CN105306764B - 一种短波调制解调器 - Google Patents
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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
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,传输数字化、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NEM VoIP网关单元3、NEM电源单元13、REM VoIP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NEM VoIP网关单元3;NEM VoIP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REM VoIP网关单元6;REM VoIP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;REM VoIP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NEM VoIP网关单元3;NEM VoIP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NEM VoIP网关单元3;NEM VoIP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;NEM A/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NEM VoIP网关单元3,并发送话音数据到NEM数字信号处理单元8;NEM VoIP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NEM A/D、D/A转换单元7;NEM A/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;NEM VoIP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REM VoIP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REM A/D、D/A转换单元10;REM A/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REM VoIP网关单元6;REM VoIP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REM VoIP网关单元6;REM VOIP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REM VoIP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REM VoIP网关单元6;REM VoIP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、NEM VoIP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、REM VoIP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。NEM VoIP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REM VoIP网关单元6,REM VoIP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;REM VoIP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NEM VoIP网关单元3,NEM VoIP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,NEM VoIP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NEM VoIP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,NEM VoIP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NEM VoIP网关单元3,NEM VoIP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,REM VoIP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REM VoIP网关单元6,REM VoIP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REM VoIP网关单元6,REM VoIP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,REM A/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REM VoIP网关单元6,REM VoIP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Cyclone II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NEM VOIP网关单元3和REM VOIP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NEM VoIP网关单元3和REM VoIP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NEM VoIP网关单元(3)、NEM电源单元(13)、REM VoIP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NEM VoIP网关单元(3);NEM VoIP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REM VoIP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;REM VoIP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NEM VoIP网关单元(3);NEM VoIP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NEM VoIP网关单元(3);NEM VoIP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NEM VoIP网关单元(3),并发送话音数据到NEM数字信号处理单元(8);NEM VoIP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);NEM A/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NEM VoIP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);REM VoIP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REM A/D、D/A转换单元(10);REM A/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REM VoIP网关单元(6);REM VoIP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REM VoIP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REM VoIP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REM VoIP网关单元(6);REM VoIP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。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |