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毕业设计论文

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中转数字系统对讲机设计,毕业设计论文

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华南理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的论文是木人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由木人承担。作者签名吮叠n1日期:6月t，日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电了版，同允许沦文被查阅和借阅。本人授权华南理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文保密口木学位论文属于不保密，在_年解密后适用本授权书。(清在以上相应方框内打“了”)作者签名:导师签名:灌只亮f II日期:年月日日期:vaf年月to日nts第一章绪论第一章绪论1.1引言随着通信技术的快速发展，各种适合在不同领域使用的移动通信系统不断地出现和在实际中得到广泛的应用。从20世纪20年代出现安装在汽车上的无线电台开始，到1946年出现的大区制移动电话网，到1979年出现的现在已经完全融入我们的生活之中的第一代模拟蜂窝通信系统，再到1991年开始实行的第二代数字移动通信系统(GSM)，无不体现着人类通信技术的发展。而下一代移动通信网络一一第三代移动通信网络(3G)，因为其强大的数据通信能力，极大地提高了人们获得消息的能力，更加创造了巨大的社会财富。另外，还有像WIFI, WIMIX等先进技术正在研究、发展之中。移动通信发展的历史说明了移动通信是在需求的牵引力下不断发展，每一代的变革又与技术上的突破密切相关。移动通信发展进程大概可以分为4个阶段。第一阶段:20世纪20年代至50年代，移动通信主要用于舰船和军用，采用短波频段和电子管是该阶段的特征。本阶段末段出现了150MHz的甚高频单工汽车公用移动电话系统(MTS )，它采用的是人工切换频率和人工交换制，接续慢，操作不便。第二阶段:50-60年代，采用150MHz甚高频，并开始使用特高频的450MHz频段，设备由电子管向半导体过渡，使得移动台向小型化迈进了一步。此时，移动通信在美日等地开始应用于公安、消防、出租车及调度等方面。此阶段交换制度发展到了用户通过拨号来接通目的用户的专用自动交换系统。第三阶段:70年代，移动通信又有了一个飞跃。主要表现在:(1)开始使用900MHz频段，包括对该频段的电波传播测试、研究和对设备的研制;(2)集成电路开始应用于移动通信设备中;(3)贝尔实验室提出了蜂窝系统的概念和理论，并于70年代末进行了AMPS(Advanced Mobile Phone System)的试验;(4)移动通信设备的重量、体积和功耗大大降低。第四阶段:80年代以后。由于大规模、超大规模集成电路和微处理机、微机算机的普及应用，移动通信向着范围更加广泛、种类和形式更加多样的方向发展。系统容量的扩大，业务种类的增加，信息传输及时，设备在小型化、自动化、智nts第一章绪论第一章绪论1.1引言随着通信技术的快速发展，各种适合在不同领域使用的移动通信系统不断地出现和在实际中得到广泛的应用。从20世纪20年代出现安装在汽车上的无线电台开始，到1946年出现的大区制移动电话网，到1979年出现的现在已经完全融入我们的生活之中的第一代模拟蜂窝通信系统，再到1991年开始实行的第二代数字移动通信系统(GSM)，无不体现着人类通信技术的发展。而下一代移动通信网络一一第三代移动通信网络(3G)，因为其强大的数据通信能力，极大地提高了人们获得消息的能力，更加创造了巨大的社会财富。另外，还有像WIFI, WIMIX等先进技术正在研究、发展之中。移动通信发展的历史说明了移动通信是在需求的牵引力下不断发展，每一代的变革又与技术上的突破密切相关。移动通信发展进程大概可以分为4个阶段。第一阶段:20世纪20年代至50年代，移动通信主要用于舰船和军用，采用短波频段和电子管是该阶段的特征。