一種基于載波檢測技術(shù)的數(shù)字對講的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于載波檢測技術(shù)的數(shù)字對講機，包括依次連接的信號接收單元、信號處理單元和信號輸出單元；所述信號處理單元包括載波檢測單元，該信號處理單元利用基帶的幀同步檢測配合基帶帶外能量檢測，對信號接收單元接收到的信號進(jìn)行時分多址通訊的載波檢測。本發(fā)明所述基于載波檢測技術(shù)的數(shù)字對講機，可以克服現(xiàn)有技術(shù)中可靠性低、穩(wěn)定性差和兼容性差等缺陷，以實現(xiàn)可靠性高、穩(wěn)定性好和兼容性好的優(yōu)點。
【專利說明】一種基于載波檢測技術(shù)的數(shù)字對講機

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及通信【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地，涉及一種基于載波檢測技術(shù)的數(shù)字對講機。

【背景技術(shù)】
[0002]通訊一般是指把語音，圖像，數(shù)據(jù)和其他信息從一個主體傳送到另一個主體的過程，通常牽涉到兩個方面，發(fā)射機和接收機。
[0003]傳統(tǒng)的對講機是基于模擬語音通訊。在模擬語音通訊中，模擬發(fā)射機把麥克風(fēng)接收到的音頻信號，經(jīng)過通道濾波和其他基帶處理，把其中300赫茲到3000赫茲頻率的成分，作為基帶模塊的輸出，交給射頻發(fā)射模塊。射頻發(fā)射模塊，把基帶信號調(diào)制到一定的發(fā)射頻率(幾兆赫茲到幾千兆赫茲)，放大后通過天線發(fā)射到空間。
[0004]模擬接收機把從天線接收的無線電信號(幾兆赫茲到幾千兆赫茲)，經(jīng)過射頻接收模塊，解調(diào)模塊解調(diào)為基帶信號(O赫茲)，交給基帶處理模塊?；鶐幚砟K，經(jīng)過濾波和其他基帶處理，還原為300赫茲到3000赫茲的語音信號，經(jīng)放大出揚聲器放出。
[0005]圖1、圖2描述了模擬對講機的發(fā)射和接收機，包括麥克風(fēng)1、天線2和揚聲器3。
[0006]作為控制模塊所需信息之一(例如音頻濾波甚至揚聲器的開關(guān))，傳統(tǒng)模擬接收機會利用射頻模塊和解調(diào)模塊檢測載波，用以判斷是否是有效信號，是否開啟基帶處理模塊，是否送出語音。傳統(tǒng)模擬接收機檢測載波通常有兩種方式:載波能量檢測和基帶信號的帶外能量檢測。具體使用的時候通常是二者同作為判據(jù)或者二選其一。參見圖3。
[0007]載波能量檢測是檢測本接收頻段信號的絕對能量。當(dāng)此能量值大于一定閥值時可以被認(rèn)為檢測到了有效信號，當(dāng)此能量小于一定閥值時可以被認(rèn)為丟失了信號(信號沒有或者信號太小)。
[0008]基帶信號的帶外能量檢測是計算解調(diào)模塊(例如31136模塊)所輸出的基帶信號的帶外能量(大于3千赫茲)。由于對講機采用調(diào)頻通訊，有當(dāng)信號越大解調(diào)輸出帶外能量越小的特性，因此當(dāng)該能量值小于一定閥值時可以被認(rèn)為檢測到了有效調(diào)頻信號，當(dāng)該能量大于一定閥值時可以被認(rèn)為丟失了調(diào)頻信號(信號沒有或者信號太小)。
[0009]以上兩種都涉及到能量檢測，傳統(tǒng)方案就是電阻電容搭出來的連續(xù)電路。
[0010]近年來出現(xiàn)的數(shù)字對講機，以其多功能，低功耗，低語音噪聲，高保密性，正日益取代模擬對講機。數(shù)字通訊一般比模擬通訊要復(fù)雜的多，一般都會包括語音編解碼，信道編解碼，調(diào)制解調(diào)功能，并且還有協(xié)議層。
[0011]數(shù)字對講機的發(fā)射機包括數(shù)字基帶和射頻發(fā)射兩大部分，其中射頻發(fā)射部分與模擬對講機基本一樣，用于把基帶信號調(diào)制到一定的發(fā)射頻率(幾兆赫茲到幾千兆赫茲)，放大后通過天線發(fā)射到空間。
[0012]數(shù)字對講機的接收機包括數(shù)字基帶和射頻接收兩大部分，其中射頻接收部分與模擬對講機基本一樣，用于把從天線接收的無線電信號，解調(diào)為基帶信號，交給數(shù)字接收基帶部分處理。載波能量檢測電路一般沿用傳統(tǒng)模擬方案，提供給控制模塊。圖4描述數(shù)字對講機的接收機。
