CN105897659A - 一种北斗语音通信系统的设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于通信领域，具体涉及一种北斗语音通信系统的设计方法，按照以下步骤进行：语音信号经过音频变压器、数字AGC控制后，输出至TLV320AIC10完成模/数变换，模数转换数据再输出至语音编码器进行语音压缩编码处理后，再通过数字接口输出至微处理器，对发送的用户数据帧进行打包、编号后，经上位机控制北斗用户机，实现语音数据的间歇式传输，接收端在接收到北斗用户机的数据信息后，经过微处理器进行数据解包、恢复后，输出至语音压缩解码芯片对语音信号进行解码，进而经过TLV320AIC10完成数/模变换成音频信号，再经过音频变压器隔离、音频放大器功率放大后，输出至扬声器，恢复用户数据。
Description
技术领域
本发明属于通信领域，具体涉及一种北斗语音通信系统的设计方法。
背景技术
北斗卫星导航试验系统是一种具有快速定位、简短数字报文通信和高精度授时服务的全天候、区域性的卫星定位系统。其简短数字报文通信一次最多只能传输120个汉字，且根据用户级别其报文发送间隔周期为5m、10s和20s三个等级，报文发送完毕后只能等待下一个发送周期才能发送。北斗卫星导航试验系统本身不具备语音通信的功能，如直接使用其简短数字报文通信功能，传输经过语音编码后的数据信息，势必造成语音传输时断时续、语音丢帧等情况。
发明内容
根据以上现有技术的不足，本发明提供一种北斗语音通信系统的设计方法，实现简短语音通信环境中的语音通信。
本发明所述的一种北斗语音通信系统的设计方法，按照以下步骤进行：语音信号经过音频变压器、数字AGC控制后，输出至TLV320AIC10完成模/数变换，模数转换数据再输出至语音编码器进行语音压缩编码处理后，再通过数字接口输出至微处理器，对发送的用户数据帧进行打包、编号后，经上位机控制北斗用户机，实现语音数据的间歇式传输，接收端在接收到北斗用户机的数据信息后，经过微处理器进行数据解包、恢复后，输出至语音压缩解码芯片对语音信号进行解码，进而经过TLV320AIC10完成数/模变换成音频信号，再经过音频变压器隔离、音频放大器功率放大后，输出至扬声器，恢复用户数据。
其中，优选方案如下：
语音编码器可以选用TR600语音编码芯片，语言编码压缩率选择为0.6kbps、0.8kbps、1.2kbps或2.4kbps，其中0.6kbps和0.8kbps压缩率时采用三帧联合量化编码技术；1.2kbps压缩率时采用双帧联合量化编码技术，每个语音帧的长度是25ms。在保证达到一定自然度基础上，2.4kbps、1.2kbps、0.8kbps和0.6kbps下DRT测试结果分别能达到优于93％、91％和89％的标准。
用户语音终止将视为当前用户的″一句话″完成，此时上位机可对当前用户帧进行语音压缩编码和语音数据编帧，以标注用户“一句话”，以便于用户语音的恢复。上位机接收到的TLV320AIC10采集的8KHZ采样信号，每间隔32个数据样点进行一次能量检测，当连续N次检测到语音信号能量低于能量阈值时，将关闭语音编码器的语言编码功能，此时即视为用户当前表述的“一句话”已经完成。
在利用北斗卫星导航试验系统进行语音数据传输时，为便于对用户语音数据帧的控制，需要由上位机完成语音信号检测、语音编码数据编帧等，同时还需要利用上位机完成人、机接口控制与北斗用户机控制。
上位机人机接口控制主要用于语音通信效果选择、收发转换控制等。语音通信效果选择用户控制语音通信效果，即控制TR600的语音编码速率。选择的语音编码速率越高，语音通信效果越好，但编码的语音数据量越大，单位时间内需传送的语音数据量越大，造成语音通信的延迟越大；反之，语音通信性能降低，但语音通信的延迟小。通过上位机采集用户对语音通信效果的选择，可方便用户根据实际于因通信环境、通信双方受话人话音特征作出灵活选择。
收发转换控制用于语音通信的发送与接收转换。待机状态下系统处于接收状态，启动发送后，才能传输语音数据；此功能主要用于待机状态下节省系统功耗，延长待机时间。也可根据TLV320AIC10采集的数据信息进行语音信号的能量检测，使系统通过周围语音通信环境自动在接收与发送间自动切换，由于系统在不断循环检测语音信号能量，此时系统功耗将显著增加。用户也可根据实际使用需求在自动和手动切换收发转换间进行选择。
本发明优点在于：一种基于语音压缩编码、语音数据缓存与动态控制播发技术的北斗语音通信系统，在引入一定时延情况下，利用北斗卫星导航试验系统实现语音的可靠传输。该系统集定位、短报文传输、语音传输于一体，可用于应急情况下简短语音通信环境中。
