機(jī)。 四、結(jié)束語(yǔ) 我國(guó)的數(shù)字對(duì)講機(jī)產(chǎn)業(yè)隨著工信部“666號(hào)文件”的發(fā)布而剛拉開(kāi)帷幕,作者真誠(chéng)希望我國(guó)的廣大對(duì)講機(jī)生產(chǎn)廠(chǎng)家能夠及早掌握數(shù)字對(duì)講機(jī)的關(guān)鍵技術(shù),從而為我國(guó)最終確定具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的數(shù)字對(duì)講機(jī)標(biāo)準(zhǔn)奠定產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ),推動(dòng)我民族產(chǎn)業(yè)技術(shù)提升。 (中國(guó)集群通信網(wǎng) | 責(zé)任編輯：陳曉亮) |
