CN105306764A - 一种短波调制解调器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种短波调制解调器，它分为近端Modem(Near-end？Modem)和远端Modem(Remote-end？Modem)两种设备，远端Modem和远端短波电台连接，近端Modem与本地上位机和手柄连接，远端Modem和近端Modem之间通过以太网交互数据。这两种设备都由串口服务器单元、信号处理单元和VoIP网关单元等部件组成。它解决了远程遥控短波电台实现短波通信协议、传输数字话、模拟话和数据的问题，可以根据空中接收下来的信号自动检测业务类型，同时全部IP化的数据传输更易于短波组网。该设备具有体积小、装配简单，可以连接各种短波电台工作，在节省成本的前提下可完成短波电台的更新换代，在实际工程中有着非常广泛的应用前途。

Description

一种短波调制解调器

技术领域

本发明公开了一种短波调制解调器，特别适用于远程遥控短波电台实现短波通信协议，传输数字话、模拟话和数据的应用。

背景技术

在一般的短波调制解调器设备中，并不能远程遥控短波电台，只能和短波电台近距离连接，实现基本的调制解调功能。而在一般的短波电台远遥设备中，只是实现了简单的远程设置短波电台参数和控制模拟话音的收发，并未实现远程控制电台实现建链、探测等通信协议以及远程传输数字话等功能。

发明的内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种远程实现短波通信协议，远程控制电台传输数字信息，自动识别业务类型的远程控制通信设备。

本发明所采取的技术方案为：一种短波调制解调器，包括NEMVoIP网关单元3、NEM电源单元13、REMVoIP网关单元6和REM电源单元14，其特征在于：还包括NEM串口服务器单元1、NEM信号处理单元2、REM串口服务器单元4和REM信号处理单元5；NEM信号处理单元2将接收来自上位机的命令信息进行解析，并把解析得到的发送数字话音的控制命令发送至NEMVoIP网关单元3；NEMVoIP网关单元3根据发送数字话音的控制命令将接收的外接话筒的模拟话音发送至NEM信号处理单元2；NEM信号处理单元2将接收到的模拟话音进行A/D变换，并进行话音编码，把编码后的数据封装成Slip包发送到NEM串口服务器单元1；NEM串口服务器单元1将收到的编码后的数据进行封包转换成IP数据经以太网发送到REM串口服务器单元4；REM串口服务器单元4将收到的IP数据进行解析，并把解析得到的串口数据发送至REM信号处理单元5；REM信号处理单元5将收到的串口数据进行调制，经D/A变换后形成模拟数据发送至REMVoIP网关单元6；REMVoIP网关单元6模拟电台PTT信号，并连同收到的模拟数据发送到短波电台音频口；REMVoIP网关单元6接收电台从空中收到的模拟数据，并把模拟数据发送到REM信号处理单元5；REM信号处理单元5将接收到的模拟数据进行A/D变换，并进行波形检测，一旦检测到波形标志信息，对数据进行解调，并把解调后的数据封装成Slip包传输到REM串口服务器单元4；串口服务器单元4将收到的数据进行封包转换成IP数据经以太网发送到NEM串口服务器单元1；NEM串口服务器单元1将接收到的IP数据进行解析，并把解析得到的串口数据发送至NEM信号处理单元2；NEM信号处理单元2对收到的串口数据进行译码，并把译码后数据经D/A变换后形成模拟话音发送到NEMVoIP网关单元3；NEMVoIP网关单元3把接收到的模拟话音发送至外接手柄；

其中，所述的NEM信号处理单元2是由NEMA/D、D/A转换单元7、NEM数字信号处理单元8和NEM协议控制单元9构成。NEM协议控制单元9接收来自上位机的命令信息，并进行解析，把解析得到的开始发送数字话音的控制命令发送到NEMVoIP网关单元3；NEMVoIP网关单元3接收到控制命令后，关闭端口2，把接收到的模拟话音由端口1发送到NEMA/D、D/A转换单元7；NEMA/D、D/A转换单元7对模拟话音进行A/D变换，把变换后的数据发送到NEM数字信号处理单元8；NEM数字信号处理单元8对接收到的数据进行编码，并把编码后的数据封装成Slip包发送到NEM串口服务器单元1；NEM串口服务器单元1将收到的数据封装成IP包经以太网发送出去；NEM串口服务器单元1接收数据，解析收到的IP包，并把解析得到的串口数据发送到NEM协议控制单元9；NEM协议控制单元9解析数据包，发现数字话音标识后，发送数字话音命令到NEMVoIP网关单元3，并发送话音数据到NEM数字信号处理单元8；NEMVoIP网关单元3接收到控制命令后，关闭端口2，打开端口1；NEM数字信号处理单元8对收到的话音数据进行译码，把译码后的数据发送到NEMA/D、D/A转换单元7；NEMA/D、D/A转换单元7对接收到数据进行D/A变换，并把变换后模拟话音发往NEMVoIP网关单元3；NEMVoIP网关单元3把话音发送到外接手柄。

