CN103402272B

CN103402272B - 一种实现两个小型无线专网直通互联的系统及其通信方法

Info

Publication number: CN103402272B
Application number: CN201310349670.XA
Authority: CN
Inventors: 童奉群; 杨金涛; 杨宏; 付文良
Original assignee: KIRISUN COMMUNICATION CO Ltd
Current assignee: FUJIAN KIRISUN COMMUNICATIONS Co.,Ltd.
Priority date: 2013-08-12
Filing date: 2013-08-12
Publication date: 2016-06-01
Anticipated expiration: 2033-08-12
Also published as: CN103402272A

Abstract

本发明提供了一种实现两个小型无线专网直通互联的系统及其通信方法。系统包括两个小型无线专网，每个小型无线专网内配置有基站、多个终端和电台设备，电台设备内嵌入有无线公网模块。所述系统的通信方法为：两个小型无线专网的电台设备之间建立无线公网通话链路；在无线公网通话链路保持状态下，两端的电台设备/终端之间通过该无线公网直接通话。本发明利用无线公网的优势对专网的覆盖盲区进行补点，不受地域或距离的限制，且实现成本低、组网应用简单方便、灵活机动，非常适合执行紧急任务时跨地区临时应急组网的实际需要；让专网用户的投资得到保护和增值，能产生显著的经济效益和社会效益，满足了多网融合过渡阶段的多种应用业务需求。

Description

一种实现两个小型无线专网直通互联的系统及其通信方法

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种实现两个小型无线专网直通互联的系统及其通信方法。

背景技术

专业无线通信网建设中，一般采用单基站大区制覆盖方案或分布基站同播系统大范围覆盖，该实现方案的系统复杂庞大、工程量大、造价高、站点固定，对于很多分散的偏远边角地带或地形复杂地区来说实现覆盖的代价更高，而且发生紧急事件时只能组成一个独立的小型网络孤立运行，无法接入远程指挥调度系统。

用户面对突发事件的现场指挥调度，很多时候需要在远地带专网基站覆盖盲区临时组网，或者现场几个不同级别的频率组之间需要临时建立直通呼叫，因而迫切需要一种简便易行灵活机动而且低成本的解决方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种实现两个小型无线专网直通互联的系统及其通信方法，实现异频的两个本地无线专网的直接互通以及两个同频或异频的异地无线专网的远程直接互通，对目标地区进行准确定向覆盖，无需中转台或基站，也无需调度台连接。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种实现两个小型无线专网直通互联的系统，包括第一小型无线专网和第二小型无线专网，

所述第一小型无线专网的工作频率为F1，包括有第一基站、多个第一终端以及第一电台设备；所述第二小型无线专网的工作频率为F2，包括有第二基站、多个第二终端以及第二电台设备；

第一/第二电台设备包括无线公网模块、音频接口电路、电台电路、电台天线和公网天线；其中，无线公网模块通过音频接口电路与电台电路连接，公网天线连接于无线公网模块，电台天线连接于电台电路；

所述第一/第二电台设备用于通过电台电路与本端的各第一/第二终端建立无线专网连接，通过该无线专网与本端的各第一/第二终端进行信令及话音的互通；还用于通过无线公网模块与对端的第二/第一电台设备建立无线公网通话链路，通过该无线公网通话链路与对端的第二/第一电台设备进行信令及话音的互通。

其中，所述无线公网模块具体为GSM模块，CDMA网模块，3G相关模块或者LTE相关模块；所述无线专网具体为模拟常规网，模拟集群网，数字常规网或者数字集群网。

其中，所述无线公网模块包括基带单元以及分别与基带单元连接的射频前端单元、存储单元、应用接口单元，应用接口单元包括喇叭音频差分接口、麦克风差分接口、串行通信接口；

所述电台电路包括处理器、射频电路、基带电路、与基带电路连接的喇叭和麦克风；所述无线公网模块通过串行通信接口与所述电台电路的处理器连接；

所述音频接口电路具体包括：第一模拟电子开关、第二模拟电子开关、第一运放电路、第二运放电路；

第一模拟电子开关包括第一端、第二端和第三端，第三端可与第一端、第二端切换导通；第二模拟电子开关包括第四端、第五端和第六端，第六端可与第四端、第五端切换导通；

所述第一运放电路的输入端连接无线公网模块的喇叭音频差分接口，第二运放电路的输出端连接无线公网模块的麦克风差分接口；

第一模拟电子开关的第一端连接至第一运放电路的输出端，第二端连接至第二模拟电子开关的第四端，第三端同时连接电台电路的基带电路的输出端和喇叭的输入端；

所述第二模拟电子开关的第五端连接至第一运放电路的输出端，第六端连接至电台电路的基带电路的输入端；

所述第二运放电路的输入端连接于第一模拟电子开关的第二端和第二模拟电子开关的第四端之间。

一种如上所述系统的通信方法，包括：

步骤一、第一/第二小型无线专网内的第一/第二电台设备与对端的第二/第一小型无线专网内的第二/第一电台设备建立无线公网通话链路；

步骤二、在所述无线公网通话链路保持状态下，第一/第二电台设备或者任一第一/第二终端通过所述无线公网通话链路，与对端的第二/第一电台设备或者任一第二/第一终端直接通话。

