CN1964471A

CN1964471A - 2.4g公共频段数字可视对讲机及语音图像处理方法

Info

Publication number: CN1964471A
Application number: CN 200610139143
Authority: CN
Inventors: 何加铭; 朱风波; 曾兴斌; 刘太君; 张德添; 胡明明; 史沪臻; 洪涣
Original assignee: NINGBO SUNRUN ELECTRONIC INFORMATION TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd; Ningbo University
Current assignee: NINGBO SUNRUN ELECTRONIC INFORMATION TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd; Ningbo University
Priority date: 2006-01-05
Filing date: 2006-10-13
Publication date: 2007-05-16

Abstract

本发明公开了一种2.4G公共频段的数字可视对讲机，它包括电源电路、语音处理电路、视频处理电路、中央处理器及与中央处理器连接的射频收发电路和天线，语音处理电路包括麦克风、扬声器和与中央处理器连接的语音编解码电路，麦克风和扬声器分别连接语音编解码电路，视频处理电路包括分别与中央处理器连接的显示装置和COMS摄像头，射频收发电路由2.4GHz频段数字收发芯片和外围电路组成，优点在于能够在实现2.4G公共频段的数字可视对讲功能，能同时传递语音、视频信息，实现多媒体通信；它的通话质量高，抗干扰性好，制造成本低，适合于大规模推广应用。

Description

2.4G公共频段数字可视对讲机及语音图像处理方法

技术领域

本发明涉及一种无线对讲机，尤其是涉及一种2.4G公共频段数字可视对讲机及语音图像处理方法。

背景技术

目前的对讲机市场模拟式对讲机仍然占有较大的比重。现有的模拟对讲机存在许多缺点与不足：其一，模拟对讲机传送的是模拟信号，信号处理方式简单，消耗功率大，不能有效地消除干扰及噪声的影响，导致许多情况下通话质量不能令人满意；其二，模拟对讲机的频率利用率不高，信道容量低。其三，模拟对讲机保密性差，容易被窃听。

美国的IDEN及欧洲的TETRA等已经建立了相关的数字对讲(集群)标准，但这些标准都需要占用新的无线频率资源，工作频率一般为800MHz，而且需要基站的支持。与常规的对讲机系统相比，这些数字系统更复杂，成本也更高，一般仅适合于一些高端的应用。而在我国目前还没有真正的数字对讲机标准。

随着技术的不断发展，国外已经开发成功了数字可视对讲机，但是我国目前尚无这种数字可视对讲机，一是一些核心技术都掌握在外国公司手中，所以较难开发拥有自主知识产权的产品；二是这种数字可视对讲机技术复杂，成本较高，难以大规模推广应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种通话质量高，抗干扰性好，制造成本低，适合于大规模推广应用的2.4G公共频段的数字可视对讲机及语音图像处理方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种2.4G公共频段的数字可视对讲机，它包括电源电路、语音处理电路、视频处理电路、中央处理器及与所述的中央处理器连接的射频收发电路和天线，所述的语音处理电路包括麦克风、扬声器和与所述的中央处理器连接的语音编解码电路，所述的麦克风和所述的扬声器分别连接所述的语音编解码电路，所述的视频处理电路包括分别与所述的中央处理器连接的显示装置和COMS摄像头，所述的射频收发电路由2.4GHz频段数字收发芯片和外围电路组成。