[0013]數(shù)字對講機接收機的數(shù)字基帶部分比較復(fù)雜，包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器，數(shù)字解調(diào)，同步，幀提取，協(xié)議分析，信道解碼，語音解壓縮，及數(shù)模轉(zhuǎn)換器。其中模數(shù)轉(zhuǎn)換器用于把射頻接收部分接收到的基帶信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。在數(shù)字域中，數(shù)字解調(diào)器還原成一個個符號，幀同步模塊用于把接收機的時間與發(fā)射機同步起來，并找到幀與幀的界限，幀提取模塊提取信令信息和語音信息。信道解碼，語音解壓縮模塊用于可靠的還原數(shù)字語音信號。數(shù)模轉(zhuǎn)換器用于把數(shù)字域音信號轉(zhuǎn)換成模擬波形。模擬語音經(jīng)放大出揚聲器放出。載波檢測模塊提取載波能量檢測結(jié)果以及基帶帶外能量檢測結(jié)果用于控制信道解碼模塊、語音解壓縮模塊和揚聲器等。
[0014]以上描述適用于目前通用的數(shù)字對講機標(biāo)準(zhǔn)，包括歐洲的DMR，DPRM, Tetra,美國的P25，NXDN,及中國正在制定的對講機標(biāo)準(zhǔn)。
[0015]其中DMR標(biāo)準(zhǔn)是一個通用的時分多址對講機通訊標(biāo)準(zhǔn)。圖5描述一個典型的雙時隙DMR數(shù)字通訊的幀結(jié)構(gòu)。同步碼位于單幀中間，便于幀同步模塊找到同步碼之后提取信息。同步碼字位置固定。
[0016]因此和傳統(tǒng)模擬對講機接收機相同，有些數(shù)字對講機接收機沿用傳統(tǒng)模擬對講機的載波檢測方案，或者通過監(jiān)控各個標(biāo)準(zhǔn)專門的同步碼代替載波檢測，認(rèn)為找到了同步碼就找到了載波，丟失了同步碼就丟失了載波。然而兩種方法都存在較大缺陷。
[0017]傳統(tǒng)的對講機是基于模擬語音通訊，這在時域上是個連續(xù)通訊的過程，所以傳統(tǒng)模擬射頻方案采用的載波檢測電路是用電阻電容搭出來的連續(xù)系統(tǒng)。每個連續(xù)系統(tǒng)都有自己的響應(yīng)時間，可長可短。對于一個固定能量的信號，能量檢測電路的響應(yīng)時間越長，需要越長時間得到一個越穩(wěn)定的能量值。對于連續(xù)的模擬語音通訊而言只需要找到一個折中方案即可。然而當(dāng)數(shù)字對講機或者數(shù)模混合對講機接收機收到的信號采用時分多址標(biāo)準(zhǔn)例如DMR，如果沿用傳統(tǒng)的載波檢測方法，將會造成無法精確檢測載波丟失。因為有效通訊只是時分多址的其中單個時隙的信號(例如DMR單時隙)，有效信號時斷時續(xù)，能量檢測電路確是連續(xù)檢測，響應(yīng)時間較長會造成檢測不到該信號的真實能量，時間較短則會造成各個時隙相互影響，區(qū)分不出具體單個時隙的真實結(jié)果，從而造成載波的誤檢測或誤丟失，最終造成通話或數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟环€(wěn)定和不可靠。
[0018]另一個方法是用同步碼復(fù)用載波檢測，依舊是個不可靠的方案，原因在于同步碼碼字都不會很長，當(dāng)射頻信號微弱質(zhì)量較差、有干擾甚至或者巧合時，容易造成誤檢測到同步碼，甚至誤丟失，同樣導(dǎo)致通話或數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟环€(wěn)定和不可靠。另外如果應(yīng)用于數(shù)?；旌蠈χv機則更是無法兼容。
[0019]在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在可靠性低、穩(wěn)定性差和兼容性差等缺陷。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0020]本發(fā)明的目的在于，針對上述問題，提出一種基于載波檢測技術(shù)的數(shù)字對講機，以實現(xiàn)可靠性高、穩(wěn)定性好和兼容性好的優(yōu)點。
[0021]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種基于載波檢測技術(shù)的數(shù)字對講機，包括依次連接的信號接收單元、信號處理單元和信號輸出單元；所述信號處理單元包括載波檢測單元，該載波檢測單元利用基帶的幀同步檢測配合基帶帶外能量檢測，對信號接收單元接收到的信號進(jìn)行時分多址通訊的載波檢測。
[0022]進(jìn)一步地，所述信號處理單元，還包括依次連接在所述信號接收單元與信號輸出單元之間的數(shù)字解調(diào)器、幀處理器和音頻處理器，以及分別與所述數(shù)字解調(diào)器和幀處理器連接的載波檢測裝置。
[0023]進(jìn)一步地，所述幀處理器，包括依次連接在所述數(shù)字解調(diào)器與音頻處理器之間的幀提取模塊和幀解碼模塊，以及與所述幀提取模塊連接的協(xié)議分析模塊；所述載波檢測裝置，分別與數(shù)字解調(diào)器和幀提取模塊連接。
[0024]進(jìn)一步地，所述載波檢測裝置，包括依次連接在所述數(shù)字解調(diào)器與幀提取模塊之間的幀同步檢測模塊和控制邏輯模塊，以及依次連接在所述數(shù)字解調(diào)器與控制邏輯模塊之間的帶外能量檢測模塊和載波判斷模塊；所述幀同步檢測模塊還與帶外能量監(jiān)測模塊連接。
