CN100342659C - 数字集群手机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用通用集成电路方案实现的数字集群手机，在主机电路模块中包含有基带电路和射频电路两部分。其中，基带电路采用双核嵌入式处理器芯片OMAP5910作为核心的信号处理和控制器件，并通过扩展接口芯片对主电路板上的其他部分进行控制。语音信号经音频声码器STW5093进行模数转换后，进入到处理器芯片进行语音信号处理，并经接口扩展芯片和基带处理芯片CMX980连接所述的射频电路；在射频电路中，语音信号经笛卡尔环路LMT4585处理后，经混频和高线性度功率放大器放大后由天线发射出去。本发明的数字集群手机以简单的电路结构和较低的成本满足了国内用户对专用网的使用需求，具有广泛的应用前景。

Description

数字集群手机

技术领域

本发明涉及一种移动通信领域的手机电路，具体地说，是涉及一种数字集群手机的内部控制电路。

背景技术

移动通信就其应用领域而言，可以分为两大类，即专用移动通信系统和公共移动通信系统，专用移动通信系统包括调度指挥系统、车辆位置报告系统等；公用移动通信系统包括蜂窝移动电话、无线寻呼系统、无绳电话等。公众移动通信的目标用户群以个体用户为单位，以“一对一”双工电话通信为主，通话对象具有随机性，系统内部用户之间是平等的，不区分优先级。公众移动通信是人们方便日常联络沟通、提高生活品质的手段之一，虽然在提高工作效率等方面也具有一定的促进作用，但就其本身性质而言，没有被赋予明确的社会责任，因此，更趋向于追求经济效益。集群通信系统，是一种高级移动调度系统，代表着通信体制之一的专用移动通信网发展方向。集群通信系统是共享资源，分担费用，向用户提供优良服务的多用途、高效能而又廉价的先进无线调度通信系统。数字集群通信的典型目标用户群以团体为单位，团体中的个体用户往往在工作上具有一定的联系，具有最紧密工作关系的个体之间以组的形式出现，有关联的小组之间又形成队，依此类推，一般分为成员、组、队、群等，这些群组的划分与单位内部的机构设置和工作流程密切相关，以“一对多”半双工电话通信为主，相互之间通信的频繁程度也按照这一顺序。

数字集群的组网原则比较复杂，需要根据用户的工作区域进行组网，而不是根据业务量的大小决定组网的先后顺序，也不能因为业务量小而降低网络的性能，如覆盖质量、各种性能指标等。数字集群的终端除功能、性能的一般性要求外，从外观上，为适应现场恶劣工作环境的需要，还要具备三防功能，即防水、防尘、防震，需要带有外部扬声器，电池容量要求较大，要带有PTT呼叫键和紧急呼叫按钮，因此，往往很难做到外观的小巧、漂亮；从类型上，除手持终端外，还要求有车载和固定终端。在实际运营中，后两种类型的终端配备比例要比公众移动系统中大得多，如对于消防系统，除个别指挥人员外，基本上全部要配备车载终端，而内河航运主要配备船载终端，有时还需要根据特殊部门的特殊需要提供专用终端或专用配件。另外，数字集群中的调度通信终端是必不可少的，它是部门内部统一调度指挥得以实现的关键。调度终端的界面系统需要根据不同部门的不同组织结构和工作流程分别开发。

数字集群通信与公众移动通信在本质上有很大的不同，分别适用于不同的目标用户群，以不同的方式向用户提供服务，二者不可相互替代，需共存和协调发展。近来，公众移动通信系统推出的基于蜂窝移动通信系统的无线对讲业务，如同短信一样，作为一项增值业务为公众移动用户提供了另一种沟通联络的方便手段，但是应该看到，它与专业集群用户所需要的调度指挥通信要求在本质上有很大区别，因此，不可能代替集群通信。作为专用移动通信系统的集群通信，在国民经济各重要行业特别是在关系到社会安定、国家安全等敏感部门发挥着重要作用。尽管目前国内公众移动通信网发展迅速，但由于技术体制方面的制约，在对通信的及时性、安全调度功能有着较高要求的场合，公众网很难满足用户的需求，因此无法取代专用集群移动通信的地位。

现阶段我国正在进行专用网从模拟到数字系统的改造，对于国内某些敏感行业，如公安、军队、国家安全等，出于国防安全考虑，需要国内自制的数字集群手机满足其需求，本发明即提供了这样一种数字集群手机电路。

