專利名稱：一種無線窄帶話音與數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種無線窄帶話音與數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
目前，專業(yè)無線通信領(lǐng)域中的對(duì)講機(jī)及轉(zhuǎn)信臺(tái)產(chǎn)品仍大多采用模擬通信技術(shù)，這與公眾無線通信在十幾年之前就已廣泛采用數(shù)字通信技術(shù)形成鮮明對(duì)比。根據(jù)工業(yè)和信息化部在2009年12月12日發(fā)布的《工業(yè)和信息化部關(guān)于150MHz 400MHz頻段專用對(duì)講機(jī)頻率規(guī)劃和使用管理有關(guān)事宜的通知》(稱為“666號(hào)文件”)，我國將逐步實(shí)現(xiàn)對(duì)講機(jī)行業(yè)“由模擬向數(shù)字”的轉(zhuǎn)變。但是，目前尚無數(shù)字對(duì)講機(jī)的國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
在國外，ETSI已發(fā)布DMR和dPMR數(shù)字對(duì)講機(jī)標(biāo)準(zhǔn)，但是，要研發(fā)出符合這些標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品，一方面將投入巨大的研發(fā)成本，另一方面將使得目前很多行業(yè)已部署的傳統(tǒng)模擬轉(zhuǎn)信臺(tái)和模擬對(duì)講機(jī)陷于“報(bào)廢”的境地，這對(duì)已投入資源來說是一種巨大的浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種無線窄帶話音與數(shù)據(jù)通信方法，針對(duì)傳統(tǒng)模擬中轉(zhuǎn)臺(tái)通過的信號(hào)帶寬，通過MSK調(diào)制解調(diào)方式，無需更改已布設(shè)的模擬中轉(zhuǎn)臺(tái)即可實(shí)現(xiàn)數(shù)字對(duì)講通信功能。本發(fā)明的另一目的在于提供一種無線窄帶話音與數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，兼容原有模擬對(duì)講機(jī)的亞音頻/ 二音/五音/MDC1200等模擬信令功能，用戶無需購買新的數(shù)字中轉(zhuǎn)臺(tái)即可實(shí)現(xiàn)數(shù)字話音轉(zhuǎn)發(fā)功能。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的?！N無線窄帶話音與數(shù)據(jù)通信方法，包括判斷當(dāng)前呼叫為MSK數(shù)字信號(hào)還是模擬信號(hào)，若為模擬信號(hào)，則進(jìn)行相應(yīng)的亞音頻/ 二音/五音信令處理和模擬話音處理 ’若為MSK數(shù)字信號(hào)，并判斷出該MSK數(shù)字信號(hào)為數(shù)字系統(tǒng)信號(hào)，則按數(shù)字系統(tǒng)的流程進(jìn)行處理。優(yōu)選的，所述數(shù)字系統(tǒng)的流程具體包括在發(fā)射流程中包括對(duì)來自麥克風(fēng)的模擬話音信號(hào)的A/D變換、聲音編碼、組幀和MSK調(diào)制過程，在接收流程中包括MSK解調(diào)過程、拆幀、聲音解碼和話音的D/A處理過程。優(yōu)選的，所述聲音編碼采用20ms為一幀話音幀的格式，話音編碼速率為2000bps。優(yōu)選的，所述幀結(jié)構(gòu)為I個(gè)超幀由5個(gè)幀構(gòu)成，每個(gè)幀由32bits的幀同步或隨路信令和160bits的承載內(nèi)容所構(gòu)成。優(yōu)選的,所述隨路信令包括首幀信令和尾幀信令幀,所述首幀信令為每次話音或數(shù)據(jù)通信開始時(shí)發(fā)送的信令幀(N幀，3 > N > I);所述尾幀信令為每次話音或數(shù)據(jù)通信結(jié)束時(shí)發(fā)送的信令幀(N幀，3彡N彡I)。優(yōu)選的，所述數(shù)字系統(tǒng)的流程還包括GPS定位信息或短消息的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)傳輸。優(yōu)選的，若該MSK數(shù)字信號(hào)是1200bps，則進(jìn)行模擬話音數(shù)字信令處理流程。
優(yōu)選的，所述模擬話音數(shù)字信令處理流程包括 a :基帶處理芯片進(jìn)行解調(diào)后將數(shù)據(jù)送給MCU ；
