CN102752459B - 集团无绳电话交换机 - Google Patents

Abstract

集团无绳电话交换机，涉及集团无绳电话交换机。它为了解决传统有线电话交换机线路复杂网络故障检修困难，以及现有无线交换机从机与从机之间无法进行通信并且可扩展性较弱缺点。本发明在外部电话打入时，市话信号通过主机系统电话接口模块分离出振铃、号码和模拟音频输出信号，将振铃信号和号码信号送往单片机模块处理；音频信号通过音频采样编码模块转为数字信号后送到单片机模块处理，单片机模块将信号发送至主机系统射频收发模块，主从机之间通过射频模块进行通信；在本地打出电话时，从机系统单片机模块把数字音频信号送到音频解码模块，转换为模拟音频信号，通过射频收发模块送到电话接口模块发送出去实现多用户传输。本发明适用于通信领域。

Description

集团无绳电话交换机

技术领域

本发明涉及一种交换机，具体涉及集团无绳电话交换机。

背景技术

目前数字语音交换技术主要应用于集团电话交换机。集团电话交换机由外线与分机构成。它由若干电话共用一条或多条外线，用于中、小型企业，也可用于住宅和秘书电话。当外线呼入时，可由任一部电话应答，并可以转给所需的被叫。集团电话交换技术是现代化办公中常用的通讯管理手段，使电话管理者可集团性管理外线来电与内线呼出。近年来伴随着我国经济的发展，包括集团电话交换机在内的通信设备的产量大幅增长。伴随着交换机技术的广泛应用，我国建立了以数字程控交换技术为基础的固定电话交换网络和以GSM/CMDA为基础的移动通信网络作为主流的语音通信手段，无线语音通信已经得到了快速的发展，其应用范围日益广泛。传统的有线电话交换机的使用中架设线路复杂，网络故障检修困难，以及系统可扩展性较弱的缺点逐渐显露出来。且现有的无线交换机的从机与从机之间无法进行通信。但是目前困扰着无线数字集团电话交换机发展主要是传统的无线承载方式难以承载大数量的语音传输链路，对用户数量有较大的限制。

发明内容

本发明的目的是为了解决传统的有线电话交换机的使用中架设线路复杂，网络故障检修困难，以及现有的无线交换机的从机与从机之间无法进行通信，并且系统可扩展性较弱的缺点，从而提出了集团无绳电话交换机。

集团无绳电话交换机，它包括一个主机系统和N个从机系统，N大于等于二，

所述的主机系统包括，电话接口模块、第一音频采样编码模块、第一单片机模块、第一音频解码模块和第一射频收发模块，

所述的从机系统包括，话筒、人机交互模块、扬声器、第二音频采样编码模块、第二单片机模块、第二音频解码模块和第二射频收发模块，

市话信号输入至电话接口模块的市话信号输入端，

电话接口模块分离出市话信号的振铃信号、号码信号和音频模拟信号，

电话接口模块的音频模拟信号输出端与第一音频采样编码模块的音频模拟信号输入端连接；

电话接口模块的振铃信号和号码信号收发端与第一单片机模块的振铃信号和号码信号收发端连接；

第一音频采样编码模块将接收到的音频模拟信号转换为音频数字信号，将该音频数字信号通过第一音频采样编码模块的音频数字信号输出端发送至第一射频收发模块的音频数字信号输入端，

第一射频收发模块通过无线链路与多个从机系统的射频收发模块进行通信，

第一单片机模块的控制音频采样通道开关端口与第一音频采样编码模块的音频采样通道开关端口连接，

第一单片机模块的数字信号收发端与第一射频收发模块的数字信号收发端连接，

第一单片机模块的控制音频解码通道开关端口与第一音频解码模块的音频解码通道开关端口连接，

第一射频收发模块的音频数字信号输出端与第一音频解码模块的音频数字信号输入端连接，

第一音频解码模块将接收到的音频数字信号转换为音频模拟信号，将该音频模拟信号通过第一音频解码模块的音频模拟信号输出端发送至电话接口模块的音频模拟信号输入端，

从机系统话筒的音频模拟信号输出端与第二音频采样编码模块的音频模拟信号输入端连接，

第二音频采样编码模块将话筒接收端的音频模拟信号转换为音频数字信号，将该音频数字信号通过第二音频采样编码模块的音频数字信号输出端发送至第二射频收发模块的音频数字信号输入端，

