CN203645662U

CN203645662U - 无线数字对讲卡

Info

Publication number: CN203645662U
Application number: CN201320890064.4U
Authority: CN
Inventors: 张贻雄; 石江宏; 李耿民; 黄庆; 洪逸飞
Original assignee: Xiamen University
Current assignee: Xiamen University
Priority date: 2013-12-31
Filing date: 2013-12-31
Publication date: 2014-06-11
Anticipated expiration: 2023-12-31

Abstract

无线数字对讲卡，涉及一种可通过数据接口与主机平台连接，实现数字对讲机功能的无线数字对讲卡。所述无线数字对讲卡包括第1模块～第4模块及天线，第1模块为功率放大电路模块，第2模块为无线收发芯片模块，第3模块为USB转串口芯片模块，第4模块为USB接口模块；第4模块外接主机平台，第3模块与第4模块电信号连接，第2模块与第3模块电信号连接，第1模块与第2模块电信号连接，第1模块通过天线接口接天线。

Description

无线数字对讲卡

技术领域

本实用新型属于电子通信技术领域，涉及一种可通过数据接口与主机平台连接，实现数字对讲机功能的无线数字对讲卡。

背景技术

移动通信系统按其使用性质可以分为公用移动通信系统和专用移动通信系统。数字对讲机是专用移动通信系统的重要组成部分，具有指挥、调度的功能。其最显著特征在于：采用PTT(Push To Talk)方式触发语音通信，连接速度极快，一按即通。数字对讲机组成的数字集群通信系统是共享资源、分担费用、共用信道设备及服务的多用途高效能的无线调度通信系统。由于集群系统主要侧重于指挥、联络、调度，其应用需求可遍及铁道运输、公路交通、民航航运、公安消防以及重大事件与突发事件应对等各行各业的方方面面。

数字对讲机是将语音信号数字化，以数字编码形式传播，也就是说，对讲机传输频率上的全部调制均为数字。数字对讲机协议严格按照简化的OSI分层模型设计，自下而上分为物理层、数据链路层、呼叫控制层。物理层主要功能包括基带信号的调制和解调、发送与接收之间的切换、频率和符号的同步、突发的形成。数据链路层用于处理逻辑连接，主要包括信道编解码(FEC,CRC)、交织/去交织、确认和重传、媒介接入控制和信道管理、帧、超帧的形成、帧同步、链路寻址、信令和数据交换功能。呼叫控制层提供数据业务和语音业务，主要包括呼叫建立、保持、终止；单呼和群呼的发送与接收；目的寻址；数据呼叫控制功能。

由于数据对讲机协议规定的数据速率较低，因此必须采用低码率的语音编码技术。相比于公用无线通信网络采用的RPE-LTP编码方案，由于码率较高，并不适用于数字对讲机信道。应用于数字对讲机的语音编码需要更好的话音质量，较低的算法时延和较低编码速率。一种优秀的语音编码技术可以有效降低信息存储量、提高信道利用率。物理层采用超低功耗无线收发技术，集成高性能射频收发芯片。无线对讲卡与智能平台采用数据接口连接。

主机平台可采用Linux,Android,IOS，Windows等操作系统，只要是CPU能运行数字对讲机协议层软件，具有音频编解码芯片，麦克风，扬声器等设备都可以作为主机平台，通过数据接口连接无线数字对讲卡，接入数字对讲机信道。

但由于存在传输距离短、通话效果不够高保真等技术问题，因此目前还没有人提出基于智能平台的无线数字对讲卡的具体技术方案。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种基于主机平台的无线数字对讲卡，通过主机平台CPU的强大处理性能，实现数字对讲机软件和数字对讲语音编码，使用数字对讲机信道进行通信，实现跨平台通信，可实现手机，平板电脑,PC机等通过数字对讲机信道进行语音和数据的传输。