[0025]進(jìn)一步地，所述信號接收單元，包括依次連接至包含所述載波檢測單元的信號處理單元的天線、射頻接收模塊和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊。
[0026]進(jìn)一步地，所述信號輸出單元，包括依次與包含所述載波檢測單元的信號處理單元連接的數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊和揚聲器。
[0027]本發(fā)明技術(shù)方案中的各模塊都可使用現(xiàn)有硬件模塊，其中射頻接收模塊使用RDA1846，模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)模轉(zhuǎn)換使用TLV320AIC3204，虛線部分則使用SPARTAN3。
[0028]本發(fā)明各實施例的基于載波檢測技術(shù)的數(shù)字對講機，由于包括依次連接的信號接收單元、包含載波檢測單元的信號處理單元和信號輸出單元；載波檢測單元，僅用一種判據(jù)長期而穩(wěn)定的檢測載波的找到與丟失，即受基帶的幀同步檢測使能控制的所述基帶帶外能量檢測這個判據(jù)，實現(xiàn)對信號接收單元接收到的時分多址通訊信號的載波檢測。克服了現(xiàn)有技術(shù)可靠性低、穩(wěn)定性差和兼容性差的缺陷，具備可靠性高、穩(wěn)定性好和兼容性好的優(yōu)點。
[0029]本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。
[0030]下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的實施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中:
圖1為模擬對講機的發(fā)射機的工作原理示意圖；
圖2為模擬對講機的接收機的工作原理示意圖；
圖3為模擬對講機的控制流程圖；
圖4為數(shù)字對講機的接收機的工作原理示意圖；
圖5為典型的雙時隙DMR數(shù)字通訊的幀結(jié)構(gòu)圖；
圖6為本發(fā)明中標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字對講機接收機的工作原理示意圖；
圖7為本發(fā)明中以時隙I語音作為接收目標(biāo)的載波檢測使能信號的生成過程的流程圖(高電平打開，低電平關(guān)閉)。
[0032]結(jié)合附圖，本發(fā)明實施例中附圖標(biāo)記如下: 1-麥克風(fēng)；2_天線；3_揚聲器。

【具體實施方式】
[0033]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進(jìn)行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0034]根據(jù)本發(fā)明實施例，如圖6和圖7所示，提供了一種基于載波檢測技術(shù)的數(shù)字對講機，涉及數(shù)字和模擬通訊的接收機領(lǐng)域。
[0035]本發(fā)明的技術(shù)方案，目的在于提供一種接收機的基帶算法，能夠僅用一種判據(jù)長期而穩(wěn)定的檢測載波的找到與丟失；其能夠彌補傳統(tǒng)方案在單時隙載波檢測上的缺陷，并不會影響傳統(tǒng)模擬通訊的載波檢測，卻也能夠兼容連續(xù)數(shù)字通訊。
[0036]本發(fā)明的技術(shù)方案中，接收機無需射頻模塊或者解調(diào)模塊提供任何載波檢測電路，可以完全在基帶模塊中用硬件模塊實現(xiàn)也可嵌入可編程處理器，如通過DSP實現(xiàn)。
[0037]本發(fā)明技術(shù)方案的核心在于利用基帶的幀同步檢測配合基帶帶外能量檢測實現(xiàn)可靠的時分多址通訊的載波檢測。圖6描述使用本發(fā)明的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字對講機接收機。除了跟傳統(tǒng)模擬對講機通用的射頻接受模塊以及數(shù)模模數(shù)通用轉(zhuǎn)換模塊，剩余部分都可以在可編程DSP或者硬件中實現(xiàn)，其中載波檢測僅選用傳統(tǒng)模擬對講機常使用的一種基帶帶外能量檢測作為判據(jù)，用于控制基帶處理甚至揚聲器的開關(guān)使能。
[0038]帶外能量檢測模塊接受解調(diào)模塊的輸出，目的是檢測有效時隙的帶外能量，不允許被其他時隙所干擾，所以在該發(fā)明區(qū)別于傳統(tǒng)模塊在于對其增加使能控制，控制信號來源于幀同步檢測得到的周期性信號。解調(diào)模塊的輸出經(jīng)過一個高通濾波器(例如帶寬6千赫茲到20千赫茲，或者其他大于3千赫茲的頻段)和能量檢測模塊，最終輸出該檢測時隙有效而穩(wěn)定的能量值用于檢測載波。由于對講機采用調(diào)頻通訊，有當(dāng)信號越大解調(diào)輸出帶外能量越小的特性，所以僅需此判據(jù)即可判斷載波的到來與丟失。