第二单片机模块的控制音频采样通道开关端口与第二音频采样编码模块的音频采样通道开关端口连接，

第二单片机模块的号码信号端口与人机交互模块的号码信号连接，

第二单片机模块的数字信号收发端与第二射频收发模块的数字信号收发端连接，

第二单片机模块的控制音频解码通道开关端口与第二音频解码模块的音频解码通道开关端口连接，

第二射频收发模块通过无线链路与主机系统的第一射频收发模块进行通信，

第二射频收发模块的音频数字信号输出端与第二音频解码模块的音频数字信号输入端连接，

第二音频解码模块将接收到的音频数字信号转换为音频模拟信号，将该音频模拟信号通过第二音频解码模块的音频模拟信号输出端发送至扬声器的音频模拟信号输入端。

本发明利用该频段传输带宽较大的优势，实现高保真的语音传输。同时建立一个语音传输网络体系，通过架设一台主机和多台无线子机，实现主机可选择性的与子机进行语音传输和子机间互相的语音通信，多用户语音承载和交换，且结构简单。

附图说明

图1为集团无绳电话交换机的整体结构图；

图2为主机系统的结构框图；

图3为从机系统的结构框图；

图4为nRF24Z1双路通信通道示意图，其音频传输通道，用于传输音频数据(实时音频数据+重发的数据)，控制通道，用于：传输与接入(ACK，Acknowledgement)数据(ARX至ATX)；寄存器数据更新；

图5为音频发射端的结构框图；

图6为音频接收端系统的结构框图。

具体实施方式

具体实施方式一、结合图1、图2和图3具体说明本实施方式，本实施方式所述的集团无绳电话交换机，它包括一个主机系统和N个从机系统，N大于等于二，

所述的主机系统包括，电话接口模块1、第一音频采样编码模块2、第一单片机模块3、第一音频解码模块4和第一射频收发模块5，

所述的从机系统包括，话筒6、人机交互模块7、扬声器8、第二音频采样编码模块9、第二单片机模块10、第二音频解码模块11和第二射频收发模块12，

市话信号输入至电话接口模块1的市话信号输入端，

电话接口模块1分离出市话信号的振铃信号、号码信号和音频模拟信号，

电话接口模块1的音频模拟信号输出端与第一音频采样编码模块2的的音频模拟信号输入端连接；

电话接口模块1的振铃信号和号码信号收发端与第一单片机模块3的振铃信号和号码信号收发端连接；

第一音频采样编码模块2将接收到的音频模拟信号转换为音频数字信号，将该音频数字信号通过第一音频采样编码模块2的音频数字信号输出端发送至第一射频收发模块5的音频数字信号输入端，

第一射频收发模块5通过无线链路与多个从机系统的射频收发模块进行通信，

第一单片机模块3的控制音频采样通道开关端口与第一音频采样编码模块2的音频采样通道开关端口连接，第一单片机模块3控制与第一音频采样编码模块2的音频采样的启动和停止，

第一单片机模块3的数字信号收发端与第一射频收发模块5的数字信号收发端连接，

第一单片机模块3的控制音频解码通道开关端口与第一音频解码模块4的音频解码通道开关端口连接，

第一射频收发模块5的音频数字信号输出端与第一音频解码模块4的音频数字信号输入端连接，

第一音频解码模块4将接收到的音频数字信号转换为音频模拟信号，将该音频模拟信号通过第一音频解码模块4的音频模拟信号输出端发送至电话接口模块1的音频模拟信号输入端，

从机系统话筒6的音频模拟信号输出端与第二音频采样编码模块9的音频模拟信号输入端连接，

第二音频采样编码模块9将话筒6接收端的音频模拟信号转换为音频数字信号，将该音频数字信号通过第二音频采样编码模块9的音频数字信号输出端发送至第二射频收发模块12的音频数字信号输入端，

