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随着模拟对讲机用户数量日益增多以及频谱资源的逐渐紧张,模拟对讲机通信拥堵以及相互干扰等问题日益严重。与模拟对讲机相比,数字对讲机具有抗干扰能力强、频谱利用率高、通话质量好、易于加密等优点。2009年12月,工业和信息化部发布的《工业和信息化部关于150MHz、400MHz频段专用对讲机频率规划和使用管理有关事宜的通知》,明确提出了2016年模拟对讲机必须完全退出市场。可以说对讲机数字化在我国已是大势所趋。
目前,数字对讲机标准主要有欧洲电信标准化组织(ESTI)推出的dPMR和DMR协议。其中,dPMR主要面向低功率、民用免费频点的行业低端用户;而DMR标准则涵盖民用、常规、集群等运营模式的行业高端用户。与其它数字集群标准相比,DMR具有产品成本低、技术简单、基站覆盖范围更广等优点。
如何有效降低成本是对讲机数字化的关键因素之一。目前的数字对讲机方案主要有2种:MCU+专用芯片和MCU+DSP,前者由于语音编码以及调制解调均用芯片实现,不够灵活,优化比较困难;后者实现比较灵活,但实现比较复杂。此外,这两种方案均存在成本相对较高的问题。
本文构建了一种基于Cortex M3的数字对讲机硬件平台,采用了STM32作为主控器、AMBE1000作为声码器、TI公司的CC1120作为射频收发器,能够有效降低数字对讲机的成本,具有扩展性强、易于移植、实现简单等优点。
本文首先对DMR协议进行了整体的研究,对语音通信中的帧结构、信令系统、信道编解码、定时参考以及呼叫流程进行了详细的介绍。
接着,对比了国内主流的DMR数字对讲机架构,并分析了其优缺点;构建了一种低成本的数字对讲机架构,并对架构中的各个模块进行了详细的分析;对DMR协议的呼叫控制层和数据链路层进行了设计和实现,特别针对时分双工中的定时调整,系统任务等关键技术进行了详细的分析;
然后,进行了系统评估,并给出了详细的测试结果。
最后,总结了DMR数字对讲机设计的要点,为未来数字对讲机的发展提供了参考。