[0039]例如，以DMR單時隙通訊為例。DMR單幀時長30ms，同步碼位于單幀的正中間，幀同步檢測模塊接受數(shù)字解調(diào)模塊的輸出，目的是檢測幀同步。由于單幀結(jié)構(gòu)幀同步的位置是固定的，所以能推導(dǎo)出整個幀的起始和結(jié)束，從而產(chǎn)生該時隙的周期性使能信號即60ms為周期的方波。由于接收機和發(fā)射機之間的時鐘誤差，長時間通訊容易使使能方波產(chǎn)生偏差，甚至于找錯同步碼，該發(fā)明都有考慮到，所以該發(fā)明使幀同步實時進(jìn)行，實時校準(zhǔn)。圖7以時隙I語音作為接收目標(biāo)，描述了載波檢測使能信號的生成過程。
[0040]具體實施流程如下:
(I)在未檢測到有效信號未檢測到幀同步時(如待機時)，帶外能量檢測模塊始終使能，并將系統(tǒng)響應(yīng)時間設(shè)定為小于單幀時長但盡量長，以卻保能量結(jié)果穩(wěn)定。
[0041]⑵同時啟動基帶幀同步碼檢測。
[0042]⑶當(dāng)有效單時隙信號出現(xiàn)或者連續(xù)雙時隙數(shù)字通話出現(xiàn)，幀同步檢測到同步碼，立刻利用幀周期產(chǎn)生本時隙的周期性使能信號來控制帶外能量檢測模塊，使其不受其他時隙的影響。
[0043]⑷當(dāng)帶外能量小于一定閥值的時候認(rèn)為載波檢測到。進(jìn)入穩(wěn)定通訊階段。
[0044](5)幀同步實時持續(xù)檢測，并嚴(yán)格確保其正確性，實時校準(zhǔn)上述使能信號，確保長時間通訊后使能信號不會偏離。
[0045](6)—旦帶外能量檢測模塊結(jié)果持續(xù)大于某個閥值，可以確定該時隙信號已失效或丟失。
[0046](7)重復(fù)上述流程。
[0047]最后應(yīng)說明的是:以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。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、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】
1.一種基于載波檢測技術(shù)的數(shù)字對講機，其特征在于，包括依次連接的信號接收單元、信號處理單元和信號輸出單元；所述信號處理單元包括載波檢測單元，該載波檢測單元利用基帶的幀同步檢測配合基帶帶外能量檢測，對信號接收單元接收到的信號進(jìn)行時分多址通訊的載波檢測。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于載波檢測技術(shù)的數(shù)字對講機，其特征在于，所述信號處理單元，還包括依次連接在所述信號接收單元與信號輸出單元之間的數(shù)字解調(diào)器、幀處理器和音頻處理器，以及分別與所述數(shù)字解調(diào)器和幀處理器連接的載波檢測裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于載波檢測技術(shù)的數(shù)字對講機，其特征在于，所述幀處理器，包括依次連接在所述數(shù)字解調(diào)器與音頻處理器之間的幀提取模塊和幀解碼模塊，以及與所述幀提取模塊連接的協(xié)議分析模塊；所述載波檢測裝置，分別與數(shù)字解調(diào)器和幀提取模塊連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于載波檢測技術(shù)的數(shù)字對講機，其特征在于，所述載波檢測裝置，包括依次連接在所述數(shù)字解調(diào)器與幀提取模塊之間的幀同步檢測模塊和控制邏輯模塊，以及依次連接在所述數(shù)字解調(diào)器與控制邏輯模塊之間的帶外能量檢測模塊和載波判斷模塊；所述幀同步檢測模塊還與帶外能量監(jiān)測模塊連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的基于載波檢測技術(shù)的數(shù)字對講機，其特征在于，所述信號接收單元，包括依次連接至包含所述載波檢測單元的信號處理單元的天線、射頻接收模塊和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的基于載波檢測技術(shù)的數(shù)字對講機，其特征在于，所述信號輸出單元，包括依次與包含所述載波檢測單元的信號處理單元連接的數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊和揚聲器。
【文檔編號】H04J3/06GK104468012SQ201410613411
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月5日
【發(fā)明者】葉浩, 侯丹 申請人:無錫士康通訊技術(shù)有限公司