第二单片机模块10的控制音频采样通道开关端口与第二音频采样编码模块9的音频采样通道开关端口连接，第二单片机模块10的控制第二音频采样编码模块9的音频采样的启动和停止，

第二单片机模块10的号码信号端口与人机交互模块7的号码信号连接，

第二单片机模块10的数字信号收发端与第二射频收发模块12的数字信号收发端连接，

第二单片机模块10的控制音频解码通道开关端口与第二音频解码模块11的音频解码通道开关端口连接，

第二射频收发模块12通过无线链路与主机系统的第一射频收发模块5进行通信，

第二射频收发模块12的音频数字信号输出端与第二音频解码模块11的音频数字信号输入端连接，

第二音频解码模块11将接收到的音频数字信号转换为音频模拟信号，将该音频模拟信号通过第二音频解码模块11的音频模拟信号输出端发送至扬声器8的音频模拟信号输入端。

具体实施方式二、本实施方式与具体实施方式一所述的集团无绳电话交换机的区别在于，主机系统采用的电话接口模块1为模拟电话接口芯片PH8810，该PH8810模拟电话接口芯片采用电子耦合技术。

具体实施方式三、本实施方式与具体实施方式一所述的集团无绳电话交换机的区别在于，主机系统采用的第一音频采样编码模块2与从机系统采用的第二音频采样编码模块9型号相同，均为WM8738芯片。

具体实施方式四、本实施方式与具体实施方式一所述的集团无绳电话交换机的区别在于，主机系统采用的第一音频解码模块4与从机系统采用的第二音频解码模块11型号相同，均为WM8711芯片。

具体实施方式五、本实施方式与具体实施方式一所述的集团无绳电话交换机的区别在于，主机系统采用的第一单片机模块3与从机系统采用的第二单片机模块10型号相同，均为AVR系列的ATmega8芯片。

具体实施方式六、本实施方式与具体实施方式一所述的集团无绳电话交换机的区别在于，主机系统采用的第一射频收发模块5与从机系统采用的第二射频收发模块12型号相同，均为采用nRF24Z1集成射频收发芯片，nRF24Z1是挪威Nordic公司推出的一款最新一代的2.4G数字音频传输芯片，实时的传输速率能够达到4Mbps，同时支持音频和控制双路无线通道，支持I2S和S/PDIF标准数字音频接口，能够达到CD级别的音频传输效果。

该射频芯片推出时间较短，是目前国际上最领先的2.4G射频芯片。其射频部分的调制方式是高斯频移键控(Gauss frequency Shift Keying GFSK)，为保证低误码率，芯片还采用了服务质量(QoS，Quality of Service)策略。策略包括双向通信机制和应答机制、数据完整性策略和CRC校验、自适应跳频、掉线搜索重连策略。该芯片将数字语音数据和控制数据分别在两个独立的通道内传输。发射端和接收端在发送控制数据时不会中断和干扰数字音频数据的传输，从而保证了音频传输的实时性。其双通道传输结构如图4所示。

由于nRF24Z1支持I2S和S/PDIF标准数字音频格式，所以AD和DA转换芯片可以和WM8738和WM8711直接连接。

音频发射端系统框图如图5所示。其中双声道的音频信号经过WM8738的采样后通过I²S接口传输给nRF24Z1射频芯片。而单片机模块则通过另外的I²C总线来传输控制指令。