其中，所述步骤二进一步包括：

第一/第二电台设备在发起主动呼叫或者检测到本端的第一/第二终端发起主动呼叫时，通过所述无线公网通话链路向对端的第二/第一电台设备发送预设的通话开始指令，所述第二/第一电台设备收到后启动本端的PTT发射；

所述第一/第二电台设备将其话音或者来自发起主动呼叫的第一/第二终端的话音，通过所述无线公网通话链路发送给对端的第二/第一电台设备，第二/第一电台设备收到后将该话音通过其所在的无线专网转发至各第二/第一终端；

所述第一/第二电台设备在检测到本端产生释放PTT操作时，通过所述无线公网通话链路向对端的第二/第一电台设备发送预设的通话结束指令，所述第二/第一电台设备收到后关闭本端的PTT发射。

其中，所述步骤二中还包括：

所述第一/第二电台设备在将来自发起PTT的第一/第二终端的话音发送给对端的同时，还将该话音发送给本地喇叭，进行本地监听；

所述第二/第一电台设备在将对端发送来的话音转发给本端的各第二/第一终端的同时，还将该话音发送给本地喇叭，进行本地监听。

其中，所述步骤二中还包括：所述第一/第二电台设备在将来自发起主动呼叫的第一/第二终端的话音发送给对端的同时，还将所接收到的来自本地麦克风的话音通过所述无线公网通话链路发送给对端，实现本地电台设备参与通话。

其中，所述第一/第二电台设备通过DTMF信令向对端的第二/第一电台设备发送通话开始指令及通话结束指令。

其中，所述无线公网通话链路具体为GSM网络、CDMA网络、3G网络或者LTE网络链路；所述第一/第二小型无线专网所属的无线专网具体为模拟常规网，模拟集群网，数字常规网或者数字集群网。。

其中，所述第一小型无线专网与第二小型无线专网位于同地，且工作频率F1与工作频率F2不相同；或者，所述第一小型无线专网与第二小型无线专网位于异地，工作频率F1与工作频率F2相同或者不相同。

本发明与现有技术相比，有益效果在于：

本发明利用无线公网的优势对专网的覆盖盲区进行补点，不受地域或距离的限制，且实现成本低、组网应用简单方便、灵活机动，可以车载移动，非常适合执行紧急任务时跨地区临时应急组网的实际需要。同时，本发明让专网用户的投资得到保护和增值，能产生显著的经济效益和社会效益，很好地满足了多网融合过渡阶段的多种应用业务需求。

附图说明

图1为本发明实施例中实现两个小型无线专网直通互联的系统架构图；

图2为本发明实施例中电台设备的内部结构示意图；

图3为本发明实施例中无线公网通信链路的建立方法流程图；

图4为本发明实施例中通信链路保持状态下两个小型无线专网直接通信的方法流程图。

图5为本发明实施例中电台设备的话音信号流程图。

图6为本发明实施例中无线公网模块的内部电路构成框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明的核心思想为：在无线专网的电台设备内部嵌入无线公网模块，利用无线公网作为与其他无线专网的电台设备互联的通路，通过两台电台设备内部专用软件定义的特殊信令控制转发话音，实现两个无线专网内的终端直接互通的功能。无线公网是指GSM网，CDMA网，3G网和LTE网，这几代网络体制中的任意一种，其中3G网和LTE网包括其采用的任意一种技术制式。无线专网涵盖模拟常规网，模拟集群网，数字常规网和数字集群网。两台电台设备之间可采用DTMF信令或者其他各种自定义的数字信令来进行半双工互通控制。

请参阅图1所示，本实施例中实现两个小型无线专网直通互联的系统包括：分别在异地的小型无线专网甲和小型无线专网乙。小型无线专网甲的工作频率为F1，包括有工作于频率F1的多个手台、基站以及电台设备A；小型无线专网乙的工作频率为F2，包括有工作于频率F2的多个手台、基站以及电台设备B。电台设备A和电台设备B可以利用车载12V进行供电，也可以通过直流电源供电。

