由于數(shù)字對(duì)講機(jī)的頻譜利用率比模擬對(duì)講機(jī)高得多，還由于數(shù)字對(duì)講機(jī)能夠 提供模擬對(duì)講機(jī)無(wú)法達(dá)到的數(shù)據(jù)處理種類(lèi)及靈活性，因此模擬對(duì)講機(jī)的數(shù)字化 改造進(jìn)程已勢(shì)不可擋。在這個(gè)過(guò)渡時(shí)期，我們需要開(kāi)發(fā)數(shù)模兼容的雙模對(duì)講機(jī)， 以滿足市場(chǎng)需要并實(shí)現(xiàn)平緩過(guò)渡。
本文設(shè)計(jì)了以數(shù)字信號(hào)處理器（DSP)和基于Cortex-M3內(nèi)核的微控制器為 核心的數(shù)模兼容對(duì)講機(jī)的基帶信號(hào)處理系統(tǒng)，包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。完成
了硬件電路原理圖到印刷電路板的硬件設(shè)計(jì)工作，軟件開(kāi)發(fā)的主要內(nèi)容包括底 層的硬件驅(qū)動(dòng)和數(shù)字對(duì)講機(jī)通信協(xié)議兩個(gè)部分。
同時(shí)，為了簡(jiǎn)化整個(gè)數(shù)模兼容對(duì)講機(jī)的硬件電路設(shè)計(jì)，提高集成度，減少系 統(tǒng)成本，降低功耗，我們將模擬對(duì)講機(jī)的一些重要組成部分集成到了數(shù)字信號(hào) 處理器當(dāng)中。以前，這些組成部分是用專(zhuān)用芯片實(shí)現(xiàn)的，如今，我們可以發(fā)揮 數(shù)字信號(hào)處理器靈活可編程的優(yōu)勢(shì)和強(qiáng)大的數(shù)字信號(hào)處理能力，用軟件的方法 實(shí)現(xiàn)這些功能，主要包括亞音頻靜噪系統(tǒng)和模擬基帶語(yǔ)音信號(hào)處理系統(tǒng)。當(dāng)雙 模對(duì)講機(jī)工作在數(shù)字模式時(shí)，數(shù)字信號(hào)處理器運(yùn)行的是聲碼器算法、數(shù)字基帶 調(diào)制解調(diào)算法和數(shù)字對(duì)講機(jī)通信協(xié)議；反之，當(dāng)雙模對(duì)講機(jī)工作在模擬模式時(shí)， 數(shù)字信號(hào)處理器運(yùn)行的是語(yǔ)音信號(hào)模擬基帶處理算法，包括語(yǔ)音壓擴(kuò)器、預(yù)加 重和去加重以及限幅器等。
關(guān)鍵詞：數(shù)模兼容對(duì)講機(jī)數(shù)字信號(hào)處理器微控制器亞音頻靜噪 語(yǔ)音壓擴(kuò)
對(duì)講機(jī)的簡(jiǎn)要介紹
對(duì)講機(jī)作為專(zhuān)業(yè)移動(dòng)通信系統(tǒng)的重要設(shè)備之一，它的最大特點(diǎn)是通過(guò)PTT 按鍵通話，即按即通，通常通話建立時(shí)間小于500毫秒[1]，可以保證在緊急情況 下，做出快速的反應(yīng)；支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)（單呼）和點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)（組呼）通信。一直以 來(lái)，對(duì)講機(jī)在工業(yè)企業(yè)，政府，公共安全和其他組織部門(mén)的內(nèi)部指揮調(diào)度，搶 險(xiǎn)救災(zāi)，處理緊急突發(fā)事件中發(fā)揮著不可替代的作用。