其中，所述的REM信号处理单元5是由REMA/D、D/A转换单元10、REM数字信号处理单元11和REM协议控制单元12构成。REM协议控制单元12接收来自REM串口服务器单元4的数据，解析开始发送数字话音的命令信息，并把命令信息发送到REMVoIP网关单元6；REMVoIP网关单元6接收到命令信息后，关闭端口2，打开端口1；REM协议控制单元12发送话音数据到REM数字信号处理单元11；REM数字信号处理单元11对话音数据进行调制，并把调制后数据发送到REMA/D、D/A转换单元10；REMA/D、D/A转换单元10对接收到的数据进行D/A变换，并把变换后的模拟话音发往REMVoIP网关单元6；REMVoIP网关单元6模拟PTT电平连同模拟话音一起发送到短波电台；短波电台接收空中信号，经下变频后发送到REMVoIP网关单元6；REMVOIP网关单元6接收数据，复制接收到的数据并把数据发送到端口1和端口2；REMA/D、D/A转换单元10接收REMVoIP网关单元6发送来的模拟话音，经A/D变换后发送到REM数字信号处理单元11；REM数字信号处理单元11对数据进行波形检测，若为数字话音则发送控制命令到REM协议控制单元12；REM协议控制单元12接收到控制命令后，发送数字话音命令到REMVoIP网关单元6；REMVoIP网关单元6接收控制命令后，关闭端口2；REM数字信号处理单元11发送解调之后的话音数据到REM串口服务器4；REM串口服务器单元4接收解调之后的话音数据，封装成IP包后经以太网发送出去。

本发明相比背景技术具有如下优点：

1.本发明使用的高阶调制解调技术、先进编译码与均衡技术，可以提高短波电台通信的性能。

2.本发明使用的先进的波形检测技术，这种技术可以准确的检测出接收信息的业务类型。

3.本发明使用的话音编码和数据调制解调分离，可以在本地产生数字话信息，通过封包以IP形式传输到远端配套设备。

4.本发明使用的串口转换技术和VoIP网关技术，可以将本地模拟话音、通信协议和数字信息高效准确的以IP形式传输到远端配套设备。

附图说明

图1是本发明实施例的NEM电原理方框图。

图2是本发明实施例的REM电原理方框图。

图3是NEM信号处理单元的电原理方框图。

图4是REM信号处理单元的电原理方框图。

图5是本发明的部分信令处理流程框图。

图6是本发明的部分信令处理流程框图。

具体实施方式

参照图1和图2，本发明是一种新型的短波调制解调器，包括NEM串口服务器单元1、NEM信号处理单元2、NEMVoIP网关单元3、NEM电源单元13、REM串口服务器单元4、REM信号处理单元5、REMVoIP网关单元6和REM电源单元14组成，图1和图2是本发明的电原理方框图，实施例按图1和图2连接线路。NEMVoIP网关单元3从端口3接收外接话筒的模拟话音，从端口1接收发送数字话音的控制命令，然后再把模拟话音由端口1发送至NEM信号处理单元2，NEM信号处理单元2从端口2接收模拟话音，将模拟话音进行A/D变换，并进行话音编码，然后把600bps声码数据封装成Slip包由端口3发送到NEM串口服务器单元1，NEM串口服务器单元1从端口2接收数据，将收到的数据进行封包转换成IP数据由端口1经以太网发送到REM串口服务器单元4，REM串口服务器单元4从端口1接收数据，将收到的IP数据进行解析，并把解析得到的串口数据由端口2发送至REM信号处理单元5，REM信号处理单元5从端口3接收数据，将收到的数据进行调制，经D/A变换后由端口2发送到REMVoIP网关单元6，REMVoIP网关单元6从端口1接收模拟数据，模拟电台PTT信号，并连同收到的模拟数据由端口3发送到短波电台音频口；REMVoIP网关单元6从端口3接收电台从空中收到的模拟数据，并把模拟数据由端口1发送到REM信号处理单元5，REM信号处理单元5从端口2接收数据，对接收到的数据进行A/D变换，并进行波形检测，一旦检测到波形标志信息，对数据进行解调，并把解调后的数据封装成Slip包由端口3传输到REM串口服务器单元4，串口服务器单元4从端口2接收数据，将收到的数据进行封包转换成IP数据由端口1经以太网发送到NEM串口服务器单元1，NEM串口服务器单元1从端口1接收数据，将收到的IP数据进行解析，并把解析后的串口数据由端口2发送至NEM信号处理单元2，NEM信号处理单元2从端口3接收数据，对数据进行译码，并把译码后数据经D/A变换后发送到NEMVoIP网关单元3，NEMVoIP网关单元3从端口1接收数据，把接收到的模拟话音由端口3发送至外接手柄。

