专利名称：数字多信道无线收发信机的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线通信领域，特别是涉及一种窄带全数字自动寻址多信道无线系统 的无线收发信机。
背景技术：
公众移动通信和专网移动通信是移动通信的两大应用领域。其中公众移动通信的 特点是通信横向、跨行业、面向全社会，目前其为公众所熟知并被广泛使用，例如GSM系统、 ⑶MA系统、3G网络等。而专网移动通信则以具体的行业应用或某些特定领域的应用为主，其具有公众移 动通信系统所无法替代的下述优点。首先，专网移动通信具有独有的用户优先级，也就是 说，专网的不同用户具有不同的优先级，并且一般会限制通信时长，因此就可以首先保证高 等级用户的通信，从而在紧急事态发生时可以保证调度指挥命令的及时下达；此外，专网移 动通信的抗损毁性较好，因为其具有多重备份、基站独立工作等特点，所以即便基站与控制 中心之间的链路被中断，也可以保证基站内的用户之间的有效通信，而一般的公网移动通 信系统只要链路被中断就无法再发挥作用了。另外，专网移动通信具有一键呼叫功能，也就 是说可以真正做到按下PTT开关就可以通话，因此专网移动通信终端的一般呼叫时长都是 毫秒级别的，这是非常快捷的；而一般公网移动通信终端的一次呼叫需要按下多个键进行 拨号呼叫，因此其呼叫建立需要几秒钟甚至十几秒的时间，这在平常看似无所谓，但是在救 灾、应急等紧急情况下是很受限的。除了上述优点之外，专网移动通信还具有高可靠保密 性、灵活多变的组网功能、一次投入以后不需按月交纳服务费、强大的调度指挥功能及为各 行业量身定做的行业应用功能等诸多优点。正是由于专网移动通信具有上述这些优点，所 以才使得专网移动通信在许多特殊的行业与应用领域发挥着其它通信系统无法替代的作 用。专网移动通信目前主要包括对讲机、无中心系统和集群系统三大类。其中的无中 心系统(又称为无中心多信道选址通信系统)采用多信道共用、数字选呼方式来建立信道 接续。其首先设置第一信道为控制信道，当主呼用户置入被呼用户地址码后，启动呼叫系 统，主呼台在整个频段内以随机方式搜索空闲信道，当找到空闲信道后，将该空闲信道的频 率数据注入信令格式中，并在控制信道把数据信息发射出去，然后再返回所寻到的空闲信 道上等待被呼用户的应答。无中心系统具有如下优点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。然而，现有的无中心系统均为模拟技术，存在着频率利用率低、业务单一、功能单 一、保密性差等问题，其信道间隔通常为25KHz。此外，随着经济技术的发展，无线专网在各 行各业的需求迅速上升，而150MHz、450MHz频段的频率资源已无法满足需求，同时公众无 线通信网又不能全部替代专网，因此有必要在新的频率资源上设计出符合需求的多信道无 线收发信机。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述一个或多个技术问题，本发明提供了一种多信道 无线收发信机，尤其是一种数字自动寻址多信道无线收发信机。本发明的数字多信道无线收发信机包括输入/输出端口、模数/数模转换单元、 控制器、语音编解码器、基带调制解调器、射频单元以及天线。当所述数字多信道无线收发 信机发送信号时，所述模数/数模转换单元对经由所述输入/输出端口输入的模拟信号进 行模数转换，以得到数字信号；所述语音编解码器对所述数字信号进行编码以形成语音帧； 所述控制器对所述语音帧进行数据链路层处理，以得到数据帧；所述基带调制解调器对所 述数据帧进行基带调制，以得到基带调制信号和参考信号，所述射频单元包含两点调制单 元，其采用两点调制方式对上述基带调制信号进行载波调制，并经由天线发射载波调制信 号。优选地，所述语音编解码器采用波形编码和参数编码的混合编码方式进行编码。优选地，所述语音编解码器还采用汉明纠错编码来形成语音帧。优选地，所述基带调制为采用方根升余弦滤波器的4FSK调制。优选地，所述控制器所进行的数据链路层处理在物理层提供比特流服务的基础 上，建立相邻节点之间的逻辑数据链路，通过差错控制提供数据帧在信道上的无差错传输， 并对该数据链路层之上的其他层隐藏物理传输媒介。