专利名称：数字无中心多信道选址移动通信设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种数字无中心多信道选址移动通信设备、尤其是900MHz数字无中心多信道选址移动通信设备。
背景技术：
900MHz全数字自主多信道无线系统是指没有作转发用基站的移动通信系统，由于基站也常被人们称作无线电中心，故900MHz全数字自主多信道无线系统又称无中心系统。而现今我们使用的手机，无论是GSM还是CDMA系统，都有大量作转发用基站的支持，均为有中心移动通信系统。
公众无线通信和无线专网通信是无线通信的两大应用领域，公众无线通信横向、跨行业、面向全社会，而专网通信以垂直的行业应用或某些特定领域的应用为主。以美国为例，在1990年，在美国获得许可证的非蜂窝无线系统就拥有1200万的用户，这比当时蜂窝用户数目多两倍。1995年美国的移动和便携式无线电用户数量已达到一亿左右，占美国人口总数的37％。由此可见，随着经济的不断发展，无线专网市场将会有巨大的发展。
中国自1983年由北京市无线电管理委员会和北京电子学会通过日本健伍公司引进四台900MHz无中心多信道选址系统车载台(模拟系统)，由北方交大与无锡无线电厂合作仿制研发，对900MHz无中心电台进行初步分析研究并进行了900MHz电波传播特性的测试和试验。原电子工业部七所对900MHz无中心电台进行了技术跟踪，并与无锡无线电厂合作进行体制分析、专题研究、样机研制等工作。1990年原电子部七所与719厂合作小批量生产固定台、车载台及中继台等产品。在此期间，天津712厂和其它单位亦批量引进日本900MHz电台大散件在国内组网应用。
900MHz无中心多信道选址通信系统在中国经过了10多年的使用，探索了适合中国的技术体制，并于1995年发布了两个国家标准《无中心多信道选址移动通信系统体制》和《无中心多信道移动通信设备总规范》。
无中心多信道选址通信系统的优点是
1、将集中控制转为分散控制，无需造价高昂、结构复杂的交换控制中心，设备投资费用低廉，组网灵活。
2、多信道共用，解决了传输线路分享，提高了频谱利用率。
3、数字选呼，编码容量大，接续速度快。
无中心多信道选址通信系统对用户来讲，最大的好处是一次性购置了设备后无需再支付每月的通信费用，因此900MHz无中心多信道选址通信系统在有关领域的应用中有着蜂窝公网系统(如GSM系统，CDMA系统)和集群调度系统所不具备的明显优势。
传统模拟无中心系统无线专网产品是20年前仿日本的产品，其主要功能仅仅是通话，已不能满足各行各业从自身业务出发对无线通信的要求。国家标准GB 15160《无中心多信道选址移动通信系统体制》规定的无中心多信道选址移动通信系统的控制信令采用副载波MSK的调制方式，语音采用符合国家标准GB/T 15844.1《移动通信专业调频收/发信机通用规范》的模拟调制方式。这种符合GB 15160标准的模拟无中心系统产品仅完成对讲功能，而且通话质量和保密性能较差。随着当前经济的发展，中国各行各业需要新一代的具有话、数、图功能的无线专网无中心系统产品，此外一些特殊领域在保密等方面也有一定要求。但由于中国的无线通信制造业基本上还是停留在跟随与仿造阶段，对无线通信产品、尤其是900MHz以上的无线通信产品的自主研发能力较弱，目前的现状是无线专网有巨大的应用市场需求而无适销对路的产品。随着我国经济的发展，无线专网在各行各业的需求迅速上升，而公众无线通信网又不能全部替代专网，因此出现了无线专网市场的真空。