附图说明
图1为实施例1中TR600与TLV320AIC10连接方式原理图。
具体实施方式
以下结合实施例和附图对本发明做进一步说明。
实施例1：
一种北斗语音通信系统的设计方法，按照以下步骤进行：
(1)语音压缩编码的处理：
语音信号经过音频变压器、数字AGC控制后，输出至TLV320AIC10完成模/数变换，模数转换数据再输出至语音编码器进行语音压缩编码处理后，再通过数字接口输出至微处理器，对发送的用户数据帧进行打包、编号后，经上位机控制北斗用户机，实现语音数据的间歇式传输。
语音压缩编码可选用TR600语音编码芯片实现。语言编码压缩率可选择为0.6kbps、0.8kbps、1.2kbps或2.4kbps，其中0.6kbps和0.8kbps压缩率时采用三帧联合量化编码技术；1.2kbps压缩率时采用双帧联合量化编码技术。每个语音帧的长度是25ms。在保证达到一定自然度基础上，2.4kbps、1.2kbps、0.8kbps和0.6kbps下DRT测试结果分别能达到优于93％、91％和89％的标准。
接收端在接收到北斗解调的数据信息后，经过微处理器进行数据解包、恢复后，输出至语音压缩解码芯片对语音信号进行解码，进而经过TLV320AIC10完成数/模变换成音频信号，再经过音频变压器隔离、音频放大器功率放大后，输出至扬声器，恢复用户数据。
(2)微处理器对语音数据帧的控制：
在利用北斗卫星导航试验系统进行语音数据传输时，为便于对用户语音数据帧的控制，需要由上位机完成语音信号检测、语音编码数据编帧等，同时还需要利用上位机完成人、机接口控制与北斗用户机控制。
(3)上位机人、机接口控制：
上位机人机接口控制主要用于语音通信效果选择、收发转换控制等。语音通信效果选择用户控制语音通信效果，即控制TR600的语音编码速率。选择的语音编码速率越高，语音通信效果越好，但编码的语音数据量越大，单位时间内需传送的语音数据量越大，造成语音通信的延迟越大；反之，语音通信性能降低，但语音通信的延迟小。通过上位机采集用户对语音通信效果的选择，可方便用户根据实际于因通信环境、通信双方受话人话音特征作出灵活选择。
收发转换控制用于语音通信的发送与接收转换。待机状态下系统处于接收状态，启动发送后，才能传输语音数据；此功能主要用于待机状态下节省系统功耗，延长待机时间。也可根据TLV320AIC10采集的数据信息进行语音信号的能量检测，使系统通过周围语音通信环境自动在接收与发送间自动切换，由于系统在不断循环检测语音信号能量，此时系统功耗将显著增加。用户也可根据实际使用需求在自动和手动切换收发转换间进行选择。
(4)语音信号能量检测：
用户语音终止将视为当前用户的″一句话″完成，此时上位机可对当前用户帧进行语音压缩编码和语音数据编帧，以标注用户一句话，以便于用户语音的恢复。
语音信号能量检测由上位机收到的TLV320AIC10语音A/D转换信号实现。上位机接收到的TLV320AIC10采集的8KHz采样信号，每间隔32个数据样点进行一次能量检测，当连续N次检测到语音信号能量低于能量阈值时，将关闭TR600语言编码功能，此时即视为用户当前表述的一句话已经完成。
Claims (3)
1.一种北斗语音通信系统的设计方法，其特征在于按照以下步骤进行：语音信号经过音频变压器、数字AGC控制后，输出至TLV320AIC10完成模/数变换，模数转换数据再输出至语音编码器进行语音压缩编码处理后，再通过数字接口输出至微处理器，对发送的用户数据帧进行打包、编号后，经上位机控制北斗用户机，实现语音数据的间歇式传输，接收端在接收到北斗用户机的数据信息后，经过微处理器进行数据解包、恢复后，输出至语音压缩解码芯片对语音信号进行解码，进而经过TLV320AIC10完成数/模变换成音频信号，再经过音频变压器隔离、音频放大器功率放大后，输出至扬声器，恢复用户数据。
2.根据权利要求1所述的一种北斗语音通信系统的设计方法，其特征在于语音编码器选用TR600语音编码芯片，语言编码压缩率选择为0.6kbps、0.8kbps、1.2kbps或2.4kbps，其中0.6kbps和0.8kbps压缩率时采用三帧联合量化编码技术；1.2kbps压缩率时采用双帧联合量化编码技术，每个语音帧的长度是25ms。
3.根据权利要求1所述的一种北斗语音通信系统的设计方法，其特征在于上位机接收到的TLV320AIC10采集的8KHZ采样信号，每间隔32个数据样点进行一次能量检测，当连续N次检测到语音信号能量低于能量阈值时，将关闭语音编码器的语言编码功能。
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