CN202696598U - 一种基于无线扩频技术的三网融合传输装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于无线扩频技术的三网融合传输装置，包括主发射机及与之配合的主接收机，在主发射机中由第一压缩编码电路、第一复用电路、第一扩频电路以及第一发射电路依次配合，完成由主发射机到主接收机的图像、话音和数据转换；并由第一接收电路、第一解扩频电路、第一解复用电路以及第一解压译码电路依次配合，完成由主接收机到主发射机的语音和数据传输。在主接收机中则设相应的电路以完成双向传输。其中，主发射机可向主接收机传输图像、语音和数据；而主接收机只向主发射机传输语音和数据。通过上述发射机和主接收机，可组成相应的基于无线扩频技术的三网融合传输装置，实现实时的语音、图像、数据传输，提高公安系统现场应急处理的工作效率。

Description

一种基于无线扩频技术的三网融合传输装置

技术领域

本实用新型涉及无线传输领域，尤其涉及一种综合利用了无线通信技术、图像压缩技术以及网络技术，可用于传输图像、语音及数据的基于无线扩频技术的三网融合传输装置。

背景技术

在公安系统的实际应用过程中，常会遇到需利用图像、语音和数据这三种信息实时沟通的情况：例如在现场需要后方指挥中心传来的语音及时沟通，又需要将现场的实时图像和语音信息传递到指挥中心，或将其他辅助现场图像传递到现场指挥中心以便实施决策，同时现场相关的数据信息也需要与公安内部强大的数据信息网络进行交互。在这些信息沟通过程中，还须保证信息的传递过程的安全保密性。

公安系统现有的传输装置均有信息传输的单一性问题，通常只能传输语音信息。现有集群通信网可较好地解决单一语音传输的问题，这也是目前公安系统主要的指挥信息传输方式：借助现有公用电话网，移动通信网络，就可以较好地解决单一数据通信问题，但因非公安体系专用网络安全保密性不强；原有的适应于公安系统使用的内部专用无线图像传输系统采用的是模拟方式传输，一方面占用频道带宽较宽，另一方面安全保密性也难以得到保证，同时国家法令规定也正在逐步取消这种传输方式。

实用新型内容

针对现有技术的上述缺陷，本实用新型要解决现有传输装置，特别是公安专用的传输装置，所传输的信息比较单一，可靠性差的问题，提供一种可靠性高、安全性好，可同时传输图像、语音和数据信息的传输装置，即提供一种基于无线扩频技术的三网融合传输装置。

为实现上述目的，所述基于无线扩频技术的三网融合传输装置，包括主发射机及与之配合的主接收机，其特点是，所述主发射机中包括用于接收从外部输入的图像信号的第一图像接口，用于输入输出语音信号的第一语音接口，用于输入输出数据信息的第一数据接口，对输入的图像信号和语音信号进行压缩编码处理的第一压缩编码电路，对所述第一压缩编码电路所输出的压缩语音\图像信号和从所述第一数据接口所输入的数据进行复用处理以合成一路数据流的第一复用电路，对所述第一复用电路所输出的数据流进行扩频处理的第一扩频电路，以及，将扩频处理后的信号发射出去的第一发射电路；并且，

所述主接收机中包括用于向外部输出图像信号的第二图像接口，用于输入输出语音信号的第二语音接口，用于输入输出数据信息的第二数据接口，接收所述主发射机所发出信号的第二接收电路，对所述第二接收电路所输出的信号进行解扩频处理的第二解扩频电路，对所述第二解扩频电路所输出的信号进行解复用处理以还原出一路数据和一路压缩语音\图像信号的第二解复用电路，以及，对所述第二解复用电路所输出的压缩语音\图像信号进行解压缩以还原出原始图像信号和语音信号的第二解压译码电路，所述还原出的原始图像信号、语音信号和数据分别输出到所述第二图像接口、第二语音接口和第二数据接口。

优选的是，所述发射机中还包括对从所述第二语音接口输入的语音信号进行压缩编码处理的第二压缩编码电路，对压缩编码电路所输出的压缩语音信号和从所述第二数据接口所输入的数据进行复用处理以合成一路数据流的第二复用电路，对所述第二复用电路所输出的数据流进行扩频处理的第二扩频电路，以及，将扩频处理后的信号发射出去的第二发射电路。