请参阅图2所示，本实施例中电台设备A和电台设备B均包括以下组成部分：无线公网模块、音频接口电路、电台电路以及两个外部天线。两个外部天线分别为：与电台电路连接的电台天线，以及与无线公网模块连接的公网天线；音频接口电路连接于无线公网模块与电台电路连接之间，实现两者之间信令和话音的传输。

(1)电台电路是采用成熟的常规电台电路实现，具体包括：处理器MCU、基带电路BB、射频电路RF、DTMF解码器、麦克风、喇叭。处理器MCU分别连接DTMF解码器和射频电路RF；基带电路BB与射频电路RF、本地的麦克风和喇叭分别连接。

本实施例中，处理器MCU还通过UART串口与无线公网模块通信，实现AT命令的发送和应答，实现拨号连接和链路维持、信令收发等。DTMF解码器与音频接口电路连接，用于进行DTMF解码。基带电路BB通过音频接口电路与无线公网模块通信，进行收发话音，由处理器MCU进行通话控制。

(2)嵌入的无线公网模块可以采用成熟的通用无线公网模块，具体为GSM模块，CDMA网模块，3G相关模块或LTE相关模块。

请参阅图6，其内部电路包括基带单元、射频前端单元、存储单元及应用接口单元4个主要单元。

基带单元包括控制器MCU，数字基带处理器DSP，射频收发器RF，模拟音频处理器ANALOG，电源管理器PMU及参考时钟CLK。

射频前端单元包括射频功放单元PA及滤波器FILTER。

存储单元包括FLASH和SDRAM。

应用接口单元所包含的跟电台相关的接口有：麦克风差分接口MIC、喇叭音频差分接口SPK、串行通信接口UART、电源接口VBAT、SIM卡接口、状态指示接口STS、天线接口ANT。

(3)音频接口电路，连接于无线公网模块与电台电路之间，用于实现音频信号的双向传输。其结构如图5所示，包括2个模拟电子开关SW1和SW2，2个运放电路AFP1和AFP2及若干阻容元件，开关SW1有第1端、第2端、第3端，第3端可与第1端、第2端切换导通；开关SW2有第4端、第5端、第6端，第6端可与第4端、第5端切换导通。

具体连接关系为：运放电路AFP1的输入端连接无线公网模块的喇叭音频差分接口SPK，运放电路AFP2的输出端连接无线公网模块的麦克风差分接口MIC；开关SW1的第1端连接至运放电路AFP1的输出端，第2端连接至开关SW2的第4端，第3端同时连接电台电路的基带电路的输出端和喇叭的输入端；开关SW2的第5端连接至运放电路AFP1的输出端，第6端连接至电台电路的基带电路的输入端；运放电路AFP2的输入端连接于开关SW1的第2端和开关SW2的第4端之间。

上述系统中，小型无线专网甲和小型无线专网乙的终端实现直通互联的方法为：

一、电台设备A和电台设备B中任意一台先拨通另一台的公网号码，建立双方的无线公网通话链路并保持该链路，如图3所示。

二、在无线公网通话链路保持状态下，小型无线专网甲内的电台设备A或手台和小型无线专网乙内的电台设备B或手台直接通话。

以小型无线专网甲内的终端或者电台设备A主动发起呼叫为例，步骤二的具体实现流程如图4所示(小型无线专网乙内的终端或者电台设备B主动发起呼叫时实现流程与图4一致，此处不再赘述)，包括：

401、小型无线专网甲内的终端主动呼叫发起PTT，或者电台设备A主动呼叫发起PTT。

402、电台设备A通过无线公网语音通道发出一个独特的DTMF信令至电台设备B，比如“*”。

403、电台设备A禁止DTMF解码。

404、电台设备B收到DTMF信令“*”之后启动PTT发射，此时电台设备B所在组的所有工作于频率F2的终端会收到电台设备B转发的电台设备A从远程通过公网传送而来的话音。

405、当电台设备A检测到本组发起呼叫的终端释放PTT操作，或者主动发起呼叫的电台设备A释放PTT时，电台设备A通过无线公网语音通道发出另一个独特的DTMF信令至电台设备B，比如“#”。

