CN110198497A - 一种同频时分双工的数字对讲机及其通信方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种同频时分双工的数字对讲机及其通信方法，其中，MCU控制器控制射频基带模块在第一时隙和/或第二时隙接收语音信号，第一时隙或第二时隙发射语音信号；数字信号处理器对语音信号进行编解码并判断语音信号中的嵌入信令中是否含有双工信号。当两个时隙上都有双工信令时，对讲机输出两个时隙的语音并禁止发射；当只有一个时隙上有双工信令时，则发射时在另一个时隙上发射语音并带双工信令，且保持有双工信令的一个时隙接收语音；当都没有收到双工信令时，则发射时在一个时隙上发射带有双工信令的语音，另一个时隙保持接收状态。本发明采用双时隙的TDMA技术，两个时隙可分別作为发送时隙和接收时隙，实现了同频话音双工通信。
Description
技术领域
本发明涉及数字对讲机技术领域，具体地说，涉及一种同频时分双工的数字对讲机及其通信方法。
背景技术
对讲机是一种双向移动通信工具，在不需要任何网络支持的情况下，就可以通话，没有话费产生，适用于相对固定且频繁通话的场合。对讲机目前有三大类：模拟对讲机、数字对讲机、IP对讲机。现有的对讲机使发射机和接收机在一个频率上进行工作，只能够进行单项传输，这样的话不能够进行一边说一边听，只能够单独进行一项任务，使用起来不方便，也会由于时间延迟从而导致接收信息缓慢，另外现有的对讲机都没有保护加密设置。
发明内容
为了解决上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种同频时分双工的数字对讲机及其通信方法，以克服现有技术中的缺陷。
为了实现上述目的，本发明提供了一种同频时分双工的数字对讲机，所述数字对讲机包括MCU控制器、射频基带模块、数字信号处理器、语音编解码器、数模/模数转换器、麦克风/扬声器和按键，按键与MCU控制器电连接，MCU控制器与射频基带模块电连接，射频基带模块与数字信号处理器电连接，数字信号处理器分别与MCU控制器和语音编解码器电连接，语音编解码器与数模/模数转换器电连接，数模/模数转换器与麦克风/扬声器电连接；其中，MCU控制器控制射频基带模块在第一时隙和/或第二时隙接收语音信号，第一时隙或第二时隙发射语音信号，第一时隙和第二时隙为一个物理信道上的两个交替时隙，且该信道上每两个时隙之间具有保护间隔时间，作为传播时延和收发切换的时间；射频基带模块将第一时隙和/或第二时隙接收的语音信号传输至数字信号处理器，数字信号处理器对语音信号进行编解码，每个语音突发中间承载嵌入信令，数字信号处理器判断语音信号中的嵌入信令中是否含有双工信号并反馈至MCU控制器，且当嵌入信令中含有双工信号时，则用于指示该通信为双工通信。
作为对本发明所述的数字对讲机的进一步说明，优选地，MCU控制器与射频基带模块通信以实现TDMA呼叫控制，MCU控制器与按键通信以实现人机交互。
作为对本发明所述的数字对讲机的进一步说明，优选地，MCU控制器接收按键的输入，并将所述数字对讲机设置为双工通信功能，且在所述数字对讲机设置为双工通信功能时，在待机状态下MCU控制器控制射频基带模块在第一时隙和第二时隙均接收语音信号。
作为对本发明所述的数字对讲机的进一步说明，优选地，MCU控制器接收按键的PTT发射信号，并控制射频基带模块将第一时隙和第二时隙中的一个时隙设置为接收时隙，另一个时隙设置为发送时隙。
作为对本发明所述的数字对讲机的进一步说明，优选地，数字信号处理器与射频基带模块通信以实现TDMA信令编解码、TDMA帧信号形成、TDMA系统同步处理、4-FSK信号调制与解调；数字信号处理器与语音编解码器通信以实现数字语音信号的编解码；语音编解码器与数模/模数转换器通信以实现语音信号的AD/DA。