本阶段末段出现了150MHz的甚高频单工汽车公用移动电话系统(MTS )，它采用的是人工切换频率和人工交换制，接续慢，操作不便。第二阶段:50-60年代，采用150MHz甚高频，并开始使用特高频的450MHz频段，设备由电子管向半导体过渡，使得移动台向小型化迈进了一步。此时，移动通信在美日等地开始应用于公安、消防、出租车及调度等方面。此阶段交换制度发展到了用户通过拨号来接通目的用户的专用自动交换系统。第三阶段:70年代，移动通信又有了一个飞跃。主要表现在:(1)开始使用900MHz频段，包括对该频段的电波传播测试、研究和对设备的研制;(2)集成电路开始应用于移动通信设备中;(3)贝尔实验室提出了蜂窝系统的概念和理论，并于70年代末进行了AMPS(Advanced Mobile Phone System)的试验;(4)移动通信设备的重量、体积和功耗大大降低。第四阶段:80年代以后。由于大规模、超大规模集成电路和微处理机、微机算机的普及应用，移动通信向着范围更加广泛、种类和形式更加多样的方向发展。系统容量的扩大，业务种类的增加，信息传输及时，设备在小型化、自动化、智nts华南理工大学硕十学位论文能化、程控化和微机化上迈进了一大步，移动通信得到了前所未有的发展。另外，通信在国民经济中的地位和作用迅速提高。通信和能源、交通己经成为现代社会经济的三大支柱。特别是在经济技术高度发展的现代信息社会中，时间决定了效益，信息就是财富。因此，迅速、及时、可靠、准确和不间断的信息获取能力必须靠通信来支持，特别是移动通信，在个人通信中占据了极为重要的地位。川在不同的应用领域，需要不同的通信系统。因此出现了各种各样的移动通信系统，仅仅在个人移动通信领域，就有诸如对讲机、移动电话、Ad Hoc移动无线网络等针对不同情况需要，功能各异的个人移动通信系统。1.2各种移动通信网络1.公用蜂窝移动通信网络公用蜂窝移动通信网络是一种小区制的大容量通信系统，采用全双工工作方式。系统由移动交换局、基地台(BS)、移动台(MS)及局间中继线路等几大部分组成，是一种有线与尤线相结合的综合通信系统。给人们提供了在网络覆盖范围内随时进行电话通信的能力。而且切换、漫游等技术可以让在网络之中和网络间无缝通信。但其缺点是必须在网络覆盖范围内使用。212.卫星通信系统卫星通信系统的通信范围最广，可以为全球每个角落的用户提供通信服务。在此系统中，卫星起着与蜂窝移动通信系统中基站类似的功能。卫星通信系统按照卫星所处位置可分为静止轨道、中轨道和低轨道3种。卫星通信系统存在成本高、传输延时大、传输带宽有限等不足。3.数字集群移动通信网络集群移动通信网络是一种专用的调度通信系统，可以认为是从对讲机系统发展而来的多信道用户共享的调度系统，主要为移动用户提供语音通信。集群移动通信系统能够共用频率、共用设施、共享覆盖区、共同分担费用，所以带来了频谱利用率高、服务质量上升、功能服务灵活、费用低廉等特点，深受用户和网络运营商的欢迎，当前在我国正处于快速发展之中。3 - 51相对于模拟对讲机系统，数字集群移动通信系统可以提供快速的接续、灵活的多级分组、紧急呼叫、数据传输等新功能，可以极大地提高调度效率。主要优点可以概括如下:(l)频谱利用率高。数字系统可采用多种技术来提高频谱利用率，如果用低速语音编码技术，在信道间隔不变的情况下就可增加话路，还可采用高效数字调制解调技术，压缩已调信号带宽，从而提高频谱利用率。另外，数字网的多址方nts华南理工大学硕十学位论文能化、程控化和微机化上迈进了一大步，移动通信得到了前所未有的发展。另外，通信在国民经济中的地位和作用迅速提高。通信和能源、交通己经成为现代社会经济的三大支柱。特别是在经济技术高度发展的现代信息社会中，时间决定了效益，信息就是财富。因此，迅速、及时、可靠、准确和不间断的信息获取能力必须靠通信来支持，特别是移动通信，在个人通信中占据了极为重要的地位。川在不同的应用领域，需要不同的通信系统。因此出现了各种各样的移动通信系统，仅仅在个人移动通信领域，就有诸如对讲机、移动电话、Ad Hoc移动无线网络等针对不同情况需要，功能各异的个人移动通信系统。1.2各种移动通信网络1.公用蜂窝移动通信网络公用蜂窝移动通信网络是一种小区制的大容量通信系统，采用全双工工作方式。系统由移动交换局、基地台(BS)、移动台(MS)及局间中继线路等几大部分组成，是一种有线与尤线相结合的综合通信系统。给人们提供了在网络覆盖范围内随时进行电话通信的能力。