所述无线数字对讲卡包括第1模块～第4模块及天线，第1模块为功率放大电路模块，第2模块为无线收发芯片模块，第3模块为USB转串口芯片模块，第4模块为USB接口模块；第4模块外接主机平台，第3模块与第4模块电信号连接，第2模块与第3模块电信号连接，第1模块与第2模块电信号连接，第1模块通过天线接口接天线。

所述无线数字对讲卡最好还设有第5模块，第5模块为指示灯模块，第5模块与第2模块电信号连接，第5模块用于表明工作状态。

所述第1模块最好采用低噪放芯片。

所述第2模块可采用TI公司产品型号为CC1120的芯片，CC1120的芯片支持的调制格式有2FSK,4FSK等，是一款窄带超低功耗无线射频收发芯片。

所述第2模块可通过串口连接第3模块。

所述第3模块最好采用USB转串口芯片，芯片型号可为CP2102。

所述第4模块的USB接口最好为mirco USB接口，micro USB是一个5pin的接口，支持OTG。该数据接口具有体积小，可靠性好的特点，广泛应用于当前的智能手机或平板电脑，数据传输速率高达480Mb/s。

与现有技术比较，本实用新型的工作原理及优点如下：

使用时，无线数字对讲卡可通过micro USB接口连接主机平台，如Android操作系统智能手机。涉及音频编解码、麦克风、扬声器等模块可以利用智能平台自身内部的Audio Hub CODEC芯片、I2S接口、麦克风、扬声器实现。所述对讲机协议，语音编解码采用软件实现。调制后的信号经过放大电路放大后由天线发射出去。接收时天线接收的信号经过低噪放和射频芯片处理的信号通过数据接口给主机平台上运行的协议层软件进行处理。指示灯用于表明无线数字对讲卡的工作状态。语音发送时把模拟的声音信号采样，量化为数字信号，主机平台中的语音编解码软件压缩音频信号的码率。接收到语音信号时，语音编解码软件对语音码流进行解码和解压缩，通过CODEC芯片进行重建，重建后的模拟信号放大以后从扬声器输出。无线数字对讲卡具有跨平台通信特性，各种平台（如智能手机、PC机、平板电脑等）之间都可以通过接入无线数字对讲卡进行无线通信。

由于采用上述技术方案，本实用新型具有的优点为：

1、可以使任何一个符合条件的智能设备通过数字对讲机信道进行通信，不同于使用公众移动通信系统进行通信。该方案通信不通过运营商网络，无话费和数据费。

2、可以克服手机在紧急情况下通信功能可能中断的问题。在遇到突发灾难的情况下，比如汶川地震，余姚水灾，导致基站供电中断，手机通信无法接通。该方案在应对这种情况下有很大优势。

3、公众移动通信是点对点的通话，用户独占一条信道，对呼叫建立的时间没有苛刻的要求，一般都在几秒至十几秒的时间；而集群通信大多是点对多点通话，用户共享信道是必要的关键技术，像一般的大企业通常要求一个小区具有容纳多个大组，一个组又具有容纳成百上千用户的能力，集群通信的一呼百应功能是公众移动通信不能比拟的。

4、当前数字集群通信系统的成本居高不下，一台专用的数字对讲机要4千元以上，这就阻碍了集群通信技术的普及。本方案基于现有的主机平台，当今智能手机与平板电脑几乎人手一台，PC机更是早已普及，很多人可能需要智能终端具有对讲机的功能。本实用新型可很好解决这一问题。

附图说明

图1是本实用新型实施例的电路组成框图。

具体实施方式

参见图1，本实施例所述无线数字对讲卡包括第1模块1～第5模块5及天线，第1模块1为功率放大电路模块，第2模块2为无线收发芯片模块（Transceiver），第3模块3为USB转串口芯片模块，第4模块4为USB接口模块，第5模块5为指示灯模块；

第4模块4外接主机平台，第3模块3与第4模块4电信号连接，第2模块与第3模块电信号连接，第1模块与第2模块电信号连接，第1模块通过天线接口（ANT）接天线。第5模块5与第2模块2电信号连接，第5模块5用于表明工作状态。