b :MCU收到數(shù)據(jù)后進(jìn)行判斷是否正確的模擬話音數(shù)字信令幀，目標(biāo)地址是否是本機(jī)，如果不是本機(jī)則丟棄，如果是則進(jìn)入步驟c ；
c :判斷該模擬話音數(shù)字信令幀的具體內(nèi)容，根據(jù)不同的內(nèi)容執(zhí)行不同的動(dòng)作。一種無線窄帶話音與數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，包括模擬中轉(zhuǎn)臺(tái)、模擬對(duì)講機(jī)和數(shù)字對(duì)講機(jī)；
模擬中轉(zhuǎn)臺(tái)用于轉(zhuǎn)發(fā)模擬信號(hào)或者M(jìn)SK數(shù)字信號(hào)，提高通信距離；
所述數(shù)字對(duì)講機(jī)包括MCU，以及分別與MCU相連的模擬開關(guān)、A/D、聲碼器芯片及基帶 處理芯片，基帶處理芯片經(jīng)RF調(diào)制解調(diào)模塊與天線連接，聲碼器芯片經(jīng)數(shù)模/模數(shù)轉(zhuǎn)換器與模擬開關(guān)相連；
MCU用于控制A/D、聲碼器芯片及基帶處理芯片，處理所有輸入輸出，包括按鍵輸入及圖形界面處理，實(shí)現(xiàn)數(shù)字對(duì)講機(jī)的應(yīng)用功能；
聲碼器芯片用于數(shù)字語音的編解碼；
基帶處理芯片用于MSK調(diào)制及解調(diào)。優(yōu)選的，還包括分別與MCU相連的鍵盤及顯示屏。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果在于本發(fā)明提供的無線窄帶話音與數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)及方法，針對(duì)傳統(tǒng)模擬中轉(zhuǎn)臺(tái)通過的信號(hào)帶寬，通過MSK調(diào)制解調(diào)方式，無需更改已布設(shè)的模擬中轉(zhuǎn)臺(tái)即可實(shí)現(xiàn)數(shù)字對(duì)講通信功能。而且兼容原有模擬對(duì)講機(jī)的亞音頻/二音/五音/MDC1200等模擬信令功能；與現(xiàn)有的dPMR和DMR數(shù)字對(duì)講機(jī)技術(shù)相比，成本低廉，且用戶無需購買新的數(shù)字中轉(zhuǎn)臺(tái)即可實(shí)現(xiàn)數(shù)字話音轉(zhuǎn)發(fā)功能。


圖I為兼容模擬信令的無線窄帶話音與數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)示意圖。圖2為數(shù)字對(duì)講機(jī)系統(tǒng)的話音/數(shù)據(jù)信號(hào)處理流程示意圖。圖3為空中接口的物理層基本幀結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為嵌入式信令組裝過程示意圖。圖5為首幀和尾幀信令組裝過程示意圖。圖6為數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)組幀流程示意圖。圖7為無線窄帶話音與數(shù)據(jù)通信方法流程示意圖。圖8為兼容模擬信令的數(shù)字對(duì)講機(jī)原理框圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。如圖I所示，為了實(shí)現(xiàn)在300Hf3000Hz的系統(tǒng)傳輸帶寬內(nèi)傳輸數(shù)字話音與數(shù)據(jù)信息，從而達(dá)到不更改現(xiàn)有模擬中轉(zhuǎn)臺(tái)即可實(shí)現(xiàn)數(shù)字話音與數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪康?，本發(fā)明的數(shù)字話音與數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)采用與MDC1200相同的MSK調(diào)制解調(diào)方式(即MSK數(shù)字調(diào)制解調(diào))，使用2400bps的空中傳輸速率，此時(shí)，使用兩個(gè)頻率1200Hz和2400Hz來表示數(shù)字信號(hào)的“I”和“O”。這樣，模擬對(duì)講機(jī)和數(shù)字對(duì)講機(jī)可以在原有的已部署的模擬中轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)中共存，并實(shí)現(xiàn)兼容工作。由圖I可以看出，本發(fā)明無線窄帶話音與數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)主要由模擬中轉(zhuǎn)臺(tái)、模擬對(duì)講機(jī)和數(shù)字對(duì)講機(jī)構(gòu)成，其中模擬中轉(zhuǎn)臺(tái)和模擬對(duì)講機(jī)為傳統(tǒng)的模擬無線設(shè)備；數(shù)字對(duì)講機(jī)為采用本發(fā)明所提出的方法所實(shí)現(xiàn)的無線通信設(shè)備。