CN100444661C - 一种全数字对讲机及其信号处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种全数字对讲机，包括电源电路、数字语音处理电路、中央控制电路、GMSK调制解调电路、中频电路、射频收发电路和天线，所述的数字语音处理电路包括模数/数模转换电路和数字语音编解码电路，与现有技术相比，本发明的优点在可以有效地提高对讲机的发射功率和接收信号的信噪比并大大提高接收的灵敏度；具有良好的频率匹配性能；可以通过简单地更换射频功放和低噪放电路板即可以实现在所需要的频段上的对讲通讯；产品的集成度高；可以实现短消息、USB、串口、智能卡、扩展卡、机卡分离以及单呼、群呼和组呼等功能。它的通话质量高，抗干扰性好，制造成本低，适合于大规模推广应用。
Description
技术领域
本发明涉及无线对讲机，尤其是涉及一种工作于公共频段的全数字对讲机及其信号处理方法。
背景技术
目前，我国的对讲机市场仍然是模拟式对讲机占主导地位。但是模拟对讲机存在许多缺点与不足：其一，模拟对讲机传送的是模拟信号，信号处理方式简单，消耗功率较大，不能有效地消除干扰及噪声的影响，导致许多情况下通话质量不能令人满意；其二，模拟对讲机的频率利用率不高，信道容量低。我国信息产业部无线电管理局在2001年规定的公众对讲机业务公共频段为409.75MHz-409.9875MHz，在此范围之间有20对频率，每个信道占用的频带宽度为12.5kHz。目前市场上的模拟对讲机除了400M频段的，还有150M，430M等，但后面的这些频段都容易对其它系统形成干扰，使用范围有所限制；其三，模拟对讲机保密性差，容易被窃听。
2005年7月20日公开的200510032685.9号中国发明专利申请公开说明书中介绍了一种400M公共频段数字对讲机及其实现通讯的方法，其数字对讲机包括语音收发电路、射频收发电路、控制电路、电源电路、数字语音处理模块，数字语音处理模块分别与控制电路、语音收发电路、电源电路相连接，并通过模数转换电路与射频收发电路相连接。它利用数字语音处理模块对基带模拟语音信号进行数字处理，产生数字基带发射信号，再经数模转换产生输出模拟调制信号提供给射频收发电路，以及对基带解调信号进行模数转换，产生数字基带接收信号，对其处理得到数字语音信号，再经数模转换成模拟基带语音，提供给扬声器。该发明的优点是具有抗干扰性强、通话质量好、频谱利用率高、功耗低、集成程度高、功能升级扩展容易。但是这种对讲机也还具有一定的缺陷，一是发射功率不够大；二是信号接收的信噪比相对较小，使得接收的灵敏度相对较低；三是频段选择比较单一，仅适合于400M的公共频段，不能满足不同的需要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种发射功率大、信号接收灵敏度高、可根据不同的需要选择不同的公共频段的全数字对讲机及其信号处理方法，它用数字软件无线电技术代替现有模拟对讲机的核心处理部分，通话质量高，抗干扰性好，制造成本低，适合于大规模推广应用。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种全数字对讲机的信号处理方法，全数字对讲机包括电源电路、数字语音处理电路、中央控制电路、GMSK调制解调电路、中频电路、射频收发电路和天线，所述的数字语音处理电路包括模数/数模转换电路和数字语音编解码电路，所述的数字语音编解码电路和所述的GMSK调制解调电路分别与所述的中央控制电路相连接，所述的中频电路分别与所述的GMSK调制解调电路和所述的射频收发电路相连接，所述的射频收发电路与所述的天线之间的设置有射频功放和低噪放电路，信号处理方法包括信号发射处理和信号接收处理两个步骤，所述的信号发射处理步骤为：所述的模数/数模转换电路将麦克风接收的模拟语音信号转换成数字语音信号由所述的语音编解码电路进行编码，然后将编码后的数字语音信号传送到所述的中央控制电路，所述的中央控制电路对信号进行信道编码后打包成