而且切换、漫游等技术可以让在网络之中和网络间无缝通信。但其缺点是必须在网络覆盖范围内使用。212.卫星通信系统卫星通信系统的通信范围最广，可以为全球每个角落的用户提供通信服务。在此系统中，卫星起着与蜂窝移动通信系统中基站类似的功能。卫星通信系统按照卫星所处位置可分为静止轨道、中轨道和低轨道3种。卫星通信系统存在成本高、传输延时大、传输带宽有限等不足。3.数字集群移动通信网络集群移动通信网络是一种专用的调度通信系统，可以认为是从对讲机系统发展而来的多信道用户共享的调度系统，主要为移动用户提供语音通信。集群移动通信系统能够共用频率、共用设施、共享覆盖区、共同分担费用，所以带来了频谱利用率高、服务质量上升、功能服务灵活、费用低廉等特点，深受用户和网络运营商的欢迎，当前在我国正处于快速发展之中。3 - 51相对于模拟对讲机系统，数字集群移动通信系统可以提供快速的接续、灵活的多级分组、紧急呼叫、数据传输等新功能，可以极大地提高调度效率。主要优点可以概括如下:(l)频谱利用率高。数字系统可采用多种技术来提高频谱利用率，如果用低速语音编码技术，在信道间隔不变的情况下就可增加话路，还可采用高效数字调制解调技术，压缩已调信号带宽，从而提高频谱利用率。另外，数字网的多址方nts第一章绪论式可采用时分多址(TDMA)和码分多址(CDMA)，即一个载波传多路话音。频谱利用率高，可进一步增加集群系统的用户容量。(2)保密性好。数字集群移动通信网的用户信息传输时的保密性好。由于无线电传播是开放的，容易被窃听，无线网的保密性比有线网络差，因此保密性问题长期以来一直是无线通信系统设计者重点关心的问题。利用目前已经发展成熟的数字加密理论和实用技术，对数字系统来说，极易实现保密口采用数字传输技术，才能真正达到用户信息传输保密的目的。(3)支持多种业务。数字集群移动通信系统可提供多业务服务。也就是说除数字语音信号外，还可以传输用户数据、图像信息等。由于网内传输的是统一的数字信号，容易实现与综合业务数字网ISDN的接口，这就极大地提高了集群网的服务功能。(4)网络管理和控制更加有效和灵活。数字集群移动通信网能实现更加有效、灵活的网络管理与控制。对任何一种通信系统网络的管理与控制都是至关重要的，它影响到是否能有效地实现系统所提供的各种服务。在数字集群网中，用户话音比特源中插入控制比特是非常容易实现的，即信令和用户信息统一成数字信号，这种一致性克服了模拟网的不足，给数字集群系统带来极大的好处。总而言之，全数字系统能够实现高质量的网络管理与控制。但是集群通信系统仍然未能脱离网络覆盖，在一些偏远地区或电磁受屏蔽的环境中。其使用将受到极大的限制。现在也存在数字集群无线网络通过车载网关扩大网络覆盖的方案，但是车载台的成本依然昂贵。6, 714. Ad Hoc移动无线网络Ad Ho。移动无线网络是一种由移动终端组成的、多跳的临时性自治系统。AdHoc移动无线网络的特点是:(1)无中心和自组织性:与以上所提及的移动通信网络不同的是，Ad Hoc移动通信网络，没有绝对的控制中心，各结点通过分层的网络协议和分布式算法协调彼此的行为，所以结点地位平等，可以随时加入或离开网络。(2)网络的独立性:Ad Ho。网络相对常规通信网络而言，最大的区别就是可以在任何时刻、任何地点不需要硬件基础网络设施的支持，快速构建起一个移动通信网络。它的建立不依赖于现有的网络通信设施，具有一定的独立性。Ad Hoc网络的这种特点适合灾难救助、偏远地区通信等应用。(3)动态变化的网络拓扑结构:在Ad Hoc网络中，移动主机可以在网中随意移动。主机的移动会导致主机之间的通信链路增加或消失，主机之间的关系不断发生变化。在自组网中，主机可能同时还是路由器，因此，移动会使网络拓扑结构不断发生变化，而且变化的方式和速度都是不可预测的。对于常规网络而言，网络拓扑结构则相对较为稳定。nts华南理下大学硕士学位论文(4)移动终端便携性:在Ad Hoc网络中，主机均是一些移动设备，如PDA、便携计算机或掌上电脑。但是由于主机可能处在不停的移动状态下，主机的能源主要由电池提供，因此Ad Ho。网络有能源有限的特点。(5)网络的分布式特性:在Ad Hoc网络中没有中心控制节点，主机通过分布式协议互联。一旦网络的某个或某些节点发生故障，其余的节点仍然能够正常工作。(6)生存周期短:Ad Hoc网络主要用于临时的通信需求，相对与有线网络，它的生存时间一般比较短。