對(duì)于本發(fā)明所提出的數(shù)字對(duì)講機(jī)實(shí)現(xiàn)方法而言，圖2為該數(shù)字對(duì)講機(jī)內(nèi)的話音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的信號(hào)處理流程示意圖。由圖2可以看出，圖中的“數(shù)字話音/數(shù)據(jù)信號(hào)處理流程”是傳統(tǒng)的模擬對(duì)講機(jī)所沒有的處理流程，在發(fā)射流程中包括了對(duì)來自麥克風(fēng)的模擬話音信號(hào)的A/D變換、聲音編碼(聲碼器)、組幀和MSK調(diào)制過程，在接收流程中則包括了 MSK解調(diào)過程、拆幀、聲音解碼(聲碼器)和話音的D/A處理過程從而將模擬話音傳送至喇叭。由圖2可知，當(dāng)數(shù)字對(duì)講機(jī)處于數(shù)字模式時(shí)，需要對(duì)模擬話音進(jìn)行編碼，我們采用20ms為一幀話音幀的格式，話音編碼速率為2000bps，即每20ms需要發(fā)送40bits的話音·信息，同時(shí)，由于MSK調(diào)制速率為2400bps，因此，每20ms可以有48-40=8bits的信息余量用來傳輸幀同步和隨路信令信息。數(shù)字對(duì)講機(jī)空中發(fā)送的信號(hào)為數(shù)字波形，這些波形在空中將構(gòu)成一定的幀結(jié)構(gòu)，本發(fā)明中我們將空中接口的物理層基本幀格式定義如圖3所示
由圖3可知，空中幀基本結(jié)構(gòu)為I個(gè)超幀由5個(gè)幀構(gòu)成，每個(gè)幀由32bits的幀同步或隨路信令和160bits的承載內(nèi)容所構(gòu)成。這樣既滿足了幀同步的要求又滿足了遲入、加密等嵌入式隨路信令的要求。嵌入式隨路信令的內(nèi)容和信道編解碼、交織過程如圖4所示，本系統(tǒng)中源地址和目的地址規(guī)定為16bits(該地址可以為個(gè)呼、組呼和全呼地址)，嵌入式信令采用(2，1，9)的卷積編碼來抵抗無線信道的隨機(jī)誤碼，同時(shí)，采用16*8的交織方法來對(duì)抗無線突發(fā)誤碼，這樣就保證了無線隨路信令的可靠穩(wěn)定傳輸。為了在通話之前能夠及時(shí)確定目的地址，以及在通話結(jié)束后及時(shí)關(guān)閉喇叭，因此，定義首幀信令和尾幀信令幀，其中前者為每次話音或數(shù)據(jù)通信開始時(shí)發(fā)送的信令幀(N幀，3 > N > I);后者為每次話音或數(shù)據(jù)通信結(jié)束時(shí)發(fā)送的信令幀(N幀，3 > N ^ I).我們定義首幀和尾幀信令幀的信令內(nèi)容及信道編解碼過程如圖5所示。如前所述，本發(fā)明中所述的無線窄帶話音與數(shù)據(jù)通信對(duì)講機(jī)中還可以進(jìn)行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳輸，如=GPS定位信息、短消息等。對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的信道編解碼過程如圖6所示，由圖中可見，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳輸速率約為68bits/80ms=850bps。在采用本發(fā)明所開發(fā)的數(shù)字對(duì)講機(jī)中，整個(gè)系統(tǒng)軟件的接收工作流程如圖7所示。圖中可見，采用該流程一方面可以兼容原有的模擬話音數(shù)字信令/亞音頻/二音/五音等模擬信令系統(tǒng)，另一方面可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字話音與數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳輸。這樣，該對(duì)講機(jī)不僅可以實(shí)現(xiàn)原來模擬對(duì)講機(jī)所不具備的功能，如話音加密功能；短消息等數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)功能，而且可以實(shí)現(xiàn)與原來模擬對(duì)講機(jī)的互通和兼容共存，這樣就有效地保護(hù)了用戶的原有投資。請(qǐng)參閱圖7所示，本發(fā)明無線窄帶話音與數(shù)據(jù)通信方法，包括