参照图3，NEM信号处理单元2是由NEMA/D、D/A转换单元7、NEM数字信号处理单元8、NEM协议控制单元9构成的。NEM协议控制单元9从端口1接收来自上位机的命令信息，解析开始发送数字话音的命令信息，并把发送数字话音的命令由端口2发送到NEMVoIP网关单元3，NEMVoIP网关单元3从端口4接收控制命令，关闭端口2，把接收到的模拟话音由端口1发送到NEMA/D、D/A转换单元7，NEMA/D、D/A转换单元7对模拟话音进行A/D变换，把变换后的数据发送到NEM数字信号处理单元8，NEM数字信号处理单元8从端口2接收数据，对接收到的数据进行编码，并把编码后的数据封装成Slip包由端口3发送到NEM串口服务器单元1；NEM串口服务器单元1从端口1接收数据，解析收到的IP数据，并把解析得到的串口数据由端口2发送到NEM协议控制单元9，NEM协议控制单元9从端口4接收数据，解析数据包，发现数字话音标识后，由端口2发送数字话音命令到NEMVoIP网关单元3，由端口3发送话音数据到NEM数字信号处理单元8，NEMVoIP网关单元3从端口4接收到命令后关闭端口2，打开端口1，NEM数字信号处理单元8从端口1接收数据，对收到的话音数据进行译码，把译码后的数据由端口2发送到NEMA/D、D/A转换单元7，NEMA/D、D/A转换单元7对接收到数据进行D/A变换，并把变换后模拟话音发往NEMVoIP网关单元3，NEMVoIP网关单元3从端口1接收模拟话音，并把话音由端口3发送到外接话筒。

参照图4，REM信号处理单元5是由REMA/D、D/A转换单元10、REM数字信号处理单元11、REM协议控制单元12构成的。REM协议控制单元12从端口4接收来自REM串口服务器单元4的数据，解析开始发送数字话音的命令信息，并把命令信息由端口2发送到REMVoIP网关单元6，REMVoIP网关单元6从端口4接收控制命令，关闭端口2，打开端口1，REM协议控制单元12由端口3发送话音数据到REM数字信号处理单元11，REM数字信号处理单元11从端口1接收数据，对话音数据进行调制，并把调制后数据由端口2发送到REMA/D、D/A转换单元10，REMA/D、D/A转换单元10对接收到的数据进行D/A变换，并把变换后的模拟话音发往REMVoIP网关单元6，REMVoIP网关单元6从端口1接收模拟话音，并模拟PTT电平连同模拟话音一起发送到短波电台；短波电台接收空中信号，经下变频后发送到REMVoIP网关单元6，REMVoIP网关单元6从端口3接收数据，复制接收到的数据并把数据发送到端口1和端口2，REMA/D、D/A转换单元10接收模拟话音，经A/D变换后发送到REM数字信号处理单元11，REM数字信号处理单元11从端口2接收数据，对数据进行解析，若为数字话音由端口1发送控制命令到REM协议控制单元12，由端口3发送解调之后的话音数据到REM串口服务器4，REM协议控制单元12由端口3接收控制命令，由端口2发送数字话音命令到REMVoIP网关单元6，REMVoIP网关单元6从端口4接收控制命令后，关闭端口2；REM串口服务器单元4从端口3接收解调后的话音数据，封装成IP包后由端口1经以太网发送出去。

参照图5和图6，本发明的信令信息包括：VoIP网关控制信令、短波电台控制信令和短波通信协议信令。VoIP网关控制信令主要是控制VoIP网关单元更改话音链路，以适应当前的业务类型；短波电台控制信令实现短波电台的参数设置，达到远程操控电台的目的；短波通信协议信令实现短波通信协议，包括探测、建链和拆链等，从而完成远程控制电台寻找无线链路的功能。