(7)安全性差:移动网络通常比固定网络更容易受到物理安全攻击，易于遭受窃听、欺骗和拒绝服务等攻击。现有的链路安全技术有些已应用于无线网络中来减小安全攻击。不过Ad Hoc网络的分布式特性相对于集中式的网络具有一定的抗毁性。8一5Ad Hoc网络的应用范围很广，总体上来说，它可以用于没有有线通信设施、需要分布式特性的网络通信环境、现有有线通信设施不足，需要临时快速建立一个通信网络的环境等场合。Ad Hoc网络的缺点在于其终端需要强大的计算能力，以应付动态的网络拓扑结构的变化。由此造成Ad Hoc网络设备的成本高昂。5.对讲机系统对讲机系统可以认为是一种原始简单的无线通信方式。在模拟对讲机通信中，无须传送任何形式的信令，各对讲机移动台只要调协到同一频率，都可以随时以“按下讲话”(PTT)方式来讲话，并能随时接收到其他任何对讲机移动台发送的信息，模拟对讲机系统工作在一种无须进行交换的、无序自然状态。对讲机系统的简单的工作方式相对于其他的无线通信系统，带来了一系列的优点:(1)设备体积小:由于工作原理简单，移动台内部电路和电源可以极大地缩小体积。(2)使用方便，成本低廉:对讲机系统的技术已十分成熟，对讲机设备的价格远低于蜂窝移动电话及集群移动电话。另外，由于使用公开频段，且移动台之间是直接通信，所以无需交纳通信费等费用。(3)组网简便:只需要将各移动台调协到同一频率，即可通信。(4)适应性强:由于无须固定设备的参与，对讲机系统在一些电磁环境相对屏蔽的环境也能使用。6各种移动无线通信网络的对比可以参考表一tonts第一章绪论表I一1各种移动无线通信系统的比较Table 1一l Compare of Wireless Mobile Communication Networks公用蜂窝无线通信网络卫星通信系统数字集群移动通信网络Ad Hoc移动无线网络对讲机系统是否需要依靠固定设备是是是否否抗干扰性能高中高低低频谱利用率中低高高低工作方式全双工全双工单工半双工全双工单工半双工通信距离远远网络覆盖终端散布面 积短组网简易性需要庞大固定网络支持需要卫星通 信设备需要固定网 络支持组网简单、 快速组网简单、 快速提供服务种类多多少多少终端价格使用费用中高中高低1.3本文主要内容和作者主要工作本文讲述了一种新型的数字对讲机系统，在对讲机系统中适度引入了集群移动通信网络数字化的特点和Ad Ho。移动通信网络分布式控制的概念.实现了一种通过对讲机移动台作为中转接力站的数字对讲机软件系统。本文安排如卜:第一章，介绍了移动通信的发展历程。简单介绍了移动通信系统中两个要素:通信协议、语音编解码算法。第二章，先简单介绍了发展数字对讲机的意义，再介绍了本文工作的带中转功能数字对讲机的开发思路和工作原理。第三章，先简单指出了通信协议的一些重点，再全面重点讲述了应用于中转数字对讲机的通信接续协议。第四章，简单介绍了语音信号的一些重要特性知识，再比较全面说明语音编码的基本原理，SMV编解码的原理和在中转数字对讲机系统中的实际应用。第五章，讲述了利用NS2 (Network Simulation 2)网络模拟工具对中转数字对讲机通信协议进行仿真验证的方法和结果。研究用Pathus DSP2410实时实现nts第一章绪论表I一1各种移动无线通信系统的比较Table 1一l Compare of Wireless Mobile Communication Networks公用蜂窝无线通信网络卫星通信系统数字集群移动通信网络Ad Hoc移动无线网络对讲机系统是否需要依靠固定设备是是是否否抗干扰性能高中高低低频谱利用率中低高高低工作方式全双工全双工单工半双工全双工单工半双工通信距离远远网络覆盖终端散布面 积短组网简易性需要庞大固定网络支持需要卫星通 信设备需要固定网 络支持组网简单、 快速组网简单、 快速提供服务种类多多少多少终端价格使用费用中高中高低1.3本文主要内容和作者主要工作本文讲述了一种新型的数字对讲机系统，在对讲机系统中适度引入了集群移动通信网络数字化的特点和Ad Ho。移动通信网络分布式控制的概念.实现了一种通过对讲机移动台作为中转接力站的数字对讲机软件系统。本文安排如卜:第一章，介绍了移动通信的发展历程。简单介绍了移动通信系统中两个要素:通信协议、语音编解码算法。第二章，先简单介绍了发展数字对讲机的意义，再介绍了本文工作的带中转功能数字对讲机的开发思路和工作原理。第三章，先简单指出了通信协议的一些重点，再全面重点讲述了应用于中转数字对讲机的通信接续协议。