优选地，所述数据链路层处理包括信道编/解码、交织/解交织、加/解扰、实现 确认和重试机制、媒介接入控制和信道管理、构建帧结构并建立帧同步、规定突发和参数、 链路寻址、提供来自物理层的声码数据的语音接口、实现数据承载业务和/或与呼叫控制 层交换信令或用户数据。优选地，所述射频单元通过分离的元器件搭建而成。优选地，所述两点调制单元的两个输出端分别耦合到所述射频单元的发射支路以 及接收支路，其中所述发射支路包括与所述两点调制单元的一个输出端耦合的缓存器，与 所述缓存器的输出端耦合的驱动器，与所述驱动器的输出端耦合的第一滤波器，与所述第 一滤波器的输出端耦合的功率放大器，其第一端与该功率放大器的一个输出端耦合的半双 工开关；耦合到所述功率放大器的另一个输出端的自动增益功率控制器，该自动增益功率 控制器的另一端耦合到天线；所述射频单元还包括第二滤波器，其一端与所述半双工开关 的第二端相耦合，另一端耦合到天线。优选地，所述射频单元的接收支路包括与所述半双工开关的第三端耦合的低噪 声放大器，与所述低噪声放大器的输出端耦合的第三滤波器，与所述第三滤波器的输出端 耦合的混频器，与该混频器的输出端耦合的第四滤波器，与该第四滤波器的另一端耦合的 中频运算放大器，该中频运算放大器的输出端耦合到所述基带调制解调器中的解调单元； 此外，所述接收支路还包括耦合到所述混频器的一个输入端的缓冲器，与该缓冲器的输入 端耦合的第一压控振荡器，而所述第一压控振荡器的输入端与所述两点调制单元的另一个 输出端相耦合。优选地，所述两点调制单元包括相位比较器、低通滤波器、第二压控振荡器和分 频器；其中所述分频器对所述第二压控振荡器输出的压控振荡频率信号进行分频；所述相位比较器用于比较输入的参考信号和经过分频的压控振荡频率信号之间的相位差；所述低 通滤波器对所述相位比较器所输出的相位差信号进行低通滤波，从而为所述第二压控振荡 器提供控制电压；所述第二压控振荡器接收所述基带调制信号，并产生响应于所述控制电 压而振荡的压控振荡频率信号。优选地，所述射频单元将上述基带调制信号调制到900MHz的载波频率上和/或所 述数字多信道无线收发信机的信道间隔为6. 25kHz或12. 5kHz。优选地，所述4FSK调制为软件4FSK调制。优选地，当所述数字多信道无线收发信机接收信号时，所述射频单元将经由所述 天线接收到的射频信号进行载波解调；所述基带调制解调器的解调单元对载波解调之后的 信号进行基带解调，以得到数字基带信号；所述控制器对所述数字基带信号进行处理以得 到语音编码信号，所述处理包括解扰、解交织、差错校验和纠错处理；所述语音编解码器的 解码单元对所述语音编码信号进行解码，从而将所述语音编码信号转换为数字话音信号； 所述模数/数模转换单元中的数模转换部分将所述数字话音信号转换为模拟话音信号以 便输出。本发明的上述技术方案具有下述一个或多个优点本发明由于采用了数字技术， 因此其频率利用率高、业务、功能均优于现有的模拟收发信机；由于本发明的信道间隔为 6. 25kHz或12. 5kHz，载波频率为900MHz，因此其不会受到现有的150MHz、450MHz频段的频 率资源紧张的限制。由于本发明的射频单元采用分离的元器件搭建而成，因此大大降低了 核心模块的成本，同时技术人员根据实际情况调整各分离元器件的参数就可以使核心模块 的各项射频指标达到最佳状态；由于本发明的基带调制解调器采用软件来实现，因此使得 本发明的基带调制解调器比以往用硬件搭建的调制解调器更能工作于理想状态，从而大大 提高了核心模块的性能，降低了误码率；另外，由于本发明采用了两点调制技术，并设计了 通过两输入端的锁相环技术来控制压控振荡器，所以使得收发信机的调制效率更高、性能 更优。
图1是本发明所述的数字自动寻址多信道无线收发信机的模块结构示意图。图2是本发明所述的数字自动寻址多信道无线收发信机中的射频单元的电路图。图3是本发明所述的数字自动寻址多信道无线收发信机中的两点调制单元的结 构示意图。图4是如图3所示的两点调制单元中的压控振荡器的调制特性和参考信号的特性 的示意图。