步驟701 :對(duì)講機(jī)MCU分析A/D之后的信號(hào)特征判斷當(dāng)前呼叫為MSK數(shù)字信號(hào)還是模擬信號(hào)，若為模擬信號(hào)，則進(jìn)入步驟702 ;否則，進(jìn)入步驟703。步驟702 :進(jìn)行相應(yīng)的亞音頻/ 二音/五音信令處理和模擬話音處理。
步驟703 對(duì)講機(jī)MCU判斷該MSK數(shù)字信號(hào)是1200bps還是2400bps，若為1200bps，則進(jìn)入步驟704 ;若為2400bps，進(jìn)入步驟705。步驟704 :該MSK數(shù)字信號(hào)為模擬話音數(shù)字信令，并進(jìn)行模擬話音數(shù)字信令處理流程；具體流程為
(I)基帶處理芯片進(jìn)行解調(diào)后將數(shù)據(jù)送給MCU。(2)MCU收到數(shù)據(jù)后進(jìn)行判斷是否正確的模擬話音數(shù)字信令幀，目標(biāo)地址是否是本機(jī)，如果不是本機(jī)則丟棄，如果是則進(jìn)行下一步。(3)判斷該模擬話音數(shù)字信令幀的具體內(nèi)容，根據(jù)不同的內(nèi)容執(zhí)行不同的動(dòng)作。步驟705:判斷該MSK數(shù)字信號(hào)是否為數(shù)字系統(tǒng)的幀同步信號(hào)，若是，進(jìn)入步驟706 ;否則，結(jié)束。 步驟706 :判斷出該信號(hào)為數(shù)字系統(tǒng)信號(hào)，并按數(shù)字系統(tǒng)的流程進(jìn)行處理。具體包括信道譯碼、話音解碼、拆幀、信令處理等。請(qǐng)參閱圖8所示，本發(fā)明兼容模擬信令的數(shù)字對(duì)講機(jī)，包括:MCU，以及分別與MCU相連的模擬開關(guān)、A/D、聲碼器芯片(如AMBE2000)、基帶處理芯片(如AK2368)、鍵盤及顯示屏(IXD)，基帶處理芯片經(jīng)RF調(diào)制解調(diào)模塊與天線連接，聲碼器芯片經(jīng)話音的數(shù)模/模數(shù)轉(zhuǎn)換器與模擬開關(guān)相連。MCU用于控制A/D、聲碼器芯片及基帶處理芯片，處理所有輸入輸出，包括按鍵輸入及圖形界面處理等，實(shí)現(xiàn)數(shù)字對(duì)講機(jī)的應(yīng)用功能。聲碼器芯片用于數(shù)字語音的編解碼?；鶐幚硇酒糜贛SK調(diào)制及解調(diào)。其工作過程如下
對(duì)于發(fā)射的處理過程而言，MCU首先判斷當(dāng)前呼叫是模擬呼叫還是數(shù)字呼叫，若是模擬呼叫的話，來自麥克的話音將不經(jīng)過A/D、話音編碼和信道編碼直接經(jīng)過射頻調(diào)制通道發(fā)送出去。當(dāng)然，若設(shè)置了模擬信令的話，該信令會(huì)通過MCU和基帶處理芯片，然后通過射頻調(diào)制發(fā)送出去。對(duì)于接收的處理過程而言，解調(diào)之后的基帶信號(hào)經(jīng)過A/D之后進(jìn)入MCU，由MCU判斷當(dāng)前信號(hào)特征，首先判斷當(dāng)前信號(hào)是MSK信號(hào)還是模擬信號(hào)，若為MSK信號(hào)，再判斷當(dāng)前信號(hào)是1200bps還是2400bps信號(hào)，此后判斷是否含有數(shù)字對(duì)講機(jī)的幀同步信息，根據(jù)這些判斷的結(jié)果來決定進(jìn)行何種處理流程，具體流程如圖7所示。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種無線窄帶話音與數(shù)據(jù)通信方法，其特征在于，包括判斷當(dāng)前呼叫為MSK數(shù)字信號(hào)還是模擬信號(hào)，若為模擬信號(hào)，則進(jìn)行相應(yīng)的亞音頻/ 二音/五音信令處理和模擬話音處理；若為MSK數(shù)字信號(hào)，并判斷出該MSK數(shù)字信號(hào)為數(shù)字系統(tǒng)信號(hào)，則按數(shù)字系統(tǒng)的流程進(jìn)行處理。
2.如權(quán)利要求I所述的無線窄帶話音與數(shù)據(jù)通信方法，其特征在于，所述數(shù)字系統(tǒng)的流程具體包括在發(fā)射流程中包括對(duì)來自麥克風(fēng)的模擬話音信號(hào)的A/D變換、聲音編碼、組幀和MSK調(diào)制過程，在接收流程中包括MSK解調(diào)過程、拆幀、聲音解碼和話音的D/A處理過程。
3.如權(quán)利要求2所述的無線窄帶話音與數(shù)據(jù)通信方法，其特征在于，所述聲音編碼采用20ms為一幀話音幀的格式，話音編碼速率為2000bps。
4.如權(quán)利要求3所述的無線窄帶話音與數(shù)據(jù)通信方法，其特征在于，所述幀結(jié)構(gòu)為I個(gè)超幀由5個(gè)幀構(gòu)成，每個(gè)幀由32bits的幀同步或隨路信令和160bits的承載內(nèi)容所構(gòu)成。
