自带数字中转的手持对讲机实现方式及原理
近年来,专网数字通信技术的飞速发展,已经越来越深入的渗透到每个人的生活当中。数字对讲机在公安、交通、运输等多个领域得到广泛的应用。目前我国市场上的民用对讲机还是以模拟对讲机为主。模拟对讲机由于它本身固有的通话质量差、频率利用率低及抗干扰能力差等缺陷,注定要逐渐被淘汰。
一、借助第三个对讲机机进行中继通话(单次中转方式)的工作方式:
与普通的通话方式相比,单次中转方式最明显的区别是引入了第三个话机当中继台,因此要重点考虑中继台话机的操作,包括建立过程中与通话双方的信令交换及通话中的话音数据转发。单次中转方式时,建立通话请求最多被转发一次。当一个对讲机发出单次中转通话请求时,它所有的相邻话机都可以转发该请求,尝试建立中继通话。但为了避免冲突,各话机在收到请求后,先延迟一个随机的时间,且侦听到信道空闲时再转发该请求。根据建立通话及通话维持过程中信道使用方式的不同,有频分(采用了两个不同频率的信道)及时分(分时隙传输)两种方式来实现单次中转通话。
1、采用两个信道的单次中转方式:
利用频分的思想,本单次中转方式通话过程中采用了两个业务信道:主叫与中继话台的通信采用了信道f1,而中继台话机与被叫之间采用的是另外一个信道f2。
2、在建立单次中转方式通话的过程中,主要有以下4步:
(1)主叫发出建立单次中转通话的请求主叫在信令信道上发出该请求,该信令中主要包括:呼叫类型、主叫ID、被叫ID、主叫与中继台话机通信的业务信道号fl及中继话机与被叫之间通信的业务信道号f2。
(2)“可能”的中继话机向被叫转发通话请求与主叫相邻的话机侦听到信令信道上建立单呼通话请求后,延迟一个随机的时间,若侦听到上述的f2信道可用。则在f2上转发主叫的请求。该转发信令中,除了含有主叫、被叫ID外,还含有自身本机的ID。要注意的是,在转发请求前,同时要侦听信令信道,若检钡到被叫已经选定其它话机作为中继。则本机放弃转发,还是停留在待机状态。
(3)被叫响应呼叫请求,选定中继话机被叫收到转发的呼叫请求后,选定其中的一个中转作为中继话机(为简单就选择最先收到的)。首先在信令信道上发送响应呼叫请求的信令,让各话机知道被叫已经选定中继话机。接着,在信道f2上给中继话机再次发该响应信令。
(4)中继话机转发被叫的响应,进入通话过程被选中的中继话机收到被叫的响应信令后。在信道fI上给主叫转发该响应。呼叫建立成功,进入通话状态。
3、建立单呼通话的过程:
进入通话状态后,主叫及被叫的操作跟普通通话时基本一致:接收机上有合法信号输入时,打开接收机进入接收状态;MIC上有语音时,打开发射机进入发送状态;长时间两边都没有输入,则直接返回待机空闲状态。唯一不同的是:主叫采用的是信道f1,而被叫采用的是f2。在采用双信道的单次中转通话过程中,中继话机必须同时侦听主叫和被叫是否有输入。当检测到其中一边有合法输入时,打开本信道频点的接收机,同时将接收下的数据在另外一个频点上发射出去。对接收到的数据,执行信道解码,但不再拆开具体的数据包。因此,在通话过程中,中继台的接收机、发射机是同时工作的。
4、分时隙实现的单次中转方式:
在分时隙实现的单次中转方式中,从建立通话、通话维持到结束通话的整个过程,都只占用了其中的一个业务信道f。建立通话的过程跟使用双信道的单次中转方式的情况完全类似。两者唯一的区别是:在分时隙实现方式中,采用了同一个信道。由于只有一个信道,为了实时的将接收到的话音转发出去,只能分时进行接收和发送操作。以一帧20ms为例,分为2个时隙,规定前面一个10ms时隙供主叫或被叫向中继台发射,而后一个10ms时隙由中继话机向主叫或被叫发射。在通话过程中,中继话机若检测到主叫或者被叫有话音要转发,首先是进行同步。之后,中继话机都是在一帧的第一个时隙内,接收机打开,接收数据;在第二个时隙内,发射机打开,转发数据。
二、两种方式的比较:
对比两种单次中转通信的实现方式,双信道方式由于采用了两个信道,在同样的信噪比条件下,允许更大的信息传输率,若采用相同的信息传输率,则有更强的抗噪声干扰能力。但是,该方式下,一次通话占用了2个业务信道,而信道资源在民用对讲机系统中是非常宝贵的。此外,在本方式下,中继台话机的发射和接收功能同时工作。考虑到所有的话机都平等、都有可能但中继话机,而且发送、接收的频率相近,这对硬件实现提出了很高的要求。在分时隙实现方式中,一次通话只占用了一个信道,节约了宝贵的频率资源。但由于分时实现了接收和发送,相当于信道的带宽减半,同等条件下,系统的抗噪声性能不如采用双信道的方式。因此,必须采用低比特率的语音编码算法及具有较高频率利用率的数字调制方式。此外,由于是分时工作,对系统的快速同步及定时功能提出了更高的要求。对比两种单次中转通信的实现方式,综合考虑系统的性能、复杂度等因素,一般采用分时隙实现方式。
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