第四章，简单介绍了语音信号的一些重要特性知识，再比较全面说明语音编码的基本原理，SMV编解码的原理和在中转数字对讲机系统中的实际应用。第五章，讲述了利用NS2 (Network Simulation 2)网络模拟工具对中转数字对讲机通信协议进行仿真验证的方法和结果。研究用Pathus DSP2410实时实现nts华南理工大学硕十学位论文SMV语音编解码器的设计方案，并总结编写了SMV解码定点C语言仿真程序以及DSP2410芯片汇编语言优化代码的经验。本人的主要工作如下:1、研读了关于各种移动通信网络、技术及协议的文章及资料，包括GSM,GPRS, CDMA, UMTS,集群移动通信网络、Ad Hoc移动通信网络等，在其基础之上归纳总结，提出了一种新型的数字对讲机通信接续协议。2、利用NS2网络模拟工具，在PC上利用C+语言及TCL语言对提出的协议进行了仿真验证，证明其正确性、稳定性。3、研读了由TIA及3GPP2给出的详细介绍SMV可选模式声码器算法过程的技术文档以及其它相关文献，从而对SMV编解码的理论原理和实际处理过程有透彻的了解。4、分析了由TIA及3GPP2给出的SMV算法的C语言源代码，并在V C+6.0开发平台上完成了编解码算法的C语言仿真。5、利用STMP 1342芯片硬件开发平台，实现了定点C语言的解码程序，并对程序进行了手工优化。1.4本章小结本章简单介绍了移动通信系统，特别是对讲机系统的发展历史。给出了移动通信系统的简单模型。再简略讲述了移动通信系统中的软件部分的两个主要模块一一通信协议及语音编解码技术及其相关技术要点。简要介绍了本文的重要内容安排和作者的相关工作。nts华南理工大学硕十学位论文SMV语音编解码器的设计方案，并总结编写了SMV解码定点C语言仿真程序以及DSP2410芯片汇编语言优化代码的经验。本人的主要工作如下:1、研读了关于各种移动通信网络、技术及协议的文章及资料，包括GSM,GPRS, CDMA, UMTS,集群移动通信网络、Ad Hoc移动通信网络等，在其基础之上归纳总结，提出了一种新型的数字对讲机通信接续协议。2、利用NS2网络模拟工具，在PC上利用C+语言及TCL语言对提出的协议进行了仿真验证，证明其正确性、稳定性。3、研读了由TIA及3GPP2给出的详细介绍SMV可选模式声码器算法过程的技术文档以及其它相关文献，从而对SMV编解码的理论原理和实际处理过程有透彻的了解。4、分析了由TIA及3GPP2给出的SMV算法的C语言源代码，并在V C+6.0开发平台上完成了编解码算法的C语言仿真。5、利用STMP 1342芯片硬件开发平台，实现了定点C语言的解码程序，并对程序进行了手工优化。1.4本章小结本章简单介绍了移动通信系统，特别是对讲机系统的发展历史。给出了移动通信系统的简单模型。再简略讲述了移动通信系统中的软件部分的两个主要模块一一通信协议及语音编解码技术及其相关技术要点。简要介绍了本文的重要内容安排和作者的相关工作。nts第二章中转数字对讲机综述第二章中转数字对讲机综述2. 1对讲机系统的发展2.1.1对讲机系统的现状无线电对讲机是最早被人类使用的无线移动通信设备，经过近70年的发展对讲机的应用己十分普遍，己从专业化领域走向普通消费，从军用扩展到民用。它既是移动通信中的一种专业无线通信工具，又是一种能满足人们生活需要的具有消费类产品特点的消费工具。无线电对讲机是移动通信中的一个重要分支。它是一种无线的可在移动中使用的一点对多点进行通信的终端设备，可使许多人同时彼此交流，使许多人能同时听到同一个人说话，但是在同一时刻只能有一个人讲话。这种通信方式和其它通信方式有不同的特点:即时沟通、一呼百应、经济实用、运营成本低、不耗费通话费用、使用方便，同时还具有组呼广播、系统呼叫、机密呼叫等功能。在处理紧急突发事件中，在进行调度指挥中其作用是其它通信工具所不能替代的。无线电对讲机和其它无线通信工具(如蜂窝移动电话)其市场定位各不相同，难以互相取代。无线电对讲机决不是过时的产品。它还将长期使用下去。随着经济的发展，社会的进步，人们更关注自身的安全、工作效率和生活质量的提高，对无线电对讲机的需求也将日益增长。公众对讲机的大量使用，更促进了无线电对讲机和有线电话机一样成为人们喜爱和依赖的通信工具。在市面上我们能找到各种各类的无线电对讲机。1.手持式无线对讲机。