本发明NEM电源单元13和REM电源单元14负责NEM和REM两个模块电路的直流工作电压，本设计采用LT1764系列电压调整器和LTM4601电压调整器，产生相应+3.3V、+2.5V和+1.8V等供电路上各个芯片使用。

本发明NEMA/D、D/A转换单元7和REMA/D、D/A转换单元10是负责数据的A/D和D/A转换，转换的精度会影响接收数据的质量，本设计采用TI公司的TLV320AIC10芯片。

本发明NEM协议控制单元9和REM协议控制单元12是负责解析串口数据和控制VOIP网关单元切换端口，本设计采用Winbond公司的微控制器W77E516。

本发明NEM串口服务器单元1和REM串口服务器单元4是完成串口数据和IP数据之间相互转换的功能，根据现有成熟技术，本设计采用Altera公司的CycloneII系列的EP2C35F484I8作为主要串口服务器的功能实现芯片，再搭配PHY芯片BCM5221和网络变压器HX1188，实现串口服务器的功能。

本发明NEMVOIP网关单元3和REMVOIP网关单元6负责模拟话音封装成IP数据和话音链路切换的功能，本设计采用Broadcom公司的终端芯片BCM1190作为VoIP的主要功能实现芯片；采用Freescale公司的MPC823，主要负责对BCM1190进行配置；采用Freescale公司的MC14LC5480SD芯片实现PCM编解码功能；采用Panasonic公司的TQ2-5V芯片，主要实现话音链路的切换功能。

本发明REM数字信号处理单元11负责600bps话音的编解码，根据需要的计算量，本设计采用TI公司的TMS320C6748芯片。

本发明NEM数字信号处理单元8的电路采用DSP+FPGA的架构完成，DSP选用TI公司的TMS320C6455，主要负责信号的波形检测和调制解调；FPGA选用ALTERA公司的CycloneIII系列的EP3C80F780I7N芯片，主要负责LDPC编译码和Turbo均衡。

本发明简要工作原理如下：

模拟话音主要在NEMVoIP网关单元3和REMVoIP网关单元6之间传输；若当前业务为数字话音时，两个VoIP网关单元关闭模拟话音链路，信号处理单元2负责话音编码，并把编码后的数据发送到信号处理单元5，信号处理单元5对数据进行调制，把调制后的模拟信号发送到短波电台音频口；若当前业务为传输数据时，两个VoIP网关单元关闭模拟话音链路，信号处理单元2对数据不作处理，透传至信号处理单元5，信号处理单元5对数据进行调制，把调制后的模拟信号发送到短波电台音频口。

本发明安装结构如下：

把图2中VoIP网关单元3电路器件安装在一块长、宽为100×150mm的印制板上，把图2中其它电路器件安装在一块长、宽为180×150mm的印制板上，最后，把两块电路板通过接插件203S-3C-2x10PG-8.5/3.0连接，然后把两块印制板安装在一个长、宽、高为240×210×75mm的盒子内，组装成本发明的NEM；把图3中VoIP网关单元6和串口服务器单元4电路器件安装在一块长、宽为120×150mm的印制板上，把图4中其它电路器件安装在一块长、宽为180×150mm的印制板上，最后，把两块电路板通过接插件203S-3C-2x10PG-8.5/3.0连接，然后把两块印制板安装在一个长、宽、高为250×220×80mm的盒子内，组装成本发明的REM。

Claims (3)

1.一种短波调制解调器，包括NEMVoIP网关单元(3)、NEM电源单元(13)、REMVoIP网关单元(6)和REM电源单元(14)，其特征在于：还包括NEM串口服务器单元(1)、NEM信号处理单元(2)、REM串口服务器单元(4)和REM信号处理单元(5)；NEM信号处理单元(2)将接收来自上位机的命令信息进行解析，并把解析得到的发送数字话音的控制命令发送至NEMVoIP网关单元(3)；NEMVoIP网关单元(3)根据发送数字话音的控制命令将接收的外接话筒的模拟话音发送至NEM信号处理单元(2)；NEM信号处理单元(2)将接收到的模拟话音进行A/D变换，并进行话音编码，把编码后的数据封装成Slip包发送到NEM串口服务器单元(1)；NEM串口服务器单元(1)将收到的编码后的数据进行封包转换成IP数据经以太网发送到REM串口服务器单元(4)；REM串口服务器单元(4)将收到的IP数据进行解析，并把解析得到的串口数据发送至REM信号处理单元(5)；REM信号处理单元(5)将收到的串口数据进行调制，经D/A变换后形成模拟数据发送至REMVoIP网关单元(6)；REMVoIP网关单元(6)模拟电台PTT信号，并连同收到的模拟数据发送到短波电台音频口；REMVoIP网关单元(6)接收电台从空中收到的模拟数据，并把模拟数据发送到REM信号处理单元(5)；REM信号处理单元(5)将接收到的模拟数据进行A/D变换，并进行波形检测，一旦检测到波形标志信息，对数据进行解调，并把解调后的数据封装成Slip包传输到REM串口服务器单元(4)；串口服务器单元(4)将收到的数据进行封包转换成IP数据经以太网发送到NEM串口服务器单元(1)；NEM串口服务器单元(1)将接收到的IP数据进行解析，并把解析得到的串口数据发送至NEM信号处理单元(2)；NEM信号处理单元(2)对收到的串口数据进行译码，并把译码后数据经D/A变换后形成模拟话音发送到NEMVoIP网关单元(3)；NEMVoIP网关单元(3)把接收到的模拟话音发送至外接手柄。