所述的语音编解码电路由双工语音芯片和外围电路组成。

所述的中央处理器为支持LINUX操作系统的ARM9处理器。

所述的射频收发电路的无线工作频点是2402.304MHz～2482.176MHz，信道间隔为2MHz，信道数为40个。

所述的中央处理器还可以连接有键盘输入电路。

所述的中央处理器也还可以设置有备用存储器。

一种2.4G公共频段的数字可视对讲机的语音图像处理方法，它包括发射数字语音图像信号和接收数字语音图像信号两个处理步骤，所述的发射数字语音图像信号处理步骤为：所述的语音编解码电路对所述的麦克风输出的语音信号进行模数转换和压缩编码，然后将压缩编码后的数字语音信号传送到所述的中央处理器进行基带处理，所述的COMS摄像头将接收的数字图像信号传送到所述的中央处理器进行压缩编码和基带处理；然后将基带处理后的语音图像信号传送给所述的射频收发电路通过所述的天线发射出去；所述的接收数字语音图像信号处理步骤为：所述的射频收发电路将所述的天线接收的信号解调出基带信号，再传送到所述的中央处理器后进行基带解调处理，然后将基带解调后的数字语音信号传送到所述的语音编解码电路经过解压和数模转换传送给所述的扬声器，所述的中央处理器对基带解调后的数字图像信号进行解压处理，然后将解压后的数字图像信号传送到显示装置。

与现有技术相比，本发明的优点在于能够在实现2.4G公共频段的数字可视对讲功能，能同时传递语音、视频信息，实现多媒体通信；它的通话质量高，抗干扰性好，制造成本低，适合于大规模推广应用；双工语音芯片处于工作状态时编解码可以同时实现，采样为8KHz，语音传送数据速率为16kBps；支持LINUX操作系统的ARM9芯片能实时、快速处理和控制大量数据、语音、视频信息；设置键盘输入电路可以实现短消息发送功能；而备用存储器则可以用于备份所需要的各种数据。本发明采用ISM公用频段，可节约宝贵的频谱资源；同时，由于是工作于公共频段，只要发射功率等技术参数符合无线电管理局的相关要求，免交频率占用费，降低了系统的成本；本发明射频收发电路采用单片集成收发电路，外围元器件少，具有抗干扰性强、通话质量好、保密性好、频谱利用率高、体积小、功耗低、集成程度高等优点。

附图说明

图1为本发明的电路框图；

图2为本发明处理方法的流程图；

图3为本发明移动台整体呼叫处理流程图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述。

实施例一：一种2.4G公共频段的数字可视对讲机，包括电源电路1、中央处理器2、语音编解码电路3、麦克风4、扬声器5、COMS摄像头6、显示装置7、射频收发电路8和天线9，电源电路1为现有技术中的任意的电源，可为各个电路提供稳定的直流电压，语音编解码电路3由CML Microcircuits公司的CMX649的双工语音芯片和外围电路组成，CMX649为全双工的编解码模式，支持16-128Kbps处理速度和支持ADM和CVSD、Linear-PCM、u-law PCM、A-law PCM等编码，滤波和增益都可有编程来控制，内部包括一个麦克风放大器、数字时钟校正、数据量化与解量化和提供可编程的声音大小检测(VAD)以便用户可以调整门限值和在低信号时节省电源，提供内部或外部的采样时钟选择，采样频率为8KHz，提供对麦克风输入进行编码和ADC，音频输出的解码和DAC，为基带处理器提供数字语音信号，并可对信号进行数字延时，麦克风4和扬声器5分别连接语音编解码电路3；COMS摄像头6为OmniVision技术有限公司的型号为OV6620的CMOS芯片，该CMOS影像芯片功能强大，包括摄像系统所有的功能：自动曝光、电子缩放、白平衡、彩色编码、模数转换、噪音抑制等等，都集成到芯片里，实现高度集成的同时，仍保持比市场上任何竞争产品都更低的功耗，OV6620是一个单芯片，提供了高性能的视频图像和小封装的器件，它能每秒捕捉分辨率为352×288的图像速率为60帧/秒，利用专门的高级算法的集成芯片技术解决了固定图形噪声(FPN)，消除了污点，大大减少了模糊现象，OV6620还提供了可编程的SCCB接口，通过编程，可提供4-bit，8-bit或16-bit数字形式的图像输出格式；显示装置7是一个具有驱动电路的液晶显示器，中央处理器2是MOTOROLA公司的型号为MC9328MX21的32bit的ARM9处理器，拥有ARM9内核和高集成系统功能，最高主频可以达到200MHZ，拥有16Kbit指令和16Kbit数据的高速缓冲存储器(cache)以及写缓冲，内部集成的模块有LCD控制、静态RAM、USB接口、A/D、MMC/SD、蓝牙接口、SSI/I²S、VEDIO接口、两个定时器；射频收发电路8由micro linear公司的ML2724的芯片和外围电路组成，ML2724是用于数字电话的收发通用的GFSK调制无线收发器，它的工作频段从2.4G到2.5GHz，该器件集成了所有的频率发生、接收和传输功能，提供一个可编程的控制接口，可设定工作模式，控制外部的功放电路(PA)和低噪放电路(LNA)，并且提供不同基带处理器的接口，通过RSSI模块来监控收发功率，发送和接收可达1.536Mbps的FSK数据，频道间隔为2.048MHz，支持DSSS、FHSS和FSK的工作模式，接收灵敏度可达-90dBm，因此使射频收发电路8的无线工作频点处于2402.304MHz～2482.176 MHz，信道间隔为2MHz，信道数为40个。