音频接受端的系统框图如图6所示。由于WM8711和nRF24Z1都支持通过I²C接口进行配置，所以它们的SCL、SDA接口都挂接到同一条I²C总线上，由单片机模块统一下发控制指令。而音频数据则通过I²S接口直接在WM8711与nRF24Z1间传输。其优点为：

音频数据直接从AD或者DA传输到射频模块，途中不经过MCU，这能够大幅降低数据传输的延迟；

由于没有了单片机模块速度的瓶颈，音频的采样率可以达到AD器件的最大值；

整个系统的控制总线和音频传输总线分开，单片机模块发送控制数据时不会中断音频数据的传输，系统传输的持续性好；

由于采用专用数字DA，当调节音量时可以用单片机模块通过I²C总线发送指令给DA，改变音频数据值的大小，从而可以实现音量的数字调节。

集团无绳电话交换机的工作原理为：

当外部电话打入主机系统时，市话信号通过电话接口模块1分离出振铃信号、号码信号和音频模拟信号，电话接口模块将接收到的音频模拟信号发送至第一音频采样编码模块2，并将振铃信号和号码信号发送至第一单片机模块3，第一单片机模块3对接受到的信号进行处理得到数字信号，并将该数字信号发送至主机系统的第一射频收发模块5，主机系统的第一射频收发模块5根据接受到的数字信号与相应的从机系统的第二射频收发模块12进行连接，并将连接信号同时发送至第一单片机模块3和第二单片机模块10，第一单片机模块3接受到连接信号后对该信号进行处理得到数字信号，并将该数字信号发送至第一音频采样编码模块2，同时，第二单片机模块10接受到连接信号后对该信号进行处理得到数字信号，将该数字信号同时发送至第二音频解码模块11和人机交互模块7，第一音频采样编码模块2将音频模拟信号转换为音频数字信号，并将该音频数字信号发送至第一射频收发模块5，第一射频收发模块5将接收到的音频数字信号发送至第二射频收发模块12，第二射频收发模块12将接收到的音频数字信号发送至第二音频解码模块11，第二音频解码模块11将收到的音频数字信号转换为音频模拟信号，将该音频模拟信号发送至扬声器8，实现通信；

当从本地打出电话时，被叫号码的号码信号通过从机系统的人机交互模块7发送至第二单片机模块10，话筒6将接收到的音频模拟信号发送至第二音频采样编码模块9，第二单片机模块10将接收的号码信号进行处理得到数字信号，将该数字信号发送至第二射频收发模块12，从机系统的第二射频收发模块12根据接受到的数字信号与主机系统的第一射频收发模块5进行连接，并将该数字信号发送至第一单片机模块3，第一单片机模块3对信号进行识别处理，将反馈后的数字信号发送至主机系统的第一射频收发模块5，同时，将数字信号发送至第一音频解码模块4，第一射频收发模块5将接收到的连接信号发送至相应的从机系统的第二射频收发模块12，第二射频收发模块12将接收到的数字信号发送至第二单片机模块10，第二单片机模块10将接收到连接信号后对该信号进行处理得到数字信号，并将该数字信号发送至第二音频采样编码模块9，第二音频采样编码模块9将接收到的音频模拟信号转换为音频数字模拟信号，并将该音频数字信号发送至第二射频收发模块12，第二射频收发模块12将接收到的信号发送至主机系统的第一射频收发模块5，第一射频收发模块5将接收到的音频数字信号发送至第一音频解码模块4，第一音频解码模块4将音频数字信号转换为音频模拟信号，并将该音频模拟信号发送至电话接口模块1。

Claims (6)

1.集团无绳电话交换机，其特征在于，它包括一个主机系统和N个从机系统，N大于等于二，

所述的主机系统包括，电话接口模块(1)、第一音频采样编码模块(2)、第一单片机模块(3)、第一音频解码模块(4)和第一射频收发模块(5)，

所述的从机系统包括，话筒(6)、人机交互模块(7)、扬声器(8)、第二音频采样编码模块(9)、第二单片机模块(10)、第二音频解码模块(11)和第二射频收发模块(12)，