发明内容

本发明为了满足专业用户较高的安全和保密性要求，提供了一种数字集群手机，它采用全新的电路结构，结合了专用移动通信系统用户的特殊要求，以较低的成本满足了国内用户对专用网的使用需求，具有广泛的应用前景。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种数字集群手机，包括主机电路模块、用户界面电路模块和手机附件，在所述主机电路模块包含有基带电路和射频电路两部分，其中，在所述的基带电路中语音信号经麦克风传递给一音频声码器，将模拟语音信号转换成数字信号经串行总线传输到中央处理器中进行语音信号的处理，基带处理芯片对处理后的语音信号进行I/Q编码并转换成模拟信号进入所述的射频电路，在其中经笛卡尔环路电路处理后，由天线发射出去；对于天线接收到的模拟语音信号经所述射频电路解调后，通过基带处理芯片转换成数字语音信号经串行总线传递到所述的中央处理器中进行数字解码及语音处理，将处理后的数字语音信号在所述音频声码器中转换成模拟信号，经功率放大器放大后，通过扬声器输出。

作为对本发明的进一步限定，所述中央处理器采用一型号为OMAP5910的双核嵌入式处理器芯片实现，其数字控制信号输出端经一接口扩展芯片与所述的射频电路相连。

作为对本发明的再进一步限定，所述射频电路包含有射频接收电路、射频发射电路和TX/RX开关，从天线接收到的无线信号经TX/RX开关进入射频接收电路，在所述射频接收电路中，低噪声放大器、滤波器、混频器、中频放大器、中频滤波器以及解调器依次串联，输出模拟语音信号到所述的基带处理芯片中；在所述的射频发射电路中，采用笛卡尔环路专用集成芯片LMT4585接收基带处理芯片输出的I/Q信号，并依次与混频器、功率放大器串联，输出高频信号经TX/RX开关由天线发射出去。

所述TX/RX开关经滤波器和耦合器与天线相连；在射频发射电路中，所述耦合器经一检测电路与功率放大器相连，实现对功率放大器放大倍数的校正。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明的数字集群手机采用基带电路、射频电路组成主机电路模块，在基带电路中，通过采用以双核嵌入式处理器芯片OMAP5910为主的主控电路，配合音频声码器、音频放大器和基带处理芯片等组成的音频处理电路，完成了音频信号的编/解码、放大、以及与模拟基带I/Q信号之间的转换，实现了语音信号的数字化处理，以简单的电路结构和较低的成本满足了国内用户对专用网的使用需求，完成了专用网从模拟到数字系统的改造，具有广泛的应用前景。

附图说明

图1是本发明数字集群手机的系统框图；

图2是图1中基带电路的原理框图；

图3是图1中射频电路的原理框图；

图4是图3中射频接收电路的具体线路连接图；

图5是图3中射频发射电路的具体线路连接图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1中，数字集群手机主要由三部分组成：用户界面板(MMI板)、主机电路模块，以及一些外部附件。其中，主机电路模块是整个系统的核心模块，此模块实现了数字集群手机的主要功能，主要由基带电路102和射频电路101两部分组成。用户界面板是数字集群手机与使用者进行交互的模块，用户的操作几乎都是通过此模块来实现的，主要包含有LCD显示屏、键盘板、功能按钮、内部扬声器(高/低音)和麦克风MIC、背光指示灯以及振动电机等。手机外部附件主要包括电池、充电器、外接天线、外部麦克风和耳机等辅助部件，对数字集群手机的功能进行了有效扩充。

图2是数字集群手机中基带电路的原理框图，主要包含有以中央处理器OMAP5910芯片为主的主控电路和音频声码器203、音频放大器206以及基带处理芯片205等组成的音频处理电路。其中，音频声码器203采用型号为STW5093的芯片实现；音频放大器206采用型号为TDA8541的芯片实现；基带处理芯片205的型号为CMX980；而中央处理器OMAP5910则是一种新型的双核嵌入式处理器，同时拥有TMS320C55x DSP内核的实时处理性能与低功耗ARM925微处理器的灵活性，并通过优化处理器间的通信机制使设计者可同时享受这两种处理器的最大优点。中央处理器OMAP5910将开放式多媒体应用平台OMAP固有的优势进一步扩展到了诸如数字媒体、定位服务、增强型游戏及远程通信等新的领域。本发明的数字集群手机就是基于此OMAP5910芯片实现的。

中央处理器OMAP5910经数据、地址总线与FLASH、EEPROM、SDRAM组成的寄存器201相连。其中，FLASH中存储的是系统运行所需的软件数据，EEPROM中存储的是系统的配置信息，SDRAM中存储的是临时数据。中央处理器OMAP5910经数据、地址及片选总线与接口扩展芯片202相连，对其接口进行扩展，输出数字控制指令信号一方面通过射频控制总线和SPI串行总线，经射频接口连接所述的射频电路，控制其正确收发；另一方面向音频声码器203和基带处理芯片205等芯片发出控制指令信号，实现其协调工作。所述接口扩展芯片202的型号为FPGA Spartan II。中央处理器OMAP5910经SPI串行总线与音频声码器203相连，接收、发送语音信号，并通过控制信号线MCSI1传输数字指令信号，实现对音频声码器203的控制。基带处理芯片205的数据命令端口MCSI2、串行命令端口McBSP1以及接收数据端口McBSP3分别与中央处理器OMAP5910相连，通过接收/发送总线RX/TX和控制/开始复用控制信号线CNTL/STAT连接所述的射频接口，进而实现语音信号的发送与接收。