5.如權(quán)利要求4所述的無線窄帶話音與數(shù)據(jù)通信方法，其特征在于，所述隨路信令包括首幀信令和尾幀信令幀，所述首幀信令為每次話音或數(shù)據(jù)通信開始時(shí)發(fā)送的信令幀(N幀，3I);所述尾幀信令為每次話音或數(shù)據(jù)通信結(jié)束時(shí)發(fā)送的信令幀(N幀，3^ N ^ D0
6.如權(quán)利要求2所述的無線窄帶話音與數(shù)據(jù)通信方法，其特征在于，所述數(shù)字系統(tǒng)的流程還包括GPS定位信息或短消息的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)傳輸。
7.如權(quán)利要求I所述的無線窄帶話音與數(shù)據(jù)通信方法，其特征在于，若該MSK數(shù)字信號(hào)是1200bps，則進(jìn)行模擬話音數(shù)字信令處理流程。
8.如權(quán)利要求7所述的無線窄帶話音與數(shù)據(jù)通信方法，其特征在于，所述模擬話音數(shù)字信令處理流程包括 a :基帶處理芯片進(jìn)行解調(diào)后將數(shù)據(jù)送給MCU ； b :MCU收到數(shù)據(jù)后進(jìn)行判斷是否正確的模擬話音數(shù)字信令幀，目標(biāo)地址是否是本機(jī)，如果不是本機(jī)則丟棄，如果是則進(jìn)入步驟c ； c :判斷該模擬話音數(shù)字信令幀的具體內(nèi)容，根據(jù)不同的內(nèi)容執(zhí)行不同的動(dòng)作。
9.一種無線窄帶話音與數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，其特征在于，包括模擬中轉(zhuǎn)臺(tái)、模擬對(duì)講機(jī)和數(shù)字對(duì)講機(jī)； 模擬中轉(zhuǎn)臺(tái)用于轉(zhuǎn)發(fā)模擬信號(hào)或者M(jìn)SK數(shù)字信號(hào)，提高通信距離； 所述數(shù)字對(duì)講機(jī)包括MCU，以及分別與MCU相連的模擬開關(guān)、A/D、聲碼器芯片及基帶處理芯片，基帶處理芯片經(jīng)RF調(diào)制解調(diào)模塊與天線連接，聲碼器芯片經(jīng)數(shù)模/模數(shù)轉(zhuǎn)換器與模擬開關(guān)相連； MCU用于控制A/D、聲碼器芯片及基帶處理芯片，處理所有輸入輸出，包括按鍵輸入及圖形界面處理，實(shí)現(xiàn)數(shù)字對(duì)講機(jī)的應(yīng)用功能； 聲碼器芯片用于數(shù)字語音的編解碼； 基帶處理芯片用于MSK調(diào)制及解調(diào)。
10.如權(quán)利要求9所述的無線窄帶話音與數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，其特征在于，還包括分別與MCU相連的鍵盤及顯示屏。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種無線窄帶話音與數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)及方法，該方法包括判斷當(dāng)前呼叫為MSK數(shù)字信號(hào)還是模擬信號(hào)，若為模擬信號(hào)，則進(jìn)行相應(yīng)的亞音頻/二音/五音信令處理和模擬話音處理；若為MSK數(shù)字信號(hào)，并判斷出該MSK數(shù)字信號(hào)為數(shù)字系統(tǒng)信號(hào)，則按數(shù)字系統(tǒng)的流程進(jìn)行處理。本發(fā)明提供的無線窄帶話音與數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)及方法，針對(duì)傳統(tǒng)模擬中轉(zhuǎn)臺(tái)通過的信號(hào)帶寬，通過MSK調(diào)制解調(diào)方式，無需更改已布設(shè)的模擬中轉(zhuǎn)臺(tái)即可實(shí)現(xiàn)數(shù)字對(duì)講通信功能。而且兼容原有模擬對(duì)講機(jī)的亞音頻/二音/五音/MDC1200等模擬信令功能；與現(xiàn)有的dPMR和DMR數(shù)字對(duì)講機(jī)技術(shù)相比，成本低廉，且用戶無需購買新的數(shù)字中轉(zhuǎn)臺(tái)即可實(shí)現(xiàn)數(shù)字話音轉(zhuǎn)發(fā)功能。
文檔編號(hào)H04M11/06GK102891941SQ20121037713
公開日2013年1月23日 申請(qǐng)日期2012年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月8日
發(fā)明者沈鎮(zhèn), 姚忠邦, 陳新 申請(qǐng)人:科立訊通信股份有限公司