2.根据权利要求1所述的一种短波调制解调器，其特征在于：所述的NEM信号处理单元(2)是由NEMA/D、D/A转换单元(7)、NEM数字信号处理单元(8)和NEM协议控制单元(9)构成。NEM协议控制单元(9)接收来自上位机的命令信息，并进行解析，把解析得到的开始发送数字话音的控制命令发送到NEMVoIP网关单元(3)；NEMVoIP网关单元(3)接收到控制命令后，关闭端口2，把接收到的模拟话音由端口1发送到NEMA/D、D/A转换单元(7)；NEMA/D、D/A转换单元(7)对模拟话音进行A/D变换，把变换后的数据发送到NEM数字信号处理单元(8)；NEM数字信号处理单元(8)对接收到的数据进行编码，并把编码后的数据封装成Slip包发送到NEM串口服务器单元(1)；NEM串口服务器单元(1)将收到的数据封装成IP包经以太网发送出去；NEM串口服务器单元(1)接收数据，解析收到的IP包，并把解析得到的串口数据发送到NEM协议控制单元(9)；NEM协议控制单元(9)解析数据包，发现数字话音标识后，发送数字话音命令到NEMVoIP网关单元(3)，并发送话音数据到NEM数字信号处理单元(8)；NEMVoIP网关单元(3)接收到控制命令后，关闭端口2，打开端口1；NEM数字信号处理单元(8)对收到的话音数据进行译码，把译码后的数据发送到NEMA/D、D/A转换单元(7)；NEMA/D、D/A转换单元(7)对接收到数据进行D/A变换，并把变换后模拟话音发往NEMVoIP网关单元(3)；NEMVoIP网关单元(3)把话音发送到外接手柄。

3.根据权利要求1所述的一种短波调制解调器，其特征在于：所述的REM信号处理单元(5)是由REMA/D、D/A转换单元(10)、REM数字信号处理单元(11)和REM协议控制单元(12)构成。REM协议控制单元(12)接收来自REM串口服务器单元(4)的数据，解析开始发送数字话音的命令信息，并把命令信息发送到REMVoIP网关单元(6)；REMVoIP网关单元(6)接收到命令信息后，关闭端口2，打开端口1；REM协议控制单元(12)发送话音数据到REM数字信号处理单元(11)；REM数字信号处理单元(11)对话音数据进行调制，并把调制后数据发送到REMA/D、D/A转换单元(10)；REMA/D、D/A转换单元(10)对接收到的数据进行D/A变换，并把变换后的模拟话音发往REMVoIP网关单元(6)；REMVoIP网关单元(6)模拟PTT电平连同模拟话音一起发送到短波电台；短波电台接收空中信号，经下变频后发送到REMVoIP网关单元(6)；REMVOIP网关单元(6)接收数据，复制接收到的数据并把数据发送到端口1和端口2；REMA/D、D/A转换单元(10)接收REMVoIP网关单元(6)发送来的模拟话音，经A/D变换后发送到REM数字信号处理单元(11)；REM数字信号处理单元(11)对数据进行波形检测，若为数字话音则发送控制命令到REM协议控制单元(12)；REM协议控制单元(12)接收到控制命令后，发送数字话音命令到REMVoIP网关单元(6)；REMVoIP网关单元(6)接收控制命令后，关闭端口2；REM数字信号处理单元(11)发送解调之后的话音数据到REM串口服务器(4)；REM串口服务器单元(4)接收解调之后的话音数据，封装成IP包后经以太网发送出去。