优选的是，所述主接收机中还包括接收所述主发射机所发出信号的第一接收电路，对所述第一接收电路所输出的信号进行解扩频处理的第一解扩频电路，对所述第一解扩频电路所输出的信号进行解复用处理以还原出一路数据和一路压缩语音信号的第一解复用电路，以及用于对所述第一解复用电路所输出的压缩语音信号进行解压缩以还原出原始语音信号的第一解压译码电路，所述还原出的原始数据和语音信号分别输出到所述第一数据接口和第一语音接口。

优选的是，所述第一、第二发射电路中分别包括依次连接的调制电路、变频电路、放大电路、带通滤波电路以及发射匹配电路；所述第一、第二接收电路中分别包括依次连接的接收匹配电路、放大电路、带通滤波电路、变频电路以及解调电路；所述第一发射电路中的发射匹配电路与第一接收电路中的接收匹配电路共用第一天线；所述第二发射电路中的发射匹配电路与第二接收电路中的接收匹配电路共用第二天线。

优选的是，在所述主接收机中还包括与所述第二解扩频电路的输出端连接、用于将所述第二解扩频电路所输出的含有数据及压缩的图像和语音信号的数据流输出到外部的网络接口。

优选的是，所述网络接口是以太网接口电路和\或无线局域网接口电路。

优选的是，所述第一压缩编码电路为MPEG-4压缩编码器；所述第二解压译码电路为MPEG-4解压译码器。

优选的是，所述第一、第二扩频电路是直接序列扩频电路，所述第一、第二解扩频电路是直接序列解扩频电路。

优选的是，所述主发射机和主接收机的工作频率为336~344MHz频段。

本实用新型的有益效果在于，所述基于无线扩频技术的三网融合传输装置，可同时传输多种信息，其主发射机可向主接收机同时传输由图像、语音和数据所组成的数据流；采用了无线扩频传输技术，抗干扰能力强，通信质量高，安全保密性好，绕射能力强，可支持高速移动传输；主接收机配有网络接口，可直接与网络连接，进行远程图像传输，可实现数字图像等多媒体信息的网络传输；多种信息流集中传输，系统稳定性、装置集成度提高，综合应用成本降低；信息流复用传输，提高了信息的整合程度，节省传输带宽；此外，接口标准，连接简单，便于使用，省去了现有多信息终端连接接口众多、连线复杂的问题。

附图说明

图l是本实用新型一个优选实施中主发射机的原理框图：

图2是与图l所示的主发射机配合的主接收机的原理框图：

图3是本实用新型一个优选实施中第一压缩编码电路的框图：

图4是与第一压缩编码电路对应的第二解压译码电路和框图：

图5是本实用新型一个优选实施中第二压缩编码电路的框图：

图6是与第二压缩编码电路对应的第一解压译码电路和框图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。

本实用新型的基于无线扩频技术的三网融合传输装置中，主发射机的原理如图1所示，与之相配合的主接收机的原理如图2所示。其中的主发射机通常制成可移动模式，让使用者可利用相应的交通工具或人力方式携带到需要的场所；与之配合的主接收机则安装在附近或远端控制指挥中心，一个主发射机可对应一个或多个主接收机，一个主接收机也可对应一个或多个主发射机，从而组成相应的无线图像、语音、数据传输系统，使现场与后方指挥控制中心之间，以及现场的不同方位、场所之间，可实现实时的图像、语音、数据传输，从而大大改善信息传输的手段，提高工作效率。

从图1中可以看出，所述主发射机中有三个接口，即第一图像接口101、第一语音接口102以及第一数据接口103；其中第一图像接口101单向工作，只接收外部输入的图像信号：第一语音接口102和第一数据接口103则双向工作，既可接收外部输入，可向外部输出。

