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数字对讲机基本常识
编辑:煜焜科技(转载)   浏览:543  时间:2015-12-29

数字对讲机基本常识

 

    我国工信部已于2009年12月12日正式发布666号文,明文规定了我国对讲机模拟技术体制转为数字技术体制的时间表,到2011年1月1日,国家不再对新开发的模拟对讲机进行型号核准,2010年底前已通过国家型号核准的模拟对讲机,在核准证五年有效期到后,不再进行继续核准。简言之,666号文规定,2010年是发放模拟对讲机“准生证”的最后一年,2011年到2015年对原已发放“准生证”的模拟对讲机陆续停止使用,到2016年1月1日,模拟对讲机完全退出中国的历史舞台。从2010年1月开始,数字对讲机已开始在我国使用,五年过渡期后,数字对讲机将完全取代模拟对讲机。

一、数字对讲机发展动态

    从整个移动通信的应用来划分,通信网络可分为公众移动通信和专业移动通信两大类,其中公众移动通信就是社会上广大消费者正在使用的2G、3G移动手机,它为广大公众提供移动通信服务,任何人都有权购买并享受其服务,它已经从第一代的模拟通信发展到现在的第3代数字移动通信;而专业移动通信主要为各行业、企业、团体提供内部专业通信服务,不承担公众普遍服务职能。在专业移动通信中,按其网络容量从小到大、网络功能从少到多来分的话,可分为公众对讲机、专业对讲机、无中心自集群系统、集群系统等四类,这四类专业移动通信中,前三类都属于对讲机的范畴,可见对讲机通信在专业移动通信中扮演着重要的角色,目前正在使用的对讲机数量占专业移动通信终端总数80%以上。

    从采用的技术来划分,对讲机可分为模拟对讲机和数字对讲机两大类,数字对讲机是模拟对讲机的换代产品。由于模拟对讲机技术落后,且较为浪费宝贵的无线电频率资源,因此,从技术角度而言,模拟对讲机被数字对讲机淘汰只是时间问题。现在我国在使用的对讲机总数中有95%的是模拟对讲机,目前能批量成熟的提供数字对讲机的国内厂家只有海能达、科立讯,其它国内厂家仍处于小批量研制阶段,大部分数字机是依靠进口摩托罗拉、建伍、艾可慕等公司。

    目前世界上的数字对讲机包括数字集群标准主要有DPMR、DMR、APCO25、Tetralpol、EDACS、TETRA、DIMRS、IDRA、Geotek、GoTa和GT800。其中GoTa-Global Open Trunking architecture是由中兴公司自主研发、基于CDMA 1X技术面向新技术演进的数字
集群通信系统,目标是在满足公网集群需要的同时也能够兼顾专网集群应用。 GT800系统是由华为公司研制开发的基于GSM技术的数字集群系统。GT800基于GPRS和GSMR技术开发的系统,其第二阶段将与TD-SCDMA技术结合。而海能达的PDT属于警用的集群通信系统,参考了DMR的标准,也在争取成为国内数字对讲机的标准。
     DPMR和DMR是低成本话音无线电中的两项新的数字技术,都是由ETSI(European TelecommunicationsSdandards Institute,欧洲电信标准协会)标准化的。DMR系统是两时隙的TDMA系统,DPMR是FDMA系统,提供最低成本的数字话音解决方案,可以达到与DMR相同的语音质量。两个标准用的都是4-FSK调制方式。DMR(两时隙)占用12.5KHz带宽传输9600bps数据,DPMR占用6.25KHz带宽传输4800bps数据。两者的数字语音编码码率都为3.6kbit/s。
    其中DMR与DPMR除了在协议上的区别之外,最大的区别就是一个是TDMA即时分多址,一个是FDMA即频分多址,频分多址是一种数据通信的技术,即不同的用户分配在时隙相同而频率不同的信道上。按照这种技术,把在频分多路传输系统中集中控制的频段根据要求分配给用户。同固定分配系统相比,频分多址使通道容量可根据要求动态地进行交换;时分多址采用时分的多址技术,时分多址是把时间分割成周期性的帧(Frame),每一个帧再分割成若干个时隙向基站发送信号,在满足定时和同步的条件下,基站可以分别在各时隙中接收到各移动终端的信号而不混扰。同时,基站发向多个移动终端的信号都按顺序安排在予定的时隙中传输,各移动终端只要在指定的时隙内接收,就能在合路的信号中把发给它的信号区分并接收下来。他们的示意图如下图1所示。

    在实际的应用时如下图2所示,当DPMR应用在中转模式的时候,需要两个频点支持接收和发射个信道,而DMR只需要一个频点,两个时隙分别用于接收和发射。

二、数字对讲机和模拟对讲机比较

    传统的模拟对讲机利用模拟信号来传递消息,它存在着频率利用率低、相互干扰严重、业务功能单一、通信不稳定和管理控制较困难等缺点。而数字对讲机采用的是将模拟信号数字化、以数字编码和数字调制的方式、采用数字信号处理方法进行优化的通信方式。