作为对本发明所述的数字对讲机的进一步说明，优选地，所述保护间隔时间以通信距离和器件收发切换时间来确定，保护间隔时间为2.5ms。
为了实现本发明的另一目的，本发明还提供了一种利用所述的数字对讲机的同频话音双工通信方法，其特征在于，所述同频话音双工通信方法包括：所述数字对讲机通过双时隙进行通信，所述双时隙包括第一时隙和第二时隙，所述第一时隙和所述第二时隙可分别作为发送时隙和接收时隙，且当所述数字对讲机设为双工通信功能时，在待机状态下黙认第一时隙和第二时隙均为接收时隙，所述数字对讲机对第一时隙和第二时隙接收到的信令判断是否是嵌入信令块中的双工信令，如果有双工信令则确认双工信令是在第一时隙或第二时隙上，并还原语音输出。
作为对本发明所述的同频话音双工通信方法的进一步说明，优选地，当第一时隙和第二时隙上都有双工信令时，所述数字对讲机在第一时隙和第二时隙输出两个时隙的语音并禁止发射。
作为对本发明所述的同频话音双工通信方法的进一步说明，优选地，当第一时隙和第二时隙只有一个时隙上有双工信令时，则在所述数字对讲机按下PTT按键发射时，在另一个时隙上发射语音并带双工信令，且保持有双工信令的一个时隙接收语音，从而实现双工通话。
作为对本发明所述的同频话音双工通信方法的进一步说明，优选地，当第一时隙和第二时隙都没有收到双工信令时，并且所述数字对讲机按下PTT按键发射时，则在一个时隙上发射带有双工信令的语音，另一个时隙保持接收状态。
本发明的有益效果如下：1)更高的频谱利用率：频分双工模式中，实现接收和传送的双向通信时，必须采用两个频率信道，并用保护频段来分离接收和传送信道。与频分双工模式不同在于，本发明采用同频时分双工模式，对讲机接收和传送的双向通信是在同一频率信道即载波不同的时间段(两个时隙)，并用保护时间来分离接收和传送信道，可以提高频谱利用率。2)更低的成本：频分双工需要复杂收发射频隔离电路来实现双工通信，而本发明采用的同频时分双工是在同一频率的不同时间段来实现收发射信号，是通过设置对讲机的两个时隙中的一个作为接收和另一个作为发射来实现的。3)高的语音质量：和模拟通信技术相比，数字通信技术有更强大纠错功能，它可以有效的减少音频噪音，使得在话音吵杂的环境中，接收的话音更清晰。4)高的保密性：一般的加密技术都是对数字信号而言的，由于数字对讲机的语音信号是数字化的，所以数字对讲机能够对语音信号进行加密处理，这是模拟对讲机无法做到的。
附图说明
图1为本发明的数字对讲机的组成框图；
图2为本发明的双时隙TDMA结构图；
图3为本发明的语音突发的示意图。
具体实施方式
为了能够进一步了解本发明的结构、特征及其他目的，现结合所附较佳实施例附以附图详细说明如下，本附图所说明的实施例仅用于说明本发明的技术方案，并非限定本发明。
如图1所示，图1为本发明的数字对讲机的组成框图；所述数字对讲机包括MCU控制器1、射频基带模块2、数字信号处理器3、语音编解码器4、数模/模数转换器5、麦克风/扬声器6和按键7，其特征在于，按键7与MCU控制器1电连接，MCU控制器1与射频基带模块2电连接，射频基带模块2与数字信号处理器3电连接，数字信号处理器3分别与MCU控制器1和语音编解码器4电连接，语音编解码器4与数模/模数转换器5电连接，数模/模数转换器5与麦克风/扬声器6电连接。