从图1中的箭头方向可以看出(其中TX表示发送，RX表示接收)，在主发射机中，由第一压缩编码电路104、第一复用电路105、第一扩频电路106、以及上部虚线框中的第一发射电路依次配合，完成由主发射机到主接收机的图像、语音和数据传输。并由下部虚线框中的第一接收电路、第一解扩频电路116、第一解复用电路114、以及第一解压译码电路113依次配合，完成由主接收机到主发射机的语音和数据传输。其中由扩频码单元115用于向第一扩频电路105和第一解扩频电路116提供扩频码。

从图1中可以看出，第一发射电路中包括依次连接的调制电路107、变频电路108、放大电路109、带通滤波电路110以及发射匹配电路111；第一接收电路中包括依次连接的接收匹配电路121、放大电路120、带通滤波电路119、变频电路118以及解调电路117；发射匹配电路111与接收匹配电路121共用第一天线112。

以第一发射电路为例，其中的调制电路107用于将扩频处理后的信号调制成中频信号，变频电路108用于将调制后的中频信号变频处理为高频信号，放大电路109用于对所述高频信号进行放大，带通滤波电路110用于对放大电路输出的高频信号进行带通滤波处理，然后通过发射匹配电路111和第一天线112向外发射。第一接收电路的工作过程则刚好相反，此处不再详述。

从图2中可以看出，主发射机中也有三个接口，即第二图像接口201、第二语音接口202、以及第二数据接口203；其中第二图像接口201单向工作，只接收外部输入的图像信号：第二语音接口202和第二数据接口203则双向工作，既可接收外部输入，也可向外部输出。

从图2中的箭头方向可以看出，在主发射机中，由下部虚线框中的第二接收电路、第二解扩频电路216、第二解复用电路214、以及第二解压译码电路213依次配合，完成由主发射机到主接收机的图像、语音和数据传输。并由第二压缩编码电路204、第二复用电路205、第二扩频电路206、以及上部虚线框中的第二发射电路依次配合，完成由主接收机到主发射机的语音和数据传输。其中由扩频码单元215则向第二扩频电路205和第二解扩频电路216提供扩频码。从图2中可以看出，为进一步便于图像信号的传输，在第二解扩频电路216的输出端还连接的一个网络接口222，可用于将第二解扩频电路所输出的含有数据和压缩的图像、语音信号的数据流输出到外部。

从图2中可以看出，第二发射电路中包括依次连接的调制电路207、变频电路208、放大电路209、带通滤波电路210以及发射匹配电路211；第二接收电路中包括依次连接的接收匹配电路221、放大电路220、带通滤波电路219、变频电路218以及解调电路217；其中的发射匹配电路211与接收匹配电路221共用第二天线212。

由图1和图2可以看出，主发射机可向主接收机传输图像、语音和数据；而主接收机只向主发射机传输语音和数据。所以第一压缩编码电路104要对图像和语音信号进行压缩编码处理;而第一解缩译码电路113只对压缩语音信号进行解压译码处理。相反，第二压缩编码电路204只对语音信号进行压缩编码处理；而第二解缩译码电路213要对压缩的图像和语音信号进行解压译码处理。

本实用新型中，第一、第二发射电路，第一、第二接收电路中的各个组成部分都是成熟的现有技术，因此下面只对其它几个电路进行介绍。

首先介绍第一压缩编码电路104及第二解压译码电路213：第一压缩编码电路104和第二解压译码电路213分别完成图像和语音信号的压缩编码及解压译码。由于图像信号的信息量大，占用存储容量和要求的传输带宽特别大，因此首先要对其进行高效压缩编码，以达到极低码率的图像压缩，同时保证图像在传输过程中基本不损失信息。另外，还要求图像压缩对误码不能太敏感，能适应无线信道传输的高误码率、时变多径等问题，而且成本不能太高。

如图3和图4所示，可采用现有的MPEG-4图像压缩编译码技术(MPEG，即运动图像专家组，是一种压缩比率较大的活动图像和声音的压缩标准)，并采用相应的ASIC(专用集成电路)芯片。本实施例中采用Philips公司的TriMediaPNX1311EH芯片来完成MPEG4编译码功能，并采用SAA7111图像AID芯片将图像信号转换为数字信号，采用SAA7121进行图像D/A转换和格式变换，变成符合国际标准的NTSCIPAL制式的电视信号的输出，以实现模拟图像采集、数字化和复杂的大规模压缩编码运算。其图像分辨率可达352×288像素/帧(CIF格式)，速率可达25帧/秒，实时传输动态图像的效果良好，无"动画"感觉，图像清晰、"动作"敏捷，能满足事故现场实时图像传输的需要。

