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CN105635857A - Dmr数字对讲机实时插话系统 - Google Patents

Dmr数字对讲机实时插话系统 Download PDF

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CN105635857A
CN105635857A CN201510963892.XA CN201510963892A CN105635857A CN 105635857 A CN105635857 A CN 105635857A CN 201510963892 A CN201510963892 A CN 201510963892A CN 105635857 A CN105635857 A CN 105635857A
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dmr
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voice
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毕景姣
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Beijing Zpuda Technology Co ltd
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Beijing Zpuda Technology Co ltd
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

DMR数字对讲机实时插话系统，由中央处理器TMS320F2812、DDS射频电路、AMBE3000声码器、麦克风、键盘、屏幕和电源模块组成；麦克风采集原始声音，送入AMBE3000声码器编码后，由中央处理器TMS320F2812结合被叫数字对讲机的号码，进行DMR协议组帧，通过DDS射频电路进行发射，实现对单个DMR数字对讲机用户实时插话。

Description

DMR数字对讲机实时插话系统
技术领域
本发明属于电子技术/通信领域，涉及一种利用中央处理器TMS320F2812根据DMR(DigitalMobileRadio，数字移动无线电标准)协议跳过握手信令直接进入通话状态实现对单个用户实时插话的系统，特别适用于对非法数字对讲机的语音警示。
背景技术
常规DMR数字对讲机利用DMR专用芯片，完整的执行DMR协议，主被叫经过握手协议后，再进入语音通话状态，实现主被叫之间直接通信，避免受其他用户干扰。与此同时，基于DMR专用芯片开发的数字对讲机除利用广播模式或者组呼模式，可对所有或者部分DMR数字对讲机进行语音广播之外，无法实现对正在通信的单个用户进行精准强制插话。
现有DMR芯片将DMR协议完整封装，不开放数据链路层和物理层，无法实现协议自定义跳转。只能通过广播模式或者组呼模式实现强制插话，不可避免的会影响正常用户的使用。
发明内容
本发明的技术解决问题是：采用个呼和直通模式，跳过握手信令，直接进入语音通信状态，实现对单个被叫数字对讲机的强制插话。
本发明的技术解决方案是：DMR数字对讲机实时插话系统，由中央处理器TMS320F2812、DDS射频芯片、AMBE3000声码器、麦克风、键盘、屏幕和电源模块组成；使用者通过键盘输入被叫数字对讲机A号码，并开始说话，麦克风采集声音，送入AMBE3000声码器编码后，由中央处理器TMS320F2812结合被叫数字对讲机的号码，进行DMR协议组帧，通过DDS射频电路进行发射，在被叫数字对讲机A与另外一台数字对讲机B完成信令握手，开始进行正常语音通信的阶段时，DMR数字对讲机实时插话系统作为第三者强行插入警示语音，实现对单个DMR数字对讲机A用户实时插话，中央处理器TMS320F2812的SPI2接口连接屏幕，用以显示系统的整个工作状态变化过程，电源与中央处理器TMS320F2812、DDS射频芯片和MBE3000声码器相连，用以提供稳定可靠的供电；
所述AMBE3000声码器，主要完成对模拟语音根据AMBE压缩协议进行编码，产生速率为2.4kbps的数字语音编码，作为有效信源，提供给TMS320F2812进行DMR组帧；中央处理器TMS320F2812主要完成DMR协议组帧：将被叫数字对讲机号码和数字语音编码，采用个呼和直通模式，跳过握手信令，直接进入语音通信状态，经过平方剩余码QR、格雷码Golay、汉明码Hamming和变长BPTC交织编码，生成语音超帧。DDS射频电路主要进行物理层四连续相位频移键控4CPFSK调制编码：根据TMS320F2812输入的原始由0和1组成的序列，进行数字升余弦滚降滤波后，再进行FM调制，控制AD9910的DDS芯片，生成射频信号，送入天线发射出去。
本发明与现有技术相比的优点在于：
本发明采用个呼和直通模式，跳过握手信令，直接进入语音通信状态，实现对单个被叫数字对讲机的强制插话。解决了现有数字对讲机只能通过广播模式或者组呼模式实现强制插话，不可避免的会影响正常用户的使用的缺点。
附图说明
图1为本发明的DMR数字对讲机实时插话系统工作框图；
图2为本发明所述的语音超帧结构示意图；
图3为本发明所述的突发A帧结构示意图；
图4为本发明所述的突发B～F帧结构示意图；
图5为本发明所述的移动终端A和B的正常通信流程图。
具体实施方式
DMR数字对讲机实时插话系统，如图1所示，由中央处理器TMS320F2812、DDS射频芯片、AMBE3000声码器、麦克风、键盘、屏幕和电源模块组成；使用者通过键盘输入被叫数字对讲机号码，并开始说话，麦克风采集使用者的声音，送入AMBE3000声码器编码后，由中央处理器TMS320F2812结合被叫数字对讲机的号码，进行DMR协议组帧，通过DDS射频电路进行发射，在被叫数字对讲机与另外一台数字对讲机完成信令握手，开始进行正常语音通信的阶段时，DMR数字对讲机实时插话系统作为第三者强行插入警示语音，实现DMR数字对讲机实时插话。屏幕显示系统的整个工作状态变化过程。电源模块向系统中所有模块提供稳定可靠的供电。