上述的数字可视对讲机发射数字语音图像信号处理步骤为：语音编解码电路3对麦克风4接收的语音信号进行模数转换和压缩编码，然后将压缩编码后的数字语音信号传送到中央处理器2进行基带处理，COMS摄像头6将接收的数字图像信号传送到中央处理器2进行压缩编码和基带处理；然后将基带处理后的语音图像信号传送给射频收发电路8通过天线9发射出去；接收数字语音图像信号处理步骤为：射频收发电路8将天线9接收信号进行解调，将解调后的基带信号传送到中央处理器2进行基带解调处理，然后将基带解调后的数字语音信号传送到语音编解码电路3经过解压和数模转换传送给扬声器5，中央处理器2对基带解调后的数字图像信号进行解压处理，然后将解压后的数字图像信号传送到显示装置7。

实施例二：其它结构与实施例一相同，不同之处在于中央处理器2还连接有键盘输入电路10。

实施例三：其它结构与实施例二相同，不同之处在于中央处理器2还设置有备用存储器11。

上述实施例中的各个芯片均可以用其它具有相同功能的芯片来替代。

本发明的作用过程如下：(1)主叫部分：在群呼实现中，按下PTT键，立即检测群呼信道(f0)是否被占用，被占用则报警，否则就获得群呼信道使用权；接下来立即发送导频信号一段时间，再发同步信号一段时间；下面就默认周围的用户均已与主呼用户同步，所以主呼用户即可进行语音图像通信。完毕时则再按PTT键，将信道释放，其它用户即可抢占使用。在寻呼实现中，首先就是拨号(按下网络中的一个用户标识码)，即开始搜索寻呼信道(f1～f8)中的空闲信道，搜索到之后即可开始发送导频信号一段时间，再发送同步信道一段时间，让在这些信道上循环搜索的用户与你同步，然后再发送对方的识别号一段时间，等待对方回应(发现有来电显示，并按下确定键，就是发送确认消息给主叫方)，接下来即可进行通信。挂断实现：按下确定键，即释放现在正使用的信道，转入监听状态。(2)被叫部分：在群呼实现中，任何话机均是在f0～f8中循环搜索寻呼信号，一旦收到信道f0上的导频信号，则马上锁定此信道并与之同步，后接收标识符(固定标识)，随后等待接收主叫方发送信息。(分三种情况：①群呼信道，则就是在此监听通信信息②寻呼信道上信息，对方发过来的标识符与自身对照相符，则就发送确定信息给对方③寻呼信道上信息，对方发送的标识符与自身不相符，则就返回搜索状态)。也就是通过标识符的判断来决定后面的工作安排。在寻呼实现中，任何话机均是在f0～f8中循环搜索寻呼信号，一旦收到信道f1～f2上的导频信号，则马上锁定此信道并与之同步，后接收标识符(分两种情况：①主叫方发过来的标识符与自身对照相符，则就发送确定信息给对方②寻呼信道上信息，对方发送的标识符与自身不相符，则就返回搜索状态)。也就是通过标识符的判断来决定后面的工作安排：第①种情况则就进行对讲；第②种情况则就返回搜索状态。上述电路连接特征在于：1)控制电路通过收发控制单元将MCU的数据通信口与射频芯片的编程输入控制口相连，实现MCU输入控制射频芯片调制收发频率以及发送还是接收的选择；2)控制电路通过数据线将MCU的数据通信口与矩形键盘输入电路各个按点相连，实现MCU接收键盘输入数据；3)控制电路接收键盘的输入，并将一些系统状态通过液晶屏显示。4)通过地址线和数据线与存储器芯片的地址线口和数据读写口相连，实现两者的数据交换；5)控制电路通过电源线与电源电路相连。

