数字对讲机核心技术大揭秘

拓朋数字对讲机是采用数字技术进行设计的数字对讲机。数字对讲机则是将语音信号数字化要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。只有直接采用数字信号处理器的对讲机才是真正意义上的数字对讲机,而采用数字控制信号的对讲机。如集群系统的对讲机则不属于数字对讲机。数字对讲机有许多优点，首先是可以更好地利用频谱资源，与蜂窝数字技术相似数字对讲机可以在一条指定的信道上如25KHZ装载更多用户，提高频谱利用率，这是一种解决频率拥挤的解决方案。具有长远的意义。其次是提高话音质量。由于数字通信技术拥有系统内错误校正功能和模拟对讲机相比可以在一个范围更广泛的信号环境中实现更好的语音音频质量，其接收到的音频噪音会更少些声音更清晰。最后一点是提高和改进语音和数据集成，改变控制信号随通讯距离增加而降低的弱点，与类似集成模拟语音及数据系统相比，数字对讲机可以提供更好的数据处理及界面功能，从而使更多的数据应用可以被集成到同一个双向无线通讯基站结构中对语音和数据服务集成更完善、更加方便。这三大特点使数字对讲机成为未来对讲机技术发展的必然趋势。

七十年代摩托罗拉率先将数字技术引入对讲机系统设计中1975年生产出数字语音加密的DVP对讲机。1980年研制了一套数字数据通信系统，在1991年的沙漠风暴行动中使用了35000台数字对讲机。很显然随着无线电通信技术的发展人们对无线通信质量的要求的提高以及频谱资源的日益高涨。数字对讲机必将有着巨大的需求市场。但不管数字对讲机有多广泛的应用，在对讲机技术上已经十分成熟的模拟技术，在很长一段时间内还将继续为对讲机的设计服务，向体积小、成本低、功能强、更商品化的方向发展，以满足通讯用户的不同需求。数字对讲机在短时间内不可能代替模拟对讲机这二种对讲机将发挥各自特点共同发展。到2010年为止许多厂家推出了自己定义通信协议的数字对讲机，但数字对讲机公开的标准是dPMR和DMR两个协议。dPMR协议的标准是《ETSI TS 102 490》《ETSI TS 102 658》。DMR协议的标准是《ETSI TS 102 361-1,2,3,4》。由于对讲机行业的数字化进程非常迟缓有人戏称对讲机领域是最后一个数字化的电子行业。2016年9月底拓朋科技正式加入DMR联盟（Digital Mobile Radio Association）成为核心成员。DMR联盟是一个全球性组织，旨在推动DMR成为商业领域最广泛的数字无线电标准。DMR数字集群通信标准是ETSI（欧洲通信标准协会）为了满足全球专业及商业用户对移动通信的需要而设计、制订的开放性标准。

作为国内少数加入DMR联盟的公司，拓朋科技是全球少数同时拥有自主研发能力、自主知识产权、自主制造能力的DMR终端的品牌商和制造商。因此通过相关审核成为一类成员，拓朋科技将积极参加DMR联盟成员会议并参与市场、技术工作组的投票，并邀请DMR终端厂家进行IOP互操作性测试（Interoperability Test）。拓朋近日发布的D5系列正是以此高标准而设计的商用DMR数字对讲机。具有高效利用频谱资源，大区制组网方式，兼容模拟常规的优点，其业务功能丰富，可扩展，向后兼容，同时系统和终端成本较低，网络建设速度较快，总体运维成本较低，适用于公用事业、酒店、学校、餐厅、医院、物业等行业。加入DMR联盟同时也为拓朋开拓海外市场奠定了良好的基础，拓朋数字对讲机严格实施联盟标准，致力于为DMR联盟的成长与DMR 市场的开拓贡献自己的一份力量。

数字对讲机主流方案探索

方案一以单片机为核心处理器的DMR对讲机方案(MSP430F149+AMBE1000)

●工作原理

发射时,由麦克送来的模拟语音经CSP1027进行A/D转换,由声码器AMBE1000进行语音压缩,交单片机MSP430F149进行协议填充组帧,送到CC1101进行调制后发射。接收时,由CC1101解调出来的码流经MSP430F149进行帧恢复,交由声码器进行解压,数据经CSP1027进行D/A转换为模拟语音信号。

●关键器件

微控制器采用TI公司的MSP430F149,它是16位超低功耗、混合信号微控制器,采用“冯·诺依曼”结构,可用JTAG(一种标准测试接口)进行仿真调试。芯片的电源电压为(1.8 3.6)V,在RAM数据保持方式下耗电仅0.1uA,活动模式耗电250 uA/MIPS(每秒百万条指令数)。运算时由于本单片机采用16位RISC(精简指令集计算机),一个时钟周期可以执行一条指令,而传统的单片机要12个时钟周期才执行一条指令。工作在

8MHz的晶振频率时,指令速度可达8MIPS,而同样这个指令速度,16位处理器比8位处理器高远不止两倍。

●方案点评

声码器AMBE1000在国内已有产品,价格比较合理。CC1101的灵敏度为-

116dBm(1.2kbps,1%数据包误码率,工作在433MHz时),与国内的对讲机可用灵敏度-120dBm相比偏低,但符合欧盟的CE标准规定小于-107dBm。另外,射频模块的功率输出

仅12dBm(16mW),所以本方案仅适用短距离范围的通信。提高灵敏度可考虑用ADF7021

作为射频模块。

图1 以单片机为核心处理器的方框图

方案二以DSP+MCU为核心处理器的对讲机方案

●工作原理

方案以MSP430为中心系统来完成数据的收、发控制等工作,系统采用MSP430中 USART 模块的SPI同步通信模式。在接收过程中,首先接收来自射频芯片的FSK数据,解调后

由MSP430将数据帧的同步域、尾域、ID域以及命令字节去除后,数据发至C5402进行去压缩处理,数据交AIC23进行D/A转换为语音信号。在发送过程中,首先

由AIC23进行A/D转换,数据交C5402将语音压缩,再由微控制器MSP430进行协议填充,加上头域、尾域、ID域以及命令字节形成数据帧,然后控制射频模块将数据发送。

●关键器件

TMS320C5402是TI公司于1996年推出的一种定点DSP芯片,采用先进的修正哈佛结构和8总线结构,使处理器的性能大大提高。其独立的程序和数据总线允许同时访问程序存储器和数据存储器,实现高速并行操作。如,可以在一条指令中同时执行3次读操作