所述AMBE3000声码器，主要完成对模拟语音根据AMBE(AdvancedMulti-BandExcitation，高级多带激励)压缩协议进行编码，产生速率为3.6kbps的数字语音编码，作为有效信源，提供给TMS320F2812进行DMR组帧；中央处理器TMS320F2812主要完成DMR协议组帧：将被叫数字对讲机号码和数字语音编码，采用个呼和直通模式，跳过握手信令，直接进入语音通信状态，经过平方剩余码QR(16，7，6)、格雷码Golay(20，8，7)、汉明码Hamming(16，11，4)和变长BPTC交织编码，生成语音超帧。DDS射频电路主要进行物理层4CPFSK(4-Continue-Phase-Frequency-Shift-Key，四连续相位频移键控)调制编码：根据TMS320F2812输入的原始由0和1组成的序列，进行数字升余弦滚降滤波后，再进行FM调制，控制AD9910的DDS射频电路，生成射频信号，送入天线发射出去。
由于TMS320F2812具有丰富的内设模块及其中断资源，所以程序编写灵活性很强。本应用系统的程序编写充分利用了DSP丰富的中断资源，所以主程序非常简单。主要包括三个模块：系统初始化模块、语音超帧组帧模块、用户界面交互模块。
1、系统初始化模块程序设计
系统初始化的功能是对DSP的宏观系统进行初始化：
①设定存储空间设置，定义某一区间存储程序；
②系统时钟设置，将系统时钟频率设置为120MHz；
③系统看门狗设置，不使能看门狗；
④系统中断设置，开系统总中断，清全部中断标志，使能1级中断INT1，3级中断INT3，5级中断INT5；
2、语音超帧组帧模块
本功能模块主要完成语音超帧的组帧功能。本发明的DMR的语音超帧由6个语音突发组成，占用360ms。超帧中的突发用字母A～F标识。突发A标识超帧开始，其中包含帧同步码(SYNC)，突发B～F中可以承担嵌入式信今，超帧结构如图2所示。
突发A结构如图3所示，除2组108比特的语音编码信息(voice)外，还包含48比特的帧同步码(SYNC)。
突发帧B～F结构如图4所示，除2组108比特的语音编码信息(voice)外，还有两组8比特的嵌入式信息域信息和32比特嵌入式信令，内含色码、政策码以及起止链路控制信息，用以表示语音通信的起始、停止等信令内容。帧同步码(SYNC)为：
二进制：011111110111110101011101110101010111110111111101
十六进制：7F7D5DD57DFD
正常的移动终端A和移动终端B呼叫流程如图5所示。
①首先移动终端A向移动终端B发送呼叫请求信令；
②等待终端B回应；
③如果移动终端B回应，就转到④，否则等待；
④发送语音头信令，通知终端B通话开始；
⑤以语音超帧的形式发送语音信息，双方开始通话；
⑥语音通话结束，向终端B发送语音终止信令。
本发明由TMSF2812通过键盘控制命令，启动或者停止循环播放语音超帧，强行在移动终端A和B的通信过程的第⑤步中插入语音超帧。
语音超帧编码过程如下：
①语音超帧的每个突发都携带216bit的语音信息，这些语音信息是经过声码器编码的，不需要额外的前向纠错。
②语音突发A采用带SYNC的语音突发格式，承载48bit语音同步码。
③语音突发B-F采用带嵌入式信令的语音突发，承载32*4bit嵌入式信令。具体编码过程是72bit信令先经过5bit校验和，得到77bit信息。77bit信息再经过变长BPTC编码，得到32*4bit信息，经过交织，平均分配到B-F的四个语音突发中，成为嵌入式信令。
语音突发F承载嵌入式空信息，嵌入式空信息全设置为0。
嵌入式信息的内容很少，但很重要，采用了平方剩余根QR(16，7，6)编码和格雷Golay(20，8，7)编码进行差错控制，编码过程比较简单。其中的平方剩余根QR(16，7，6)由QR(17，9，5)扩展而来，即在QR(17，9，5)的基础上去掉两位信息位，添加1位奇偶校验位而来。QR(n，q，k)中的n表示码长，q表示信息位，k表示监督位。其生成多项式为
g(x)＝x8+x5+x3+x1+1＝13916
Golay(20，8，7)是Golay(23，12，7)截断而来，去掉了4位信息位，Golay(n，q，k)中的n表示码长，q表示信息位，k表示监督位。其生成多项式如下：
g(x)＝x11+x10+x6+x5+x4+x2+1＝AE316
变长BPTC编码原理如表1所示。
表1变长BPTC编码表
先对72比特数据生成5比特的CS校验位加到数据末尾形成77比特数据，然后把77比特分成7行11列数据，先对行进行汉明Hamming(16，11)编码，再对列生成就校验码，最后再行列互换的方式进行交织。Hamming(n，q，k)中的n表示码长，q表示信息位，k表示监督位。有时，k可以忽略不写。
Hamming(16，11，4)生成矩阵如表2所示，
表2Hamming(16，11，4)生成矩阵表
1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1
0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0
0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1
0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0
0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0
0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1
0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 1
0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 1 0
0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1
0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1
3、用户界面交互模块
这部分主要操控键盘和屏幕，实现对键盘信息的读取和系统工作状态的显示。
4、AD9910的DDS射频电路主要根据TMS320F2812提交的原始由0和1组成的序列，进行数字升余弦滚降滤波器处理后，再进行FM调制，控制AD9910的DDS芯片，生成射频信号，送入天线发射出去。
5、键盘、屏幕和电源模块
使用者通过键盘模块向系统输入被警示的数字对讲机号码。屏幕显示系统当前的工作状态。电源模块主要对AMBE3000、TMS320F2812、DDS射频电路、键盘和屏幕提供稳定供电。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (1)