移动台整体呼叫处理流程如图3所示。

呼叫流程中，共涉及到导频、同步、信令(识别码、确认码、通信中断码)，均属于控制时隙。

①导频信号不包含任何信息，只提供同步信号，供接收方采集获取相干解调时所需的载波相位参考，知道PN序列即可。

②同步信道包括的内容有：主叫方的识别符和该话机的PN伪码序列的偏移量

帧头

信息长度

信息内容

CRC检验

剩余补零

1bit 8bit I 16bit

③控制信令(用于传送业务与数据以外的信息)

帧头

信息长度

信息内容

CRC检验

剩余补零

1bit 8bit I 16bit

业务与数据信息帧，属于通信时隙。

这里主要就是规定图像与语音如何分时传输。

Claims

1、一种2.4G公共频段的数字可视对讲机，其特征在于它包括电源电路、语音处理电路、视频处理电路、中央处理器及与所述的中央处理器连接的射频收发电路和天线，所述的语音处理电路包括麦克风、扬声器和与所述的中央处理器连接的语音编解码电路，所述的麦克风和所述的扬声器分别连接所述的语音编解码电路，所述的视频处理电路包括分别与所述的中央处理器连接的显示装置和COMS摄像头，所述的射频收发电路由2.4GHz频段数字收发芯片和外围电路组成。

2、如权利要求1所述的2.4G公共频段的数字可视对讲机，其特征在于所述的语音编解码电路由双工语音芯片和外围电路组成。

3、如权利要求1所述的2.4G公共频段的数字可视对讲机，其特征在于所述的中央处理器为支持LINUX系统的ARM9处理器。

4、如据权利要求1所述的2.4G公共频段的数字可视对讲机，其特征在于所述的射频收发电路的无线工作频点是2402.304MHz～2482.176MHz，信道间隔为2MHz，信道数为40个。

5、如权利要求1所述的2.4G公共频段的数字可视对讲机，其特征在于所述的中央处理器还连接有键盘输入电路。

6、如权利要求1所述的2.4G公共频段的数字可视对讲机，其特征在于所述的中央处理器还设置有备用存储器。

7、如权利要求1所述的2.4G公共频段的数字可视对讲机的语音图像处理方法，其特征在于它包括发射数字语音图像信号和接收数字语音图像信号两个处理步骤，所述的发射数字语音图像信号处理步骤为：所述的语音处理电路对所述的麦克风接收的语音信号进行模数转换和压缩编码，然后将压缩编码后的数字语音信号传送到所述的中央处理器进行基带处理，所述的COMS摄像头将接收的数字图像信号传送到所述的中央处理器进行压缩编码和基带处理；然后将基带处理后的语音图像信号传送给所述的射频收发电路通过所述的天线发射出去；所述的接收数字语音图像信号处理步骤为：所述的射频收发电路将所述的天线接收的信号解调出基带信号，再传送到所述的中央处理器后进行基带解调处理，然后将基带解调后的数字语音信号传送到所述的语音编解码电路经过解压和数模转换传送给所述的扬声器，所述的中央处理器对基带解调后的数字图像信号进行解压处理，然后将解压后的数字图像信号传送到显示装置。