406、电台设备B收到DTMF信令“#”之后关闭PTT发射。

407、电台设备A允许DTMF解码。

电台设备内无线公网模块、音频接口电路及电台电路之间的话音转发的实现方法具体如图5所示。

图5中信号流程中出现的音频信号定义说明如下：

MICA为电台本地的麦克风输出经过放大的音频信号；

RXAF为电台接收到的来自专网内部其它电台送来的音频信号；

AMP为送往电台本地喇叭功放的音频信号；

MOD为送往电台发射基带及调制电路发给专网内部其他电台的音频信号；

图5中出现的来自处理器MCU输出的开关切换控制信号定义说明如下：

RXMUTE为电台收到呼叫话音后的控制输出；

GSM_AFCO为公网链路建立话音连接控制输出；

MICSW为电台本地麦克风信号开关控制输出；

AFCO为电台本地喇叭开关控制输出；

VOL为电台电路的本地喇叭音量控制。

下面根据图5所示针对一端的电台设备A的内部信号流程进行详细描述，此处把电台设备B所在一侧称为对端。

(一)电台设备A接收对端话音的流程

1)电台设备B所在的乙网络一个终端首先发起PTT全呼；

2)电台设备A收到电台设备B通过公网过来的话音和信令；

3)电台设备A解析从电台设备B发送过来的信令，并启动电台设备A发起PTT呼叫；

4)电台设备A从无线公网模块的“SPK”口输出话音通过电路运放AFP1缓冲，其中一路经过“GSM_AFCO”切换SW2开关，送给“MOD”调制信号到电台的发射电路，把从对端接收到的话音转发给电台设备A所在专网甲的所有电台终端；

5)另一路话音通过“RXMUTE”切换SW1开关后送给本地喇叭，实现电台设备A本地监听；

6)结果电台设备A所在的小型无线专网甲内的全部终端收到了电台设备B所在的小型无线专网乙内终端发起的直通全呼；

(二)电台设备A发送话音到对端的流程

1)电台设备A所在的小型无线专网甲内一个终端首先发起PTT全呼；

2)电台设备A收到本网内一个终端发过来的话音和信令；

3)电台设备A解析收到的信令，通过公网链路向小型无线专网乙内的电台设备B转发信令；

4)电台设备A的电台接收机收到本网内终端发过来的话音“RXAF”，一路通过“RXMUTE”切换SW1开关，经过运放电路AFP2后进入无线公网模块的“MIC”端口，通过无线公网把“RXAF”话音转发到小型无线专网乙内的电台设备B；

5)电台设备A收到的“RXAF”话音另一路通过“RXMUTE”电台内开关后送给本地喇叭，实现电台设备A本地监听；

6)电台设备A本地的MICA通过“MICSW”电台内开关打开后，话音通过“GSM_AFCO”切换SW2开关，经过运放电路AFP2，进入无线公网模块的“MIC”端口，实现了本地电台参与通话插话；

7)电台设备A所在的小型无线专网甲内任意一个终端(包括电台设备A)发起的全呼，叫通了对端电台设备B所在的小型无线专网乙内的全部终端。

通过上述两个过程，实现了小型无线专网甲和小型无线专网乙内所有电台设备及终端的双向直通。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种实现两个小型无线专网直通互联的系统，包括第一小型无线专网和第二小型无线专网，其特征在于，

2.如权利要求1所述的实现两个小型无线专网直通互联的系统，其特征在于，所述无线公网模块具体为GSM模块，CDMA网模块，3G相关模块或者LTE相关模块；所述无线专网具体为模拟常规网，模拟集群网，数字常规网或者数字集群网。

3.如权利要求1或2所述的实现两个小型无线专网直通互联的系统，其特征在于，所述无线公网模块包括基带单元以及分别与基带单元连接的射频前端单元、存储单元、应用接口单元，应用接口单元包括喇叭音频差分接口、麦克风差分接口、串行通信接口；

4.一种如权利要求1所述系统的通信方法，其特征在于，该方法包括：

5.如权利要求4所述的通信方法，其特征在于，所述步骤二进一步包括：

6.如权利要求5所述的通信方法，其特征在于，所述步骤二中还包括：

7.如权利要求5所述的通信方法，其特征在于，所述步骤二中还包括：所述第一/第二电台设备在将来自发起主动呼叫的第一/第二终端的话音发送给对端的同时，还将所接收到的来自本地麦克风的话音通过所述无线公网通话链路发送给对端，实现本地电台设备参与通话。

8.如权利要求5所述的通信方法，其特征在于，所述第一/第二电台设备通过DTMF信令向对端的第二/第一电台设备发送通话开始指令及通话结束指令。

9.如权利要求4至7任一所述的通信方法，其特征在于，所述无线公网通话链路具体为GSM网络、CDMA网络、3G网络或者LTE网络链路；所述第一/第二小型无线专网所属的无线专网具体为模拟常规网，模拟集群网，数字常规网或者数字集群网。

10.如权利要求4所述的通信方法，其特征在于，所述第一小型无线专网与第二小型无线专网位于同地，且工作频率F1与工作频率F2不相同；或者，所述第一小型无线专网与第二小型无线专网位于异地，工作频率F1与工作频率F2相同或者不相同。