具体实施例方式下面结合优选实施例和说明书附图对本发明作进一步详细的描述。如图1所示，本发明的数字自动寻址多信道无线收发信机包括输入/输出端口 11-14、模数/数模转换单元(图1中未示出)、控制器1 (优选为MCU 微程序控制器)、存 储器2、语音编解码器3、基带调制解调器4、射频单元5、天线6。其中所述输入/输出端口 II、12、13、14分别用于和外部的各输入/输出装置耦合，以接收/发送信号。所述外部输入/输出装置包括显示装置(例如LCD)、键盘、话音输入/输出接口电路(例如麦克风、 耳麦或扬声器)、电源等。下面将具体说明如图1所示的本发明的数字自动寻址多信道无线收发信机的各 模块以及该收发信机内部的信号走向。当所述多信道无线收发信机执行信号发送操作时，由与外部的话音输入/输出接 口电路相耦合的输入/输出端口 13接收话音信号，并通过放大器(图1中未示出)对该话 音信号进行放大处理，然后采用优选为频率范围是300-3400HZ的带通滤波器(图1中也未 示出)对放大后的话音信号进行滤波处理，之后将滤波后的话音信号输入到模数/数模转 换单元。模数/数模转换单元中的模数转换部分对输入到其中的模拟话音信号进行采样 及量化，将其转换为数字话音信号，然后输入到语音编解码器3中进行处理。语音编解码器3中的编码单元采用波形编码和参数编码的混合编码方式进行 2. 4kb/s速率的语音信号编码，同时该编码单元还采用纠错编码算法(优选但不限于汉明 纠错编码算法)生成1. 2kb/s的前向纠错，以形成语音帧。所述语音编解码器3将所形成的语音帧加载到MCUl中，由MCUl进行下述数据链 路层的处理首先，MCUl要进行信道编码处理(包括前向纠错编码FEC，循环冗余校验CRC)，其 中CRC所使用的是编码效率相对较高、实现代价相对较低的CRC算法CRC7或CRC8，其生成 多项式分别为G(x) =x7+x3+l和G(x) =/+1^+1，该算法的实现优选采用、但不限于查 表计算法，所述查表计算法的优点是运行速率高。此外，FEC优选采用但不限于采用具有4 位监督码和8位信息码的截短汉明码。所述MCUl在进行了 CRC和FEC处理后，还要对帧数据进行交织，此处优选使用72 比特交织和120比特交织这两种类型的交织矩阵，从而可以将传输中偶然发生的连续突发 干扰分散成随机干扰，以提高信道编码的纠错能力。在交织完成之后，所述MCUl还要使用最长扰码序列优选为120比特的扰码来对 数据进行加扰。此外，MCUl还优选完成实现确认和重试机制、媒介接入控制和信道管理、构 建帧结构并建立帧同步、规定突发和参数、链路寻址、提供来自物理层的声码数据的语音接 口、实现数据承载业务、与呼叫控制层交换信令或用户数据的一系列操作。最后再将标准格 式的数据帧传送给基带调制解调器4。在基带调制解调器4的调制单元中，对由上述MCUl形成的数据帧进行优选为 4FSK(频移键控)的调制。此外，在本发明中，所述调制单元所进行的4FSK调制优选采用 软件来实现，4FSK的偏移系数h优选被定义为0. 27。该偏移系数h在码元中心将产生一个 1. 944kHz的码元偏移量。本发明的4FSK调制中的符号和位之间的映射关系在表1中给出。表1 二进制位符号映射到4FSK偏移量
权利要求
1.一种数字多信道无线收发信机，其包括输入/输出端口、模数/数模转换单元、控制 器、语音编解码器、基带调制解调器、射频单元以及天线，其特征在于，当所述数字多信道无 线收发信机发送信号时，所述模数/数模转换单元对经由所述输入/输出端口输入的模拟 信号进行模数转换，以得到数字信号；所述语音编解码器对所述数字信号进行编码以形成 语音帧；所述控制器对所述语音帧进行数据链路层处理，以得到数据帧；所述基带调制解 调器对所述数据帧进行基带调制，以得到基带调制信号和参考信号，所述射频单元包含两 点调制单元，其采用两点调制方式对上述基带调制信号进行载波调制，并经由天线发射载 波调制信号。
2.如权利要求1所述的无线收发信机，其特征在于，所述基带调制为采用方根升余弦 滤波器的4FSK调制。
3.如权利要求1或2所述的无线收发信机，其特征在于，所述控制器所进行的数据链路 层处理在物理层提供比特流服务的基础上，建立相邻节点之间的逻辑数据链路，通过差错 控制提供数据帧在信道上的无差错传输，并对该数据链路层之上的其他层隐藏物理传输媒 介。