其中，MCU控制器1用于控制射频基带模块2在第一时隙和/或第二时隙接收语音信号，第一时隙或第二时隙发射语音信号；射频基带模块2用于将第一时隙和/或第二时隙接收的语音信号传输至数字信号处理器3，数字信号处理器3用于对语音信号进行编解码，每个语音突发中间承载嵌入信令，如图3所示，数字信号处理器3判断语音信号中的嵌入信令中是否含有双工信号并反馈至MCU控制器，且当嵌入信令中含有双工信号时，则用于指示该通信为双工通信。MCU控制器与射频基带模块2通信以实现TDMA呼叫控制，MCU控制器与按键7通信以实现人机交互，MCU控制器1用于接收按键7的输入，并将所述数字对讲机设置为双工通信功能，且在所述数字对讲机设置为双工通信功能时，在待机状态下MCU控制器1控制射频基带模块2在第一时隙和第二时隙均接收语音信号。MCU控制器1用于接收按键7的PTT发射信号，并控制射频基带模块2将第一时隙和第二时隙中的一个时隙设置为接收时隙，另一个时隙设置为发送时隙。数字信号处理器3与射频基带模块2通信以实现TDMA信令编解码、TDMA帧信号形成、TDMA系统同步处理、4-FSK信号调制与解调；数字信号处理器3与语音编解码器4通信以实现数字语音信号的编解码；语音编解码器4与数模/模数转换器5通信以实现语音信号的AD/DA。
本发明的数字对讲机采用双时隙的TDMA技术，设定第一时隙和第二时隙可分別作为发送时隙和接收时隙，可实现同频话音双工通信，其中，第一时隙和第二时隙在一个物理信道上交替连续，如图2所示，将第一时隙和第二时隙分别标注为“1”和“2”，该信道上每两个时隙之间有保护间隔时间，作为传播时延和收发切换的时间，因TDMA数字对讲机在进行双工通信时是双方在严格分配的时隙内进行接收发射切换，为了避免在该发射时隙内接收到对方信号，因此在时隙之间设置保护时间间隔。保护间隔时间以通信距离(传播时延)和器件收发切换时间来确定，优选地，保护间隔时间为2.5ms。每个语音突发中间承载嵌入信令，如果是双工通信则嵌入信令含有双工信令，用于指示该通信为双工通信。当对讲机设为双工通信功能时，在待机状态下所有对讲机都黙认时隙1和时隙2为接收；当其中一台对讲机MS2先按下PTT发射时，则马上把时隙1转为发射，另一个时隙2保持为接收；当另一台对讲机MS1也按下PTT发射时与其通话，则把时隙2转为发射，时隙1还是保持接收；此时第三方对讲机MS3则保持时隙1和时隙2为接收，并且禁止发射。
因此，利用所述的数字对讲机的同频话音双工通信方法为：所述数字对讲机通过双时隙进行通信，所述双时隙包括第一时隙和第二时隙，所述第一时隙和所述第二时隙可分别作为发送时隙和接收时隙，且当所述数字对讲机设为双工通信功能时，在待机状态下黙认第一时隙和第二时隙均为接收时隙，所述数字对讲机对第一时隙和第二时隙接收到的信令判断是否是嵌入信令块中的双工信令，如果有双工信令则确认双工信令是在第一时隙或第二时隙上，并还原语音输出。
当第一时隙和第二时隙上都有双工信令时，所述数字对讲机在第一时隙和第二时隙输出两个时隙的语音并禁止发射。
当第一时隙和第二时隙只有一个时隙上有双工信令时，则在所述数字对讲机按下PTT按键发射时，在另一个时隙上发射语音并带双工信令，且保持有双工信令的一个时隙接收语音，从而实现双工通话。
当第一时隙和第二时隙都没有收到双工信令时，并且所述数字对讲机按下PTT按键发射时，则在一个时隙上发射带有双工信令的语音，另一个时隙保持接收状态。
需要声明的是，上述发明内容及具体实施方式意在证明本发明所提供技术方案的实际应用，不应解释为对本发明保护范围的限定。本领域技术人员在本发明的精神和原理内，当可作各种修改、等同替换或改进。本发明的保护范围以所附权利要求书为准。
Claims (10)
1.一种同频时分双工的数字对讲机，所述数字对讲机包括MCU控制器(1)、射频基带模块(2)、数字信号处理器(3)、语音编解码器(4)、数模/模数转换器(5)、麦克风/扬声器(6)和按键(7)，其特征在于，