中国信息产业部无线局在2002年发文指出近年来，无中心控制多信道选址移动通信系统发展缓慢，但目前各行业对无线对讲机及短数据传输通信服务有大量需求，而150MHz、450MHz频段的频率资源已无法满足需求，应重视推广使用900MHz无中心通信系统。信息产业部无线局并确认该系统可承担语音和部分短数据传输业务，适用于单位专网通信及居民社区管理通信等用途。在2004年内，信息产业部无线局对900MHz无中心通信系统曾先后召开了三次座谈会，其主要精神是先用两年时间用900MHz无中心通信系统替代450MHz频段的无线对讲机，再用两年时间用900MHz无中心通信系统替代150MHz频段的无线对讲机。据了解，我国目前150MHz、450MHz频段的无线对讲机拥有量为五千多万台，这一更换，每年将是一千多万台的大市场。我们目前推出的新一代900MHz全数字自主多信道无线系统用全新的数字技术代替模拟技术，是国内目前唯一的900MHz全数字自主多信道无线系统。更为重要的是该项产品的核心技术RF模块全部是由中国自主开发。新一代900MHz全数字自主多信道无线系统的推出将会极大地推动我国无线专网市场的发展。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是用数字移动通信技术来实现无中心多信道选址移动通信设备、尤其是900MHz无中心多信道选址移动通信设备，使得能够改善通话质量和保密性，实现语音、数据、图像的传输，以及便于压缩带宽，从而提高频谱资源利用率。
本发明提供一种数字无中心多信道选址移动通信设备，其包括PCM编解码模块，用于进行语音信号和PCM编码流之间的转换；语音压缩和解压缩芯片，用于将PCM编码流压缩为语音数据以及将语音数据解压缩为PCM编码流，以及射频集成电路模块，用于对语音数据进行射频数字调制和解调。
相对于传统模拟无中心系统无线专网产品均为单工按讲通话方式，通过本发明利用以上设备能在915-917MHz频率范围内的每个25KHz带宽内使信道数据传输速率达到4.8Kbit/S、9.6Kbit/S或19.2KBit/S。由此能够很好地满足话、数、图的传输要求。根据这种900MHz全数字自主多信道无线系统，用全新的数字技术代替模拟技术，其组网方式灵活，无需造价高昂、结构复杂的交换控制中心和基站即可实现移动通信设备之间的双工通话、数据传输及图象传输，可随时随地组织起覆盖半径达到5-6公里的通信指挥网，为各行业提供专门的服务。
在本发明的优选实施方案中，所述语音压缩和解压缩芯片以每20ms一帧的形式输出语音数据或PCM编码流。
在本发明的优选实施方案中，所述语音压缩和解压缩芯片为数字信号处理器芯片或专用芯片。
在本发明的优选实施方案中，所述射频集成电路模块对语音数据进行FSK调制，尤其是进行2FSK、3FSK或4FSK调制。
在本发明的优选实施方案中，本发明的数字无中心多信道选址移动通信设备此外包含微控制器，用于将语音数据组织成数据报文以及进行数据同步和识别，并且所述PCM编解码模块、所述语音压缩和解压缩芯片以及所述射频集成电路模块都连接到该微控制器上。
优选地，在所述微控制器上还连接有前置运算放大器、音频功率放大器、用于显示的LCD模块、用于键入或选择操作指令的键盘、和用于按用户预定程序进行整机电源控制与管理的电源管理装置。
在本发明的优选实施方案中，本发明的数字无中心多信道选址移动通信设备此外包含用于单工通信的扬声器和耳机，用于双工通信的传声器和耳麦，射频驱动器，低噪声放大器，射频功率放大器，滤波器，天线开关和天线，其中所述射频驱动器、所述低噪声放大器和所述射频功率放大器能够被连接到所述微控制器上。
在本发明的进一步的改进方案中，在所述语音压缩和解压缩芯片与所述射频集成电路模块之间连接有受所述微控制器控制的现场可编程门阵列或复杂可编程逻辑器件。