帧，然后将语音帧信号传送到所述的GMSK调制解调电路进行GMSK调制，并把调制后的I和Q的两路信号送入所述的中频电路，通过所述的中频电路将信号调制到相应的载波频段传送到所述的射频收发电路经发射端设置的射频功放电路进行频率匹配和功率放大，然后通过天线发送出去；所述的信号接收处理步骤为：所述的低噪放电路将所述的天线接收到相应的信息首先进行频段选择，滤去一些无用的信息，然后把提取的载波信号送入所述的中频电路，解调出I、Q两路信号，通过所述的GMSK调制解调电路进行GMSK解调，将得到的数据帧，传送到所述的中央控制电路进行解帧处理，提取与本机匹配的业务数据信息，然后将此数据信息进行信道解码提取出语音数据信息，再通过所述的语音编解码电路进行解码，将解码后的信号通过所述的模数/数模转换电路进行D/A转换，得到语音模拟信号，把此信号进行音频放大，通过扬声器播放出来。
所述的射频功放和低噪放电路包括由型号为RF2175的芯片及外围电路组成的射频功放电路和与其并联的低噪放电路，所述的射频功放电路连接在所述的射频收发电路的发射端，所述的低噪放电路连接在所述的射频收发电路的接收端，这可以使对讲机的频段设置在400MHz。
所述的射频功放和低噪放电路包括由型号为RF2173的芯片及外围电路组成的射频功放电路和与其并联的低噪放电路，所述的射频功放电路连接在所述的射频收发电路的发射端，所述的低噪放电路连接在所述的射频收发电路的接收端，这可以使对讲机的频段设置在800MHz～900MHz。
所述的GMSK调制解调电路、所述的中频电路和所述的射频收发电路三个电路由一个型号为CMX990的芯片和外围电路组成。
所述的模数/数模转换电路语音CODEC芯片和外围电路组成，所述的数字语音编解码电路由DSP语音处理芯片和外围电路组成，所述的中央控制电路由ARM控制芯片和外围电路组成。
所述的中央控制电路还设置有显示电路、键盘电路、扩展口电路、智能IC卡电路、USB、串口等电路和存储电路。
与现有技术相比，本发明的优点在于通过在射频收发电路与天线之间的设置射频功放和低噪放电路，可以有效地提高对讲机的发射功率和接收信号的信噪比并大大提高接收的灵敏度；由于设置的射频功放和低噪放电路具有良好的频率匹配性能，因此只要将射频功放和低噪放电路设置在一块电路板上，我们可以通过简单地更换射频功放和低噪放电路板即可以实现在所需要的频段上的对讲通讯；将GMSK调制解调电路、中频电路和射频收发电路集成在一个芯片上可以提高产品的集成度；中央控制电路还设置有键盘电路和接口电路，可以实现短消息、USB、串口、智能卡、扩展卡、机卡分离以及单呼、群呼和组呼等功能。
附图说明
图1是本发明的电路方框图；
图2是本发明实施例一的射频功放和低噪放电路图；
图3是本发明实施例二的射频功放和低噪放电路图；
图4是本发明信号处理方法的流程图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述。
实施例一：一种全数字对讲机，包括电源电路1、模数/数模转换电路2、数字语音编解码电路3、中央控制电路4、GMSK调制解调电路5、中频电路6、射频收发电路7、射频功放和低噪放电路和天线8，数字语音编解码电路3和GMSK调制解调电路5分别与中央控制电路4相连接，中频电路6分别与GMSK调制解调电路5和射频收发电路7相连接，射频收发电路7与天线8之间设置有射频功放电路和低噪放电路，中央控制电路4还设置有显示电路10、键盘电路11、扩展口电路12、智能IC卡电路13、USB、串口等电路14和存储电路15。
GMSK调制解调电路5、中频电路6和射频收发电路7三个电路由一个型号为CMX990的芯片和外围电路组成。
模数/数模转换电路2由型号为MC145483的语音CODEC芯片和外围电路组成，数字语音编解码电路3由型号为TMS320C5402的DSP语音处理芯片和外围电路组成，中央控制电路由型号为S3C44BOX的ARM控制芯片和外围电路组成；如图2所示，射频功放和低噪放电路9由型号为RF2175的芯片及外围电路组成，连接在射频收发电路7的发射端及接收端，而低噪放电路与射频功放电路并联，由分立元件组成，这可以使对讲机的频段设置在400MHz。