一种体积小、重量轻、功率小的无线对讲机，适合于手持或袋装，便于个人随身携带，能在行进中进行通信联系，其功率一般VHF频段不超过5W, UHF频段不超过4W。但也有少数机型的功率VHF为6W, UHF为5W。通信距离在无障挡的开阔地带时一般可达到5公里。在无线通信网络的支持下，通过中转台通信距离可达10公里以上。该机适合近距离的各种场合下流动人员之间的通信联系。2.车/船/机载式无线对讲机。能安装在车辆、船舶、一场机等交通工具上直接由车辆上的电源供电的，并使用车、船、机上天线的无线对讲机，_主要用于交通运输、生产调度、保安指挥等业务。其体积较大，功率不小于low，一般为25W.通信距离可达到20公里以上，在无线通信网络中，通过中转台通信距离明显增大，可达数十公里。nts第二章中转数字对讲机综述第二章中转数字对讲机综述2. 1对讲机系统的发展2.1.1对讲机系统的现状无线电对讲机是最早被人类使用的无线移动通信设备，经过近70年的发展对讲机的应用己十分普遍，己从专业化领域走向普通消费，从军用扩展到民用。它既是移动通信中的一种专业无线通信工具，又是一种能满足人们生活需要的具有消费类产品特点的消费工具。无线电对讲机是移动通信中的一个重要分支。它是一种无线的可在移动中使用的一点对多点进行通信的终端设备，可使许多人同时彼此交流，使许多人能同时听到同一个人说话，但是在同一时刻只能有一个人讲话。这种通信方式和其它通信方式有不同的特点:即时沟通、一呼百应、经济实用、运营成本低、不耗费通话费用、使用方便，同时还具有组呼广播、系统呼叫、机密呼叫等功能。在处理紧急突发事件中，在进行调度指挥中其作用是其它通信工具所不能替代的。无线电对讲机和其它无线通信工具(如蜂窝移动电话)其市场定位各不相同，难以互相取代。无线电对讲机决不是过时的产品。它还将长期使用下去。随着经济的发展，社会的进步，人们更关注自身的安全、工作效率和生活质量的提高，对无线电对讲机的需求也将日益增长。公众对讲机的大量使用，更促进了无线电对讲机和有线电话机一样成为人们喜爱和依赖的通信工具。在市面上我们能找到各种各类的无线电对讲机。1.手持式无线对讲机。一种体积小、重量轻、功率小的无线对讲机，适合于手持或袋装，便于个人随身携带，能在行进中进行通信联系，其功率一般VHF频段不超过5W, UHF频段不超过4W。但也有少数机型的功率VHF为6W, UHF为5W。通信距离在无障挡的开阔地带时一般可达到5公里。在无线通信网络的支持下，通过中转台通信距离可达10公里以上。该机适合近距离的各种场合下流动人员之间的通信联系。2.车/船/机载式无线对讲机。能安装在车辆、船舶、一场机等交通工具上直接由车辆上的电源供电的，并使用车、船、机上天线的无线对讲机，_主要用于交通运输、生产调度、保安指挥等业务。其体积较大，功率不小于low，一般为25W.通信距离可达到20公里以上，在无线通信网络中，通过中转台通信距离明显增大，可达数十公里。nts华南理T大学硕士学位论文3.转发式无线对讲机。转发式无线对讲机就是将所接收到的某一频段的信号直接通过自身的发射机在其它频率上转发出去。这两组不同频率信号相互不影响，或者说能够允许两组用户在不同频率上进行通信联系。它具有收发同时工作而又相互不干扰的全双工工作的特点。转发式无线电话机的英文名称是RepeaterTranseiver，中文名称也叫中转台、中继台、转信台。其最大的特点是能够有效地扩展通信系统中手持机、车载机、固定台的通信范围和能力给系统提供更大的覆盖半径。由于这类设备工作时处于无人值守状态，有的中转台还放在高山上，工作环境较差，有的中转台长时间处于发射状态。因此对中转台的技术设计要求比车载机、固定台要高得多，甚至有一些特殊的要求，如高稳定性、高可靠性、优良的散热性，能在高、低温条件下长时间稳定工作。不少设备都具有在主电源故障情况下能够自动启动备用电源或切换到直流电源继续工作的功能。在无线通信系统中使用的专用中转台的功率都较大，一般都在25W-50W甚至达到100 W(大吉公司的TB8100)，在楼宇中使用的小中转台的功率一般不超过25W。中转台的发展历史仅有二十多年，随着新器件、新工艺、新电路的诞生，新技术在中转台设计上的应用使其技术水平、品质和功能在不断提高和完善。此类转发式的对讲机其实已经脱离了我们一般概念中的对讲机范畴。我国现有的模拟对讲机系统工作在400MHz频段，而数字对讲机一般工作在2.4GHz频段。