在本发明的进一步的改进方案中，在所述微控制器上还连接有用于存储本级参数设定或图文、或者临时或过程随机数据的存储器。
图1示出本发明的数字无中心多信道选址移动通信设备的功能模块框图。
具体实施例方式
下面参考附图借助实施例来更详细地阐述本发明。
在图1中示出了本发明的数字无中心多信道选址移动通信设备的一个实施例，其包括PCM编解码器(CODEC)、语音DSP(数字信号处理器)以及RF IC(射频集成电路)模块。此外该数字无中心多信道选址移动通信设备包括MCU(微控制器)，并且所述PCM编解码器、所述语音DSP以及所述RF IC模块都连接到该MCU上。
可选地，在所述语音DSP与所述RF IC模块之间还可以连接受该MCU控制的FPGA(现场可编程门阵列)或CPLD(复杂可编程逻辑器件)。
此外，该数字无中心多信道选址移动通信设备还包括用于单工通信的扬声器和耳机，用于双工通信的传声器和耳麦，音频OP(运算放大器)，音频PA(功率放大器)，RF驱动器，LNA(低噪声放大器)，RF PA，LPF(低通滤波器)，BPF(带通滤波器)，发送/接收开关和天线，其中音频OP、音频PA连接在MCU上，而RF驱动器、LNA和RF PA可以被连接到所述MCU上。
下面描述本发明的数字无中心多信道选址移动通信设备的工作原理。
在发送信号时，语音信号在通过传声器或耳麦被拾取之后由音频OP、音频PA进行放大，放大后的语音信号被输入到PCM编解码器中。该PCM编解码器在对输入信号进行模数采样之后将其转换为PCM编码流。该PCM编码流通过语音DSP被压缩为语音数据，其中该语音DSP以每20ms一帧的形式输出该语音数据。接着，由MCU或在该MCU控制下的FPGA或CPLD将该语音数据组织成数据报文。随后由RF IC对该数据报文进行FSK调制，其中可以根据使用环境或不同型号产品对该数据报文进行2FSK、3FSK或4FSK调制。调制后的射频信号在通过RF驱动器进行驱动放大以及通过RF PA进行射频功率放大之后被传输到LPF以抑制杂散辐射。滤波后的信号经由发送/接收开关通过天线被发射出去。
在接收信号时，由天线感应空中电磁信号，接着该信号经由发送/接收开关被传输到BPF以滤除带外杂波。随后，滤波后的信号经由LNA通过RF IC被解调。解调后的信号被传输到MCU或在该MCU控制下的FPGA或CPLD以进行数据同步和识别。接着，语音数据通过语音DSP被解压缩为PCM数据流。该PCM数据流通过PCM编解码器被还原成模拟音频信号。最后，该模拟音频信号通过音频PA进行音频功率放大以驱动扬声器或耳机发声。
此外，在所述微控制器上还连接有用于显示操作菜单、工作状态、呼叫过程等的LCD模块、用于键入或选择操作命令的键盘、和用于按用户预定程序进行整机电源控制与管理的电源管理装置。这些器件的工作原理与过程是现有技术中常见的，在此不进行赘述。
在所述微控制器上还可以连接用于存储本级参数设定或图文的存储器、例如EEPROM或闪存ROM。
此外，在所述微控制器上还可以连接用于存储临时或过程随机数据的存储器、例如RAM。
该数字无中心多信道选址移动通信设备应用于915-917MHz的频带。所述频带被划分为80个带宽为25kHz的通信信道，其中1个通信信道被用作控制信道，79个通信信道被用作数据信道。信道数据传输速率为4.8Kbit/S、9.6Kbit/S或19.2Kbit/S。
在本发明的数字无中心多信道选址移动通信设备的实施方案中还可以采用各种其它的数字调制方式，以满足尽可能窄的频带(25K、12.5K等)以及尽可能高的数据传输速率(19.2Kbit/S、9.6Kbit/S、4.8Kbit/S等)的要求。此外，可以采用各种不同的语音编解码技术，以满足高的(2K、2.4K、3.6K等)的压缩率要求，从而提高频谱资源利用率。