实施例二：如图3所示，其它结构与实施一相同，不同之处在于射频功放电路9由型号为RF2173的芯片及外围电路组成，这可以使对讲机的频段设置在800~900MHz。
上述实施例的全数字对讲机的信号处理方法如图4所示，它包括信号发射处理和信号接收处理两个步骤，信号发射处理步骤为：模数/数模转换电路2将麦克风接收的模拟语音信号进行8KHz的A/D采样，转化成相应的PCM信号，把得到的PCM信号通过串行口传送给语音编解码电路3进行语音压缩，产生4Kbps的数据信号，将此数据通过相应电路传送给中央控制电路4，通过中央控制电路4对信号进行信道编码，包括CRC、分组码、交织、扰频等相关算法来保证无线传输过程中的误码率在10-5以下，产生7.2Kbps的数据流，把这些数据流进行分组，并在每组的帧头加上相应的位同步、帧同步、控制信令、状态等信息，在帧尾也加入一定的控制信息，然后一起打包成帧，此时的速率为8Kbps，将这些数据通过并口送入到GMSK调制解调电路5进行GMSK调制，并把调制后的I和Q的两路信号送入中频电路6，通过中频电路6将信号调制到相应的载波频段传送到射频收发电路7经发射端设置的射频功放电路9进行频率匹配和功率放大，然后通过天线8发送出去；信号接收处理步骤为：低噪放电路10将天线8接收到的相应的信息首先进行频段选择，滤去无用的信息，然后把提取的载波信号通过射频收发电路7送入中频电路6，解调出I、Q两路信号，通过GMSK调制解调电路5进行GMSK解调，得到8Kbps的数据帧，将得到的数据帧传送到中央控制电路4进行解帧处理，判断帧头的信息是否为本机所匹配的：如果不匹配，则丢弃此帧；如果匹配，则根据控制信令提取与本机匹配的业务数据信息，然后将此数据信息进行信道解码提取出提取出4Kbps语音数据信息，再通过语音编解码电路3进行解码，产生PCM信号，将解码后的PCM信号通过模数/数模转换电路2进行D/A转换，得到语音模拟信号，把此信号进行音频放大，通过扬声器播放出来。
Claims (1)
1、一种全数字对讲机的信号处理方法，全数字对讲机包括电源电路、数字语音处理电路、中央控制电路、GMSK调制解调电路、中频电路、射频收发电路和天线，所述的数字语音处理电路包括模数/数模转换电路和数字语音编解码电路，所述的数字语音编解码电路和所述的GMSK调制解调电路分别与所述的中央控制电路相连接，所述的中频电路分别与所述的GMSK调制解调电路和所述的射频收发电路相连接，所述的射频收发电路与所述的天线之间的设置有射频功放和低噪放电路，其特征在于它包括信号发射处理和信号接收处理两个步骤，所述的信号发射处理步骤为：所述的模数/数模转换电路将麦克风接收的模拟语音信号转换成数字语音信号由所述的语音编解码电路进行编码，然后将编码后的数字语音信号传送到所述的中央控制电路，所述的中央控制电路对信号进行信道编码后打包成帧，然后将语音帧信号传送到所述的GMSK调制解调电路进行GMSK调制，并把调制后的I和Q的两路信号送入所述的中频电路，通过所述的中频电路将信号调制到相应的载波频段传送到所述的射频收发电路经发射端设置的所述的射频功放电路进行频率匹配和功率放大，然后通过天线发送出去；所述的信号接收处理步骤为：所述的低噪放电路将所述的天线接收到相应的信息首先进行频段选择，滤去无用的信息，然后把提取的载波信号送入所述的中频电路，解调出I、Q两路信号，通过所述的GMSK调制解调电路进行GMSK解调，将得到的数据帧，传送到所述的中央控制电路进行解帧处理，提取与本机匹配的业务数据信息，然后将此数据信息进行信道解码提取出语音数据信息，再通过所述的语音编解码电路进行解码，将解码后的信号通过所述的模数/数模转换电路进行D/A转换，得到语音模拟信号，把此信号进行音频放大，通过扬声器播放出来。
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