市话信号输入至电话接口模块(1)的市话信号输入端，

电话接口模块(1)分离出市话信号的振铃信号、号码信号和音频模拟信号，

电话接口模块(1)的音频模拟信号输出端与第一音频采样编码模块(2)的音频模拟信号输入端连接；

电话接口模块(1)的振铃信号和号码信号收发端与第一单片机模块(3)的振铃信号和号码信号收发端连接；

第一音频采样编码模块(2)将接收到的音频模拟信号转换为音频数字信号，将该音频数字信号通过第一音频采样编码模块(2)的音频数字信号输出端发送至第一射频收发模块(5)的音频数字信号输入端，

第一射频收发模块(5)通过无线链路与多个从机系统的射频收发模块进行通信数据端连接，

第一单片机模块(3)的控制音频采样通道开关端口与第一音频采样编码模块(2)的音频采样通道开关端口连接，

第一单片机模块(3)的数字信号收发端与第一射频收发模块(5)的数字信号收发端连接，

第一单片机模块(3)的控制音频解码通道开关端口与第一音频解码模块(4)的音频解码通道开关端口连接，

第一射频收发模块(5)的音频数字信号输出端与第一音频解码模块(4)的音频数字信号输入端连接，

第一音频解码模块(4)将接收到的音频数字信号转换为音频模拟信号，将该音频模拟信号通过第一音频解码模块(4)的音频模拟信号输出端发送至电话接口模块(1)的音频模拟信号输入端，

从机系统话筒(6)的音频模拟信号输出端与第二音频采样编码模块(9)的音频模拟信号输入端连接，

第二音频采样编码模块(9)将话筒(6)接收端的音频模拟信号转换为音频数字信号，将该音频数字信号通过第二音频采样编码模块(9)的音频数字信号输出端发送至第二射频收发模块(12)的音频数字信号输入端，

第二单片机模块(10)的控制音频采样通道开关端口与第二音频采样编码模块(9)的音频采样通道开关端口连接，

第二单片机模块(10)的号码信号端口与人机交互模块(7)的号码信号连接，

第二单片机模块(10)的数字信号收发端与第二射频收发模块(12)的数字信号收发端连接，

第二单片机模块(10)的控制音频解码通道开关端口与第二音频解码模块(11)的音频解码通道开关端口连接，

第二射频收发模块(12)通过无线链路与主机系统的第一射频收发模块(5)进行通信，

第二射频收发模块(12)的音频数字信号输出端与第二音频解码模块(11)的音频数字信号输入端连接，

第二音频解码模块(11)将接收到的音频数字信号转换为音频模拟信号，将该音频模拟信号通过第二音频解码模块(11)的音频模拟信号输出端发送至扬声器(8)的音频模拟信号输入端。

2.根据权利要求1所述的集团无绳电话交换机，其特征在于，主机系统采用的电话接口模块(1)为模拟电话接口芯片PH8810。

3.根据权利要求1所述的集团无绳电话交换机，其特征在于，主机系统采用的第一音频采样编码模块(2)与从机系统采用的第二音频采样编码模块(9)型号相同，均为WM8738芯片。

4.根据权利要求1所述的集团无绳电话交换机，其特征在于，主机系统采用的第一音频解码模块(4)与从机系统采用的第二音频解码模块(11)型号相同，均为WM8711芯片。

5.根据权利要求1所述的集团无绳电话交换机，其特征在于，主机系统采用的第一单片机模块(3)与从机系统采用的第二单片机模块(10)型号相同，均为AVR系列的ATmega8芯片。

6.根据权利要求2、3、4或5所述的集团无绳电话交换机，其特征在于，主机系统采用的第一射频收发模块(5)与从机系统采用的第二射频收发模块(12)型号相同，均为采用nRF24Z1集成射频收发芯片。