如图3和图4所示，因第一压缩编码电路除了完成视频图像的压缩编码外，还要完成音频信号的压缩编码：相应地，第二解压译码电路除了完成视频图像的解压译码外，还要完成音频信号的解压译码。所以在本实施例中还采用了音频压缩编码芯片320AIC121。本实用新型中音频支持多种压缩方式，包括标准PCM(A率、μ率)，在要求更低码率时可选择GSM6.10的压缩方式，以进一步降低使用带宽。

如图5和图6所示，在第二压缩编码电路只完成音频信号的压缩编码：相应地，第一解压译码电路只完成音频信号的解压译码。本实施例采用的是音频压缩编码芯片320AIC121。

然后介绍扩频电路及解扩频电路：信息在无线信道条件下进行传输时，要求具有较高的通信质量：特别是在事故现场恶劣的地理、电磁环境下，要求通信通道具有较强的抗干扰性和抗衰落、抗多径的能力。普通的非扩频信道难以满足上述要求。因此，本实施例中采用现有的扩频通信技术，在336~344MHz频段进行无线数字扩频，并采用高速数字处理(DSP)技术及FPGA集成设计，以实现高性能的扩频电路设计，其电路设计集成度高，可靠性好。信道速率从512Kbps-l Mbps，可根据要求进行灵活配置。

本实施例中采用直接序列扩频技术，在主发射机的扩频电路中，将要发送的信号用高速率伪随机码(扩频码)扩展到一个很宽的频带上；在主接收机的解扩频电路中，用相同的伪随机码对收到的信号进行相关处理，恢复出原信号。

采用上述扩频电路后，可将干扰功率扩展到很宽的频带上去，使进入信号频带的干扰功率大大降低，从而使整个装置具有较强的抗干扰能力；由于直接序列扩频后的信号频谱很宽，一小部分衰落对整个信号的影响不大，所以整个装置的抗衰落性能好，特别是抗频率选择性衰落的性能很好：同时，直接序列扩频技术伪码的相关特性，使系统可以在城市等地形复杂的环境下正常工作，抗多径干扰的性能很好：另外，可使整个装置具有很强的隐蔽性和抗截获的能力，具有较强的安全保密性。

最后介绍网络接口：本实用型的主发射机与主接收机之间的有效传输距离在10公里左右，在某些重大事故中，需要将现场实时图像信息传送到更远的地方，基于互联网的种种优势，最好的办法是通过现有网络进行远程传输，要实现数字化图像的网络传输，可采用目前应用最广泛的网络传输协议的IP技术，使图像压缩编码形成的码流适应网络传输要求的接口及其协议体系。为此，本实施例中采用目前广泛应用的以太网接口1OBASE/1OOBASE-T，例如利用Realtek公司的RTL8019AS提供物理层接口，网络高层协议族内容则由DSP软件实现，即可完成实现图像的数字网络化传输。同时，本实施例中还采用了无线局域网接口电路，使主接收机可直接与无线局域网(WLAN)连接，通过无线局域网向远程发送所收到的图像信息。

这样，可借助于现有的计算机网络系统进行事故现场图像的实时远程传输，如通过计算机局域网(LAN)、广域网(WAN)及互联网(Intemet)来进行图像文件的传输与浏览，将远程传输问题转化为将压缩后的图像文件(或说流媒体)，即图像压缩编码器能直接接入Intranet，甚至Intemet，被授权的用户(例如控制指挥中心)可以在本地的办公地点上网，也可远程上网进行图像浏览和现场监控。

综上所述仅为本实用新型较佳的实施例，并非用来限定本实用新型的实施范围。即凡依本实用新型申请专利范围的内容所作的等效变化及修饰，皆应属于本实用新型的技术范畴。

Claims (9)