其實(shí)早在20世紀(jì)30年代無(wú)線電對(duì)講機(jī)就已經(jīng)開(kāi)始得到應(yīng)用。1936年，摩 托羅拉公司的前身高爾文制造公司研制出第一臺(tái)應(yīng)用于警車(chē)的調(diào)幅移動(dòng)無(wú)線電 通訊產(chǎn)品，接著公司在1940年又為美國(guó)陸軍信號(hào)兵部隊(duì)研制出了第一臺(tái)手持式 調(diào)幅對(duì)講機(jī)，通信距離是1.6公里。隨后由于調(diào)頻技術(shù)的應(yīng)用，大幅度地改善了 對(duì)講機(jī)的通信距離和抗噪聲能力，二戰(zhàn)期間，公司為軍方研制的SCR300背負(fù)式 “步話機(jī)”，通信距離為16公里，這種“步話機(jī)”成為了美軍的重要通信工具。 戰(zhàn)后，對(duì)講機(jī)從軍用走向了商用，成為一種日常生活工具，在警車(chē)，救護(hù)車(chē)， 出租車(chē)，送貨車(chē)甚至商場(chǎng)，你都能看到對(duì)講機(jī)的身影。后來(lái)，隨著集成電路技 術(shù)的發(fā)展，對(duì)講機(jī)越做越小。1962年，摩托羅拉推出了第一臺(tái)手持式無(wú)線對(duì)講 機(jī)HT-200，下一代HT-200僅用兩個(gè)集成電路模塊代替了原來(lái)61個(gè)分立原件， 雖然它的重量比以前減輕了 40%，體積減少了 50%，但對(duì)講機(jī)的輸出功率卻增 加了 250%，有效地增加了對(duì)講機(jī)的通信距離[2]。
隨著電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，無(wú)線電對(duì)講機(jī)也發(fā)生了日新月異的變 化。首先，在1978年，集群對(duì)講機(jī)系統(tǒng)面世了，該系統(tǒng)每一臺(tái)對(duì)講機(jī)都擁有一 個(gè)數(shù)字號(hào)碼，由計(jì)算機(jī)對(duì)所有頻率進(jìn)行掃描，尋找空閑信道，并利用數(shù)字式的 地址代碼按一定優(yōu)先級(jí)指定給各信道。這種方式可以使對(duì)講機(jī)系統(tǒng)高效地把數(shù) 量有限的信道分配給具體的用戶。同時(shí)，數(shù)傳對(duì)講機(jī)的發(fā)明，實(shí)現(xiàn)了同一信道 上語(yǔ)音和數(shù)據(jù)的共同傳輸。針對(duì)各行各業(yè)不同的要求，設(shè)計(jì)更加專(zhuān)業(yè)化的對(duì)講 機(jī)通信系統(tǒng)，用來(lái)滿足具體的需求。
進(jìn)入90年代，隨著數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展，模擬常規(guī)和模擬集群對(duì)講機(jī)都開(kāi)啟 了數(shù)字化的時(shí)代。1991年，摩托羅拉公司的一個(gè)重大突破是推出了第一臺(tái)全數(shù)
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字的無(wú)線電對(duì)講機(jī)——ASTRO，1995年，摩托羅拉公司又成功推出了集成數(shù)字 增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)（iDEN) [3]，它是一種將無(wú)線調(diào)度、數(shù)據(jù)和信息處理集成為一體的全
數(shù)字通信系統(tǒng)。
進(jìn)入21世紀(jì)，人們對(duì)專(zhuān)業(yè)通信的需要與日俱增，對(duì)講機(jī)主要應(yīng)用在公安、 民航、運(yùn)輸、水利、鐵路、制造、建筑、服務(wù)等行業(yè)，用于團(tuán)體成員間的聯(lián)絡(luò) 和指揮調(diào)度，以提高溝通效率和提高處理突發(fā)事件的快速反應(yīng)能力。隨著對(duì)講 機(jī)進(jìn)入民用市場(chǎng)，人們外出旅游、購(gòu)物也開(kāi)始越來(lái)越多地使用對(duì)講機(jī)。而傳統(tǒng) 的模擬常規(guī)對(duì)講機(jī)和模擬集群對(duì)講機(jī)系統(tǒng)對(duì)無(wú)線頻譜資源的利用率有限，對(duì)講 機(jī)系統(tǒng)數(shù)字化的趨勢(shì)已勢(shì)不可擋。相比較傳統(tǒng)的模擬系統(tǒng)，數(shù)字系統(tǒng)具有以下 幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)[1]:
第一，數(shù)字對(duì)講機(jī)系統(tǒng)可以更高效地利用無(wú)線電頻譜資源[4]。比如傳統(tǒng)模擬 對(duì)講機(jī)每個(gè)信道需要12.5kHz或則25kHz的信道帶寬，而現(xiàn)有的數(shù)字對(duì)講機(jī)只 需要6.25kHz的信道帶寬，這樣信道容量就提高了 2至4倍有效地解決了頻譜資 源不足的問(wèn)題。
第二，數(shù)字對(duì)講機(jī)系統(tǒng)可以提供話音和豐富的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)[4]，而傳統(tǒng)的模擬對(duì) 講機(jī)只能提供簡(jiǎn)單的話音業(yè)務(wù)。數(shù)字對(duì)講機(jī)提供的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)包括有短消息，圖 片，地理位置信息等，這些都極大地豐富了對(duì)講機(jī)的應(yīng)用，更好地滿足了實(shí)際 用戶的需求。
第三，數(shù)字對(duì)講機(jī)能夠在更大的范圍內(nèi)提供清晰的話音[4]，如圖1.1所示。 雖然在接收信號(hào)強(qiáng)度大的地方模擬對(duì)講機(jī)的話音質(zhì)量好于數(shù)字對(duì)講機(jī)，可是隨 著通信距離的增加，接收的信號(hào)強(qiáng)度會(huì)衰減，這時(shí)模擬對(duì)講機(jī)的通話質(zhì)量下降 很快，而數(shù)字對(duì)講機(jī)還能保持很好的通話質(zhì)量，這時(shí)因?yàn)閿?shù)字對(duì)講機(jī)擁有強(qiáng)大 的信道編碼保護(hù)功能，可以有效地抵抗信道傳輸噪聲，防止話音質(zhì)量的下降。 而且數(shù)字對(duì)講機(jī)系統(tǒng)具有語(yǔ)音增強(qiáng)的功能，可以很好地抑制嘈雜的環(huán)境噪聲， 提供清晰的話音。
第四，保密性好，由于語(yǔ)音信號(hào)已經(jīng)完全數(shù)字化處理，所以可以應(yīng)用更加強(qiáng) 大和復(fù)雜的數(shù)字式加密技術(shù)。
第五，體積小，功耗低，一次充電后的通話時(shí)間更長(zhǎng)。
第六，數(shù)字系統(tǒng)更容易組網(wǎng)，以及與其他網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，譬如公共電話網(wǎng)和因特 網(wǎng)，擴(kuò)大整個(gè)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積。
縱觀整個(gè)無(wú)線電對(duì)講機(jī)的發(fā)展歷史，我們可以得出啟示，對(duì)講機(jī)系統(tǒng)從軍用 擴(kuò)展到民用，從點(diǎn)對(duì)點(diǎn)發(fā)展到通信網(wǎng)絡(luò)，從模擬進(jìn)化到數(shù)字，它的應(yīng)用已經(jīng)十 分普遍，如今，對(duì)講機(jī)系統(tǒng)正朝著小型化，網(wǎng)絡(luò)化，數(shù)字化，專(zhuān)業(yè)化的方向不 斷前進(jìn)。相信它勢(shì)必在工業(yè)生產(chǎn)，政府，公共安全以及各個(gè)組織部門(mén)的內(nèi)部協(xié) 同工作和應(yīng)急指揮調(diào)度過(guò)程中發(fā)揮更大的作用。