对于模拟对讲机，根据国家规定，发射功率不能大于0.5W，并且工作于指定频率。对于公众对讲机，不需领取电台执照，免收频率占用费。公众对讲机的技术规范参见表2-l0表2一1公众对讲机技术规范参数表Table 2-1 Standards of Public Interphone工作频率(MHz)409.7500, 409.7625, 409.7750, 409.7875, 409.8000, 409.8125,409.8250, 409.8375, 409.8500, 409.8625, 409.8750, 409.8875,409.9000, 409.9125, 409.9250, 409.9375，409.9500, 409.9625，409.9750, 409.9875调制方式F3E有效发射功率(0. 5W发射频率容限毛+5ppm发射机杂散辐射(50uW接收机杂散辐射续20nW信道间隔12. 50kHznts第一章中转数字对讲机综述2. 1.2模拟对讲机系统模拟对讲机是将信号调制到对讲机传输频率上进行传输的对讲机系统。模拟对讲机系统以其设备价格低廉、操作简单、适用环境广等优点，深受人们的喜爱。模拟对讲机系统工作原理简单，但因此也带来了模拟对讲机无可克服的缺点:(1)频带利用率低:当模拟对讲机系统调协到某一频率，只要有单一移动台进行语音发送，即会占据了整个频带，如果存在两个或以上的移动台同时通话，则相互之间会产生严重的干扰。(2)保密性差:模拟对讲机一般使用简单的调制方式传输模拟信号，任何调谐到通信频段上的用户，均可简单监听到在信道上进行的通信。(3)话音质量低:由于无线空间中的千扰，使得模拟对讲机的信号容易收到干扰，特别是在复杂的电磁环境中，而且收到干扰的信号不能够通过有效手段回复，通话质量更是难以保证。(4)通话距离短:由于对讲机移动台一般使用电池供电，其发射功率必然受限，一般的对讲机系统的视距通信距离为1-3公里。如果要获得更远的通信距离，则只能提高发射功率，但是又会带来设备成本、体积上升的问题。(5)功能过于简单:模拟对讲机仅仅作为一种语音通信工具，对于数据传输方面则是难以胜任。2. 1.3数字对讲机系统和模拟对讲机不同，数字对讲机则是将语音信号数字化，并以数字编码形式传播，也就是说，对讲机处理、传输的全部信息均为数字形式。只有直接采用数字信号处理器的对讲机才是真正意义上的数字对讲机，而采用数字控制信号的对讲机(如集群系统的对讲机)则不属于数字对讲机。数字对讲机有许多特点。(1)可以更好地利用频谱资源，与蜂窝数字技术相似，数字对讲机可以在一条指定的信道上(如12.50kHz )装载更多用户，提高频谱利用率，这是一种解决频率拥挤的解决方案，具有长远的意义。(2)提高话音质量。由于数字通信技术拥有系统内错误校正功能，和模拟对讲机相比，可以在一个范围更广泛的信号环境中，实现更好的语音音频质量，其接收到的音频噪音会更少些，声音更清晰。(3)提高和改进语音和数据集成，改变控制信号随通讯距离增加而降低的弱点，与类似集成模拟语音及数据系统相比，数字对讲机可以提供更好的数据处理及界面功能，从而使更多的数据应用可以被集成到同一个双向无线通讯基站结构nts第一章中转数字对讲机综述2. 1.2模拟对讲机系统模拟对讲机是将信号调制到对讲机传输频率上进行传输的对讲机系统。模拟对讲机系统以其设备价格低廉、操作简单、适用环境广等优点，深受人们的喜爱。模拟对讲机系统工作原理简单，但因此也带来了模拟对讲机无可克服的缺点:(1)频带利用率低:当模拟对讲机系统调协到某一频率，只要有单一移动台进行语音发送，即会占据了整个频带，如果存在两个或以上的移动台同时通话，则相互之间会产生严重的干扰。(2)保密性差:模拟对讲机一般使用简单的调制方式传输模拟信号，任何调谐到通信频段上的用户，均可简单监听到在信道上进行的通信。(3)话音质量低:由于无线空间中的千扰，使得模拟对讲机的信号容易收到干扰，特别是在复杂的电磁环境中，而且收到干扰的信号不能够通过有效手段回复，通话质量更是难以保证。(4)通话距离短:由于对讲机移动台一般使用电池供电，其发射功率必然受限，一般的对讲机系统的视距通信距离为1-3公里。如果要获得更远的通信距离，则只能提高发射功率，但是又会带来设备成本、体积上升的问题。(5)功能过于简单:模拟对讲机仅仅作为一种语音通信工具，对于数据传输方面则是难以胜任。2. 