1.DMR数字对讲机实时插话系统，其特征在于：由中央处理器TMS320F2812、DDS射频芯片、AMBE3000声码器、麦克风、键盘、屏幕和电源模块组成；使用者通过键盘输入被叫数字对讲机A号码，并开始说话，麦克风采集声音，送入AMBE3000声码器编码后，由中央处理器TMS320F2812结合被叫数字对讲机的号码，进行DMR协议组帧，通过DDS射频电路进行发射，在被叫数字对讲机A与另外一台数字对讲机B完成信令握手，开始进行正常语音通信的阶段时，DMR数字对讲机实时插话系统作为第三者强行插入警示语音，实现对单个DMR数字对讲机A用户实时插话，中央处理器TMS320F2812的SPI2接口连接屏幕，用以显示系统的整个工作状态变化过程，电源与中央处理器TMS320F2812、DDS射频芯片和MBE3000声码器相连，用以提供稳定可靠的供电；
所述AMBE3000声码器，主要完成对模拟语音根据AMBE压缩协议进行编码，产生速率为2.4kbps的数字语音编码，作为有效信源，提供给TMS320F2812进行DMR组帧；中央处理器TMS320F2812主要完成DMR协议组帧：将被叫数字对讲机号码和数字语音编码，采用个呼和直通模式，跳过握手信令，直接进入语音通信状态，经过平方剩余码QR、格雷码Golay、汉明码Hamming和变长BPTC(BlockProductTurboCodes块乘积编码)交织编码，生成语音超帧。DDS射频电路主要进行物理层四连续相位频移键控4CPFSK调制编码：根据TMS320F2812输入的原始由0和1组成的序列，进行数字升余弦滚降滤波后，再进行FM调制，控制AD9910的DDS芯片，生成射频信号，送入天线发射出去。
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Assignor: BEIJING Z.PUDA TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Contract record no.: X2023110000040

Denomination of invention: DMR digital interphone real-time interphone system

Granted publication date: 20190104

License type: Exclusive License

Record date: 20230317

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Denomination of invention: DMR Digital Interphone Real Time Intercom System

Effective date of registration: 20230323

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