1.一种基于无线扩频技术的三网融合传输装置，包括主发射机及与之配合的主接收机，其特征在于：所述主发射机中包括用于接收从外部输入的图像信号的第一图像接口，用于输入输出语音信号的第一语音接口，用于输入输出数据信息的第一数据接口，对输入的图像信号和语音信号进行压缩编码处理的第一压缩编码电路，对所述第一压缩编码电路所输出的压缩语音\图像信号和从所述第一数据接口所输入的数据进行复用处理以合成一路数据流的第一复用电路，对所述第一复用电路所输出的数据流进行扩频处理的第一扩频电路，以及，将扩频处理后的信号发射出去的第一发射电路；并且，

所述主接收机中包括用于向外部输出图像信号的第二图像接口，用于输入输出语音信号的第二语音接口，用于输入输出数据信息的第二数据接口，接收所述主发射机所发出信号的第二接收电路，对所述第二接收电路所输出的信号进行解扩频处理的第二解扩频电路，对所述第二解扩频电路所输出的信号进行解复用处理以还原出一路数据和一路压缩语音\图像信号的第二解复用电路，以及，对所述第二解复用电路所输出的压缩语音\图像信号进行解压缩以还原出原始图像信号和语音信号的第二解压译码电路，所述还原出的原始图像信号、语音信号和数据分别输出到所述第二图像接口、第二语音接口和第二数据接口。

2.根据权利要求1所述的基于无线扩频技术的三网融合传输装置，其特征在于：所述发射机中还包括对从所述第二语音接口输入的语音信号进行压缩编码处理的第二压缩编码电路，对压缩编码电路所输出的压缩语音信号和从所述第二数据接口所输入的数据进行复用处理以合成一路数据流的第二复用电路，对所述第二复用电路所输出的数据流进行扩频处理的第二扩频电路，以及，将扩频处理后的信号发射出去的第二发射电路。

3.根据权利要求2所述的基于无线扩频技术的三网融合传输装置，其特征在于：所述主接收机中还包括接收所述主发射机所发出信号的第一接收电路，对所述第一接收电路所输出的信号进行解扩频处理的第一解扩频电路，对所述第一解扩频电路所输出的信号进行解复用处理以还原出一路数据和一路压缩语音信号的第一解复用电路，以及用于对所述第一解复用电路所输出的压缩语音信号进行解压缩以还原出原始语音信号的第一解压译码电路，所述还原出的原始数据和语音信号分别输出到所述第一数据接口和第一语音接口。

4.根据权利要求3所述的基于无线扩频技术的三网融合传输装置，其特征在于：所述第一、第二发射电路中分别包括依次连接的调制电路、变频电路、放大电路、带通滤波电路以及发射匹配电路；所述第一、第二接收电路中分别包括依次连接的接收匹配电路、放大电路、带通滤波电路、变频电路以及解调电路；所述第一发射电路中的发射匹配电路与第一接收电路中的接收匹配电路共用第一天线；所述第二发射电路中的发射匹配电路与第二接收电路中的接收匹配电路共用第二天线。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的基于无线扩频技术的三网融合传输装置，其特征在于：在所述主接收机中还包括与所述第二解扩频电路的输出端连接、用于将所述第二解扩频电路所输出的含有数据及压缩的图像和语音信号的数据流输出到外部的网络接口。

6.根据权利要求5所述的基于无线扩频技术的三网融合传输装置，其特征在于：所述网络接口是以太网接口电路和\或无线局域网接口电路。

7.根据权利要求5所述的基于无线扩频技术的三网融合传输装置，其特征在于：所述第一压缩编码电路为MPEG-4压缩编码器；所述第二解压译码电路为MPEG-4解压译码器。

8.根据权利要求5所述的基于无线扩频技术的三网融合传输装置，其特征在于：所述第一、第二扩频电路是直接序列扩频电路，所述第一、第二解扩频电路是直接序列解扩频电路。

9.根据权利要求5所述的基于无线扩频技术的三网融合传输装置，其特征在于：所述主发射机和主接收机的工作频率为336~344MHz频段。

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