1.3数字对讲机系统和模拟对讲机不同，数字对讲机则是将语音信号数字化，并以数字编码形式传播，也就是说，对讲机处理、传输的全部信息均为数字形式。只有直接采用数字信号处理器的对讲机才是真正意义上的数字对讲机，而采用数字控制信号的对讲机(如集群系统的对讲机)则不属于数字对讲机。数字对讲机有许多特点。(1)可以更好地利用频谱资源，与蜂窝数字技术相似，数字对讲机可以在一条指定的信道上(如12.50kHz )装载更多用户，提高频谱利用率，这是一种解决频率拥挤的解决方案，具有长远的意义。(2)提高话音质量。由于数字通信技术拥有系统内错误校正功能，和模拟对讲机相比，可以在一个范围更广泛的信号环境中，实现更好的语音音频质量，其接收到的音频噪音会更少些，声音更清晰。(3)提高和改进语音和数据集成，改变控制信号随通讯距离增加而降低的弱点，与类似集成模拟语音及数据系统相比，数字对讲机可以提供更好的数据处理及界面功能，从而使更多的数据应用可以被集成到同一个双向无线通讯基站结构nts华南理丁大学硕十学位论文中，对语音和数据服务集成更完善、更加方便。这三大特点使数字对讲机成为未来对讲机技术发展的必然趋势。但是数字对讲机一般工作在2.4GHz频段，对比起现在我国的模拟对讲机工作的400MHz频段，要求移动台的生产具有更高的质量，所使用的器件的成本也相应地提高。如果要继续提高移动台的通信范围，仍然需要加大发射功率，加长天线长度，但是无可避免会加大了电池的消耗，增加了移动台的体积和重量。这些都给对讲机用户带来了购买成本的提高和使用上的不便。随着无线电通信技术的发展，人们对无线通信质量的要求的提高以及频谱资源的日益高涨，数字对讲机必将有着巨大的需求市场。但不管数字对讲机有多广泛的应用，在对讲机技术上已经十分成熟的模拟技术，在很长一段时间内还将继续为对讲机的设计服务，向体积小、成本低、功能强、更商品化的方向发展，以满足通讯用户的不同需求。数字对讲机在短时间内不可能代替模拟对讲机，这二种对讲机将发挥各自特点共同发展。2. 2带中转功能数字对讲机2.2. 1对讲机系统应用上的特点对讲机系统主要用于语音实时通信，并可能需要少量数据通信。正是因为对讲机系统主要以语音实时通信为主，所以它在应用上更像集群通信系统，需要快速建立通话，而与Ad Hoc移动通信网络不同。较长的线路建立时间和延迟对用户来说将是不可容忍的。对于高交互性的通话而言，超过150ms的时延便会严重影响系统性能，给通话的双方造成障碍。但是对于一般性的谈话，400 - 500ms的时延并不会明显影响通话质量。然而，对于没有回声消除的系统，时延容限应低于looms.如图2-1所示，数字对讲机系统主要分为数模转换、语音编解码、信道编解码、数字调制解调及自适应均衡等软件模块。其中数模转换、数字调制解调、自适应均衡一般由硬件完成。而语音编解码、信道编解码，以及应用功能都由软件完成。nts华南理丁大学硕十学位论文中，对语音和数据服务集成更完善、更加方便。这三大特点使数字对讲机成为未来对讲机技术发展的必然趋势。但是数字对讲机一般工作在2.4GHz频段，对比起现在我国的模拟对讲机工作的400MHz频段，要求移动台的生产具有更高的质量，所使用的器件的成本也相应地提高。如果要继续提高移动台的通信范围，仍然需要加大发射功率，加长天线长度，但是无可避免会加大了电池的消耗，增加了移动台的体积和重量。这些都给对讲机用户带来了购买成本的提高和使用上的不便。随着无线电通信技术的发展，人们对无线通信质量的要求的提高以及频谱资源的日益高涨，数字对讲机必将有着巨大的需求市场。但不管数字对讲机有多广泛的应用，在对讲机技术上已经十分成熟的模拟技术，在很长一段时间内还将继续为对讲机的设计服务，向体积小、成本低、功能强、更商品化的方向发展，以满足通讯用户的不同需求。数字对讲机在短时间内不可能代替模拟对讲机，这二种对讲机将发挥各自特点共同发展。2. 2带中转功能数字对讲机2.2. 1对讲机系统应用上的特点对讲机系统主要用于语音实时通信，并可能需要少量数据通信。正是因为对讲机系统主要以语音实时通信为主，所以它在应用上更像集群通信系统，需要快速建立通话，而与Ad Hoc移动通信网络不同。较长的线路建立时间和延迟对用户来说将是不可容忍的。对于高交互性的通话而言，超过150ms的时延便会严重影响系统性能，给通话的双方造成障碍。但是对于一般性的谈话，400 - 500ms的时延并不会明显影响通话质量。然而，对于没有回声消除的系统，时延容限应低于looms.如图2