    在数字对讲机中,模拟语音信号首先经过A/D变换和语音编码变换成数字信号。由于数字对讲机的带宽比较窄,一般为12.5kHz或者6.25kHz,(模拟的为12.5kHz或者25kHz)因此数字对讲机中的语音编码一般采用参量编码方法,即不是把语音信号的波形进行编码,而是提取产生语音信号的特征参数并对特征参数进行编码传输,传输速率一般在1.2~4.8kb/s,可以满足数字对讲机的带宽要求。

    信道编译码的主要目的是提高数字传输系统的可靠性,通过在语音编码输出的序列中按某种规则加入一些多余码元作为差错控制用的监督码,收端根据这种规则可以发现错误或自动纠正错误来实现。

    模拟对讲机一般采用倒频等方法进行信息加密,加密简单、易于破解。数字对讲机则采用数字加密的方式对用户的信息进行保护,在一些特殊行业如民航、铁路等对信息安全要求比较高的行业,更具有竞争性。加密的方法很多,如可以把数字信号和一个周期很长的m序列进行模2加,完成加密,接收端用同样的m序列和接收到的加密信号再一次进行模2加,即完成了解密。

    与模拟对讲机相比,数字对讲机具有抗干扰能力强、通话质量好、频率利用率高、保密性能好、支持数据业务、便于进行无差错中继、便于合用一套数字中继系统等特点,符合通信发展的规律,无疑数字对讲机是对讲机技术发展的方向,必然会逐步取代模拟对讲机。

    如下图3所示,是模拟对讲机的大概的原理框图,在发射链路上,话筒采集音频信号后进过放到送到调频电路调制成相应的高频或射频信号,然后经过放大电路放大到相应的输出功率后经过收发带通滤波电路从天线发射出去;而接收链路上由接收天线接收到信号后经带通滤波器滤波后,通过电调选频电路和低噪放电路将信号放大,放大后的信号经过混频电路变频到需要的一级中频频率,经过滤波和放大后送往解调鉴频电路解调出音频信号,由音频放大电路放大后送往喇叭输出。整个对讲机处于同频或异频的半双工工作状态。

    相对于模拟对讲机,数字对讲机的大致框图如下图


   4所示(此图是基于联拓芯片方案的框图),其对于模拟对讲机最大的区别在于对音频信号进行了采样,编码,以数字的形式调制在载波信号上。通过数字形式可以对语言进行加密,优化等处理。

三、数字对讲机方案介绍


   现在市场上主流的DPMR数字对讲机方案有以下几种:
    1、英国CML公司的CMX7141+CMX618+MCU的DPMR方案,该方案开发门槛较低但成本较高,同时声码器的英语音质尚可但中文音质不佳,并且未经过大批量生产验证。

    2、 TI的TMS320VC5509+AMBE3000+MCU或者OMAP138加AMBE声码器方案,其特点是音质很好,其它功能也可以在此平台上做得很好,但是价格昂贵,开发难度也非常大,具有开发技术实力的企业不多。
    3、士康的SCT3252+MCU的方案,此方案虽然推行已久,但是开发困难,至今未有厂家进行应用方案的生产。
    4、飞思卡尔的MC13260的方案,此芯片具有集成度高的特点,但是开发难度大,而且至今未见芯片的正式试用。
    5、采用联拓科技的芯片的方案,见上图4的框图,是一块RAM加DSP的芯片,并支持内置声码器和外加声码器两种形式,芯片集成度高,成本低,方案实现简单,只需要配合一个外部存储芯片、射频单元和相应的外围应用电路就可以实现复杂的数字对讲机功能,为我国大部分生产商所采用。
    福建联拓科技有限公司作为无线电通信专网领域的高科技公司,是我国数字对讲机产业领域第一批拥有强大研发实力的创新型企业,成功研发了具有自主知识产权的数字对讲机专用芯片LT1801A和配套的产品解决方案。同时,其组织起草的中国数字对讲机ARC标准通过国家标准委的立项审核,将正式成为我国数字对讲机的国家标准,为中国迎接数字对讲机时代的到来奠定了坚实的基础。

四、国产数字对讲机的主要功能


1、模拟+数字双模制式。
2、支持数字和模拟两种模式,能兼容现有常规模拟系统,保证模拟产品向数字产品平滑过渡。
3、提供的智能信令支持多种呼叫方式,包括个呼、组呼和全呼。
4、支持多种语言显示。支持 10 种语言显示(英文、简体中文、繁体中文、德语、西班牙语、法语、意大利语、波兰语、俄语和土耳其语),用户可根据需要客户需要提供不同的语言版本
5、支持短信功能,可提供单发、组发、群发短信。
6、软件可升级,可通过软件升级添加新的功能。
7、遥毙、激活、查询功能,可实时查询其他机器状态,遥毙或激活其他机器
8、支持多信道扫描模式。
9、来电显示功能,可提示呼叫方为哪个用户。
10、GPS功能

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