尽管已参考本发明的优选实施例来描述了本发明，但并不意图将本发明限于具体实施例。本领域的技术人员将认识到在不背离如所附的权利要求中所阐述的本发明的精神和范围的情况下能够实现所公开的主题的各种变型、改进和组合。
权利要求
1.一种数字无中心多信道选址移动通信设备，包括PCM编解码模块，用于进行语音信号和PCM编码流之间的转换，语音压缩和解压缩芯片，用于将PCM编码流压缩为语音数据以及将语音数据解压缩为PCM编码流，以及射频集成电路模块，用于对语音数据进行射频数字调制和解调。
2.如权利要求1所述的数字无中心多信道选址移动通信设备，其特征在于所述语音压缩和解压缩芯片以每20ms一帧的形式输出语音数据或PCM编码流。
3.如权利要求1或2所述的数字无中心多信道选址移动通信设备，其特征在于所述语音压缩和解压缩芯片为数字信号处理器芯片或专用芯片。
4.如权利要求1所述的数字无中心多信道选址移动通信设备，其特征在于所述射频集成电路模块对语音数据进行FSK调制。
5.如权利要求4所述的数字无中心多信道选址移动通信设备，其特征在于所述射频集成电路模块对语音数据进行2FSK、3FSK或4FSK调制。
6.如权利要求1的数字无中心多信道选址移动通信设备，其特征在于所述数字无中心多信道选址移动通信设备应用于915-917MHz的频带。
7.如权利要求1所述的数字无中心多信道选址移动通信设备，其特征在于此外包括微控制器，用于将语音数据组织成数据报文以及进行数据同步和识别，并且所述PCM编解码模块、所述语音压缩和解压缩芯片以及所述射频集成电路模块都连接到该微控制器上。
8.如权利要求7所述的数字无中心多信道选址移动通信设备，其特征在于在所述微控制器上还连接有前置运算放大器、音频功率放大器、用于显示的LCD模块、用于键入或选择操作指令的键盘、和用于按用户预定程序进行整机电源控制与管理的电源管理装置。
9.如权利要求8所述的数字无中心多信道选址移动通信设备，其特征在于此外包括用于单工通信的扬声器和耳机，用于双工通信的传声器和耳麦，射频驱动器、低噪声放大器、射频功率放大器、滤波器和天线开关，其中所述射频驱动器、所述低噪声放大器和所述射频功率放大器能够被连接到所述微控制器上。
10.如权利要求9所述的数字无中心多信道选址移动通信设备，其特征在于在所述语音压缩和解压缩芯片与所述射频集成电路模块之间连接有受所述微控制器控制的现场可编程门阵列或复杂可编程逻辑器件。
11.如权利要求9或10所述的数字无中心多信道选址移动通信设备，其特征在于在所述微控制器上还连接有用于存储本级参数设定或图文、或者临时或过程随机数据的存储器。
全文摘要
本发明提供一种数字无中心多信道选址移动通信设备，尤其是900MHz数字无中心多信道选址移动通信设备，使得通过利用本发明移动通信设备能够改善通话质量和保密性，实现语音、数据、图像的传输，以及便于压缩带宽，从而提高频谱资源利用率。该数字无中心多信道选址移动通信设备包括PCM编解码模块，用于进行语音信号和PCM编码流之间的转换；语音压缩和解压缩芯片，用于将PCM编码流压缩为语音数据以及将语音数据解压缩为PCM编码流，以及射频集成电路模块，用于对语音数据进行射频数字调制和解调。
文档编号H04Q7/32GK101043224SQ20071009669
公开日2007年9月26日 申请日期2007年4月23日 优先权日2007年4月23日
发明者陈益中, 王强, 徐政伟 申请人:陈益中, 王强, 徐政伟