所述第1模块1采用低噪放芯片。所述第2模块2采用TI公司产品型号为CC1120的芯片，CC1120的芯片支持的调制格式有2FSK,4FSK等，是一款窄带超低功耗无线射频收发芯片。所述第2模块2通过串口连接第3模块3，所述第3模块3采用USB转串口芯片，芯片型号为CP2102。所述第4模块的USB接口是mirco USB接口，micro USB是一个5pin的接口，支持OTG。该数据接口具有体积小，可靠性好的特点，广泛应用于当前的智能手机或平板电脑，数据传输速率高达480Mb/s。

数字对讲机协议采用DMR（Digital Mobile Radio）数字集群通信标准，该标准是ETSI（欧洲通信标准协会）设计、制订的开放性标准。DMR标准采用TDMA（双时隙）多址方式，12.5KHz信道间隔、4FSK调制方式、数据传输速率为9.6Kb/s。

语音压缩算法采用AMBE算法，通过软件实现，AMBE是基于MBE算法基础上的语音压缩算法。根据Comsat实验室所作的性能测试表明，3.6kbps的AMBE语音编解码算法性能明显优于4.15kbps的Inmarsat-M算法，与8kbps的VSELP语音编解码算法性能相当。AMBE是一种既满足低速率传输要求，又具有高通话质量的语音压缩算法。

DMR协议数据链路层和呼叫控制层协议由手机处理器中的软件实现。在发送语音信号时，MIC把模拟声音信号转化为电平信号，经过WM5102芯片中的AD，采样量化为数字信号，经过I2S接口发送给CPU,APQ8064芯片中运行的语音编码软件，把比特率降到4.8kbps以下。经过DMR协议层软件进行信道编码，交织、比特排序等功能后形成帧、超帧，由mirco USB传到无线数字对讲模块进行物理层处理。发送数据信息如短信时，不需要通过音频编码软件，直接通过协议层软件编码后发送即可。接收过程中，天线接收的信号经低噪放放大，CC1120芯片进行物理层处理后的信号经过micro USB接口发送给APQ8064。CPU中协议层软件进行解码，去交织的信号，经过语音解码，通过Audio Hub CODEC中的DA处理，经过放大后从扬声器中播放。如接收到数字信号经协议层软件解码后在手机屏幕显示。

本实施例可以实现语音实时对讲，短信发送，图片发送等功能，具有实用意义。使用时，智能手机，PC机，平板电脑均可通过USB接口连接无线数字对讲卡，智能手机和平板电脑通过无线数字对讲机信道进行点对点的通信。PC机发送的信号经数字对讲机中转台转发给平板电脑。该图说明了无线数字对讲卡的跨平台通信特性，各种平台之间都可以通过接入无线数字对讲卡进行无线通信。

Claims

1.无线数字对讲卡，其特征在于，包括第1模块～第4模块及天线，第1模块为功率放大电路模块，第2模块为无线收发芯片模块，第3模块为USB转串口芯片模块，第4模块为USB接口模块；第4模块外接主机平台，第3模块与第4模块电信号连接，第2模块与第3模块电信号连接，第1模块与第2模块电信号连接，第1模块通过天线接口接天线。

2.如权利要求1所述的无线数字对讲卡，其特征在于，所述无线数字对讲卡还设有第5模块，第5模块为指示灯模块，第5模块与第2模块电信号连接。

3.如权利要求1所述的无线数字对讲卡，其特征在于，所述第1模块采用低噪放芯片。

4.如权利要求1所述的无线数字对讲卡，其特征在于，所述第2模块通过串口连接第3模块。

5.如权利要求1所述的无线数字对讲卡，其特征在于，所述第3模块采用USB转串口芯片。

6.如权利要求1所述的无线数字对讲卡，其特征在于，所述第4模块的USB接口为mircoUSB接口。