按键(7)与MCU控制器(1)电连接，MCU控制器(1)与射频基带模块(2)电连接，射频基带模块(2)与数字信号处理器(3)电连接，数字信号处理器(3)分别与MCU控制器(1)和语音编解码器(4)电连接，语音编解码器(4)与数模/模数转换器(5)电连接，数模/模数转换器(5)与麦克风/扬声器(6)电连接；
其中，MCU控制器(1)控制射频基带模块(2)在第一时隙和/或第二时隙接收语音信号，第一时隙或第二时隙发射语音信号，第一时隙和第二时隙为一个物理信道上的两个交替时隙，且该信道上每两个时隙之间具有保护间隔时间，作为传播时延和收发切换的时间；射频基带模块(2)将第一时隙和/或第二时隙接收的语音信号传输至数字信号处理器(3)，数字信号处理器(3)对语音信号进行编解码，每个语音突发中间承载嵌入信令，数字信号处理器(3)判断语音信号中的嵌入信令中是否含有双工信号并反馈至MCU控制器(1)，且当嵌入信令中含有双工信号时，则用于指示该通信为双工通信。
2.如权利要求1所述的数字对讲机，其特征在于，MCU控制器与射频基带模块(2)通信以实现TDMA呼叫控制，MCU控制器与按键(7)通信以实现人机交互。
3.如权利要求2所述的数字对讲机，其特征在于，MCU控制器(1)接收按键(7)的输入，并将所述数字对讲机设置为双工通信功能，且在所述数字对讲机设置为双工通信功能时，在待机状态下MCU控制器(1)控制射频基带模块(2)在第一时隙和第二时隙均接收语音信号。
4.如权利要求3所述的数字对讲机，其特征在于，MCU控制器(1)接收按键(7)的PTT发射信号，并控制射频基带模块(2)将第一时隙和第二时隙中的一个时隙设置为接收时隙，另一个时隙设置为发送时隙。
5.如权利要求1所述的数字对讲机，其特征在于，数字信号处理器(3)与射频基带模块(2)通信以实现TDMA信令编解码、TDMA帧信号形成、TDMA系统同步处理、4-FSK信号调制与解调；数字信号处理器(3)与语音编解码器(4)通信以实现数字语音信号的编解码；语音编解码器(4)与数模/模数转换器(5)通信以实现语音信号的AD/DA。
6.如权利要求1所述的数字对讲机，其特征在于，所述保护间隔时间以通信距离和器件收发切换时间来确定，保护间隔时间为2.5ms。
7.一种利用如权利要求1-6中任一所述的数字对讲机的同频话音双工通信方法，其特征在于，所述同频话音双工通信方法包括：
所述数字对讲机通过双时隙进行通信，所述双时隙包括第一时隙和第二时隙，所述第一时隙和所述第二时隙可分别作为发送时隙和接收时隙，且当所述数字对讲机设为双工通信功能时，在待机状态下黙认第一时隙和第二时隙均为接收时隙，所述数字对讲机对第一时隙和第二时隙接收到的信令判断是否是嵌入信令块中的双工信令，如果有双工信令则确认双工信令是在第一时隙或第二时隙上，并还原语音输出。
8.如权利要求7所述的同频话音双工通信方法，其特征在于，当第一时隙和第二时隙上都有双工信令时，所述数字对讲机在第一时隙和第二时隙输出两个时隙的语音并禁止发射。
9.如权利要求7所述的同频话音双工通信方法，其特征在于，当第一时隙和第二时隙只有一个时隙上有双工信令时，则在所述数字对讲机按下PTT按键发射时，在另一个时隙上发射语音并带双工信令，且保持有双工信令的一个时隙接收语音，从而实现双工通话。
10.如权利要求7所述的同频话音双工通信方法，其特征在于，当第一时隙和第二时隙都没有收到双工信令时，并且所述数字对讲机按下PTT按键发射时，则在一个时隙上发射带有双工信令的语音，另一个时隙保持接收状态。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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