图3是数字集群手机的射频电路框图，主要由射频接收电路301、射频发射电路303、TX/RX模拟开关304和频率合成器302四部分组成。其中，TX/RX开关304主要实现发射通道和接收通道的转换；频率合成器302利用一个或多个基准频率信号合成系统所需的各种频率时钟信号。天线经耦合器C1和Harmonic滤波器F1与所述的TX/RX开关304相连，通过TX/RX开关304实现对射频接收电路301和射频发射电路303的选通。所述射频接收电路301由滤波器F2、低噪声放大器A1、射频滤波器F3、混频器M1、45MHz中频放大器A2、中频滤波器F4、中频放大器A3、25KHz滤波器F5和解调器T1依次串联而成，完成对接收信号的滤波、放大、解调等功能，其具体连接关系参见图4所示。所述射频发射电路303由笛卡尔环路专用集成芯片LMT4585、混频器M2、功率放大器A4依次串联而成，完成对语音基带信号的调制、变频、功率放大等功能，其中，功率放大器A4经一检测电路与所述的耦合器C1相连，通过改变放大器A4的放大倍数，实现对输出语音信号功率的调整，其具体连接关系参见图5所示。

数字集群手机电路的工作过程是：首先，内部麦克风MIC将话音信号转换成模拟电信号输入到音频声码器203中，经前置放大后进行A/D转换，得到数字语音信号经SPI串行总线输入到中央处理器OMAP5910中，对数字语音信号进行话音检测、语音编码、卷积编码、分组插入、脉冲格式化与调制等处理，通过串行总线送入基带处理芯片205的数字接口电路中，在其中转换为模拟信号，输出正交的I/Q信号交由射频发射电路303中的笛卡尔环路专用集成芯片LMT4585处理，在其中完成对I/Q信号相位及幅度的较正，使I/Q信号满足射频信号的线性和正交性，输出信号与TX本振信号进行混频，得到发射信号，经功率放大器A4放大后，再通过TX/RX开关、Harmonic滤波器F1和耦合器C1，由天线发射出去。

接收音频通道完成的是与发射音频通道相反的过程，首先，从天线接收到的无线信号通过耦合器C1、滤波器F1和TX/RX开关进入射频接收电路，经过信号放大、射频滤波、混频、中频滤波、中频放大和解调后得到差分模拟基带I/Q信号，送入所述的基带电路模块进行处理。在基带电路模块中，基带处理芯片205对差分模拟基带I/Q信号进行A/D转换，得到数字语音信号，对其进行适当滤波后通过串行总线发送到中央处理器OMAP5910中。中央处理器OMAP5910对数字信号进行解码等处理后，通过SPI串行总线输入到音频声码器203中，实现数字信号到模拟信号之间的转换，经音频放大器206放大后，驱动内部扬声器输出语音信号。

本发明采用上述电路结构实现了集群手机从模拟到数字的转型，满足了国内用户对专用网的使用要求。当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种数字集群手机，包括主机电路模块、用户界面电路模块和手机附件，所述主机电路模块包含有基带电路和射频电路两部分，其特征在于：在所述的基带电路中语音信号经麦克风传递给一音频声码器，将模拟语音信号转换成数字信号经串行总线传输到中央处理器中进行语音信号的处理，基带处理芯片对处理后的语音信号进行I/Q编码并转换成模拟信号进入所述的射频电路，在其中经笛卡尔环路电路处理后，由天线发射出去；在所述射频电路中包含有TX/RX开关，所述TX/RX开关经滤波器和耦合器与天线相连；对于天线接收到的信号经所述射频电路解调后，通过基带处理芯片转换成数字语音信号经串行总线传递到所述的中央处理器中进行数字解码及语音处理，将处理后的数字语音信号在所述的音频声码器中转换成模拟信号，经功率放大器放大后，通过扬声器输出。

2.根据权利要求1所述的数字集群手机，其特征在于：所述中央处理器的数字控制信号输出端经一接口扩展芯片与所述的射频电路相连。

3.根据权利要求1所述的数字集群手机，其特征在于：在所述射频电路中还包含有射频接收电路和射频发射电路，从天线接收到的无线信号经TX/RX开关进入射频接收电路，在所述射频接收电路中，低噪声放大器、滤波器、混频器、中频放大器、中频滤波器以及解调器依次串联，输出模拟语音信号到所述的基带处理芯片中；在所述的射频发射电路中，采用笛卡尔环路专用集成芯片接收基带处理芯片输出的I/Q信号，依次与混频器、功率放大器串联，输出高频信号经TX/RX开关由天线发射出去。

4.根据权利要求3所述的数字集群手机，其特征在于：所述耦合器经一检测电路与所述射频发射电路中的功率放大器相连。

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