4.如权利要求3所述的无线收发信机，其特征在于，所述数据链路层处理包括信道编 /解码、交织/解交织、加/解扰、实现确认和重试机制、媒介接入控制和信道管理、构建帧结 构并建立帧同步、规定突发和参数、链路寻址、提供来自物理层的声码数据的语音接口、实 现数据承载业务和/或与呼叫控制层交换信令或用户数据。
5.如权利要求1、2或4所述的无线收发信机，其特征在于，所述两点调制单元的两个输 出端分别耦合到所述射频单元的发射支路以及接收支路，其中所述发射支路包括与所述 两点调制单元的一个输出端耦合的缓存器，与所述缓存器的输出端耦合的驱动器，与所述 驱动器的输出端耦合的第一滤波器，与所述第一滤波器的输出端耦合的功率放大器，其第 一端与该功率放大器的一个输出端耦合的半双工开关；耦合到所述功率放大器的另一个输 出端的自动增益功率控制器，该自动增益功率控制器的另一端耦合到天线；所述射频单元 还包括第二滤波器，其一端与所述半双工开关的第二端相耦合，另一端耦合到天线。
6.如权利要求5所述的无线收发信机，其特征在于，所述射频单元的接收支路包括与 所述半双工开关的第三端耦合的低噪声放大器，与所述低噪声放大器的输出端耦合的第三 滤波器，与所述第三滤波器的输出端耦合的混频器，与该混频器的输出端耦合的第四滤波 器，与该第四滤波器的另一端耦合的中频运算放大器，该中频运算放大器的输出端耦合到 所述基带调制解调器中的解调单元；此外，所述接收支路还包括耦合到所述混频器的一个 输入端的缓冲器，与该缓冲器的输入端耦合的第一压控振荡器，而该第一压控振荡器的输 入端与所述两点调制单元的另一个输出端相耦合。
7.如权利要求1-6之一所述的无线收发信机，其特征在于，所述两点调制单元包括相 位比较器、低通滤波器、第二压控振荡器和分频器；其中所述分频器对所述第二压控振荡器 输出的压控振荡频率信号进行分频；所述相位比较器用于比较输入的参考信号和经过分频 的压控振荡频率信号之间的相位差；所述低通滤波器对所述相位比较器所输出的相位差信 号进行低通滤波，从而为所述第二压控振荡器提供控制电压；所述第二压控振荡器接收所 述基带调制信号，并产生响应于所述控制电压而振荡的压控振荡频率信号。
8.如权利要求6所述的无线收发信机，其特征在于，所述第一、第二滤波器为低通滤波器，所述第三、第二滤波器为带通滤波器。
9.如权利要求6或8所述的无线收发信机，其特征在于，所述射频单元将所述基带调 制信号调制到900MHz的载波频率上和/或所述数字多信道无线收发信机的信道间隔为 6.25kHz 或 12. 5kHz
10.如权利要求1、2、4、6或8所述的无线收发信机，其特征在于，当所述数字多信道无 线收发信机接收信号时，所述射频单元将经由所述天线接收到的射频信号进行载波解调； 所述基带调制解调器的解调单元对载波解调之后的信号进行基带解调，以得到数字基带信 号；所述控制器对所述数字基带信号进行处理以得到语音编码信号，所述处理包括解扰、解 交织、差错校验和纠错处理；所述语音编解码器的解码单元对所述语音编码信号进行解码， 从而将所述语音编码信号转换为数字话音信号；所述模数/数模转换单元中的数模转换部 分将所述数字话音信号转换为模拟话音信号以便输出。
全文摘要
本发明提供了一种数字多信道无线收发信机，其包括输入/输出端口、模数/数模转换单元、控制器、语音编解码器、基带调制解调器、射频单元以及天线，其特征在于，当所述数字多信道无线收发信机发送信号时，所述模数/数模转换单元对经由所述输入/输出端口输入的模拟信号进行模数转换，以得到数字信号；所述语音编解码器对所述数字信号进行编码以形成语音帧；所述控制器对所述语音帧进行数据链路层处理，以得到数据帧；所述基带调制解调器对所述数据帧进行基带调制，以得到基带调制信号和参考信号，所述射频单元包含两点调制单元，其采用两点调制方式对上述基带调制信号进行载波调制，并经由天线发射载波调制信号。
文档编号H04B1/38GK102130702SQ20101003436
公开日2011年7月20日 申请日期2010年1月20日 优先权日2010年1月20日
发明者华梓梁, 王伟, 蒋瑞清, 谢晓明 申请人:北京迅光达通信技术有限公司