一种时分双工自组网无线通话装置及其通信方法与流程

本发明属于语音信号处理、无线通信控制
技术领域：
，具体涉及一种时分双工自组网无线通话装置及其通信方法。
背景技术：
：无线通信系统的传输方式可分单工、半双工和全双工三种工作方式，单工方式是一种广播式单向传输，无法满足双向通话的需求；半双工为应答式双向通信，类似对讲机等传统设备需要按ptt开关进行收发转换，只能一方讲话对方听，不能随时插话。全双工是指通信双方可以同时进行话音传输，类似手机、无线集群等通信产品，该类产品实现双工通话通常需依赖基站，技术难度大，设备组成复杂。技术实现要素：本发明的目的是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种时分双工自组网无线通话装置及其通信方法，实现全双工、无中心自组网的会议模式无线通话联络与沟通，解放了使用者双手，即说即通，使用方便，可应用于特殊的工作环境，作为无线对讲机的补充通信手段。本发明的技术方案是这样解决的：一种时分双工自组网无线通话装置，包括控制电路、射频收发电路、a/d电路、d/a电路、语音激活电路、射频收发开关；送话器输出的模拟话音信号输入a/d电路，经a/d电路将模拟信号进行数字采集和编码，输出数字码流到控制电路。语音激活电路从a/d电路检测到有效话音信号时给控制电路提供中断控制信号，控制电路将编码后的数字码流信号自动存储，同时在时隙1、时隙2、时隙3、时隙4的相应空闲时隙将数据按帧送入射频收发电路，射频收发电路增加前导码、帧同步码经数据调制后通过射频收发开关完成语音信号无线发射；语音信号无线接收是语音信号无线发射的逆过程，控制电路控制射频收发电路在时隙1、时隙2、时隙3、时隙4的相应时隙上接收语音数据信号，接收的语音数据信号送入控制电路经控制电路完成语音数据合成及存储，合成后的语音数据信号同时送d/a电路，经d/a电路解码输出语音模拟信号，语音模拟信号经功率放大通过受话器输出接收到的无线话音信号。一种时分双工自组网无线通话装置，所述语音激活电路采用自适应话音激活，检测到送话端有效话音信号时，输出高电平信号，控制电路控制射频收发电路自动进入发射状态。一种时分双工自组网无线通话装置，送话器为双膜抗噪结构，送话器具有前后两个音膜，一个音膜靠近嘴边，同时拾取话音和环境噪音，另外一个音膜距离嘴边较远，仅拾取环境噪音。一种时分双工自组网无线通话通信方法，通信过程中将时间段分为多个时隙，在同一频率下按时隙完成不同终端数据的传输，所述时分双工自组网无线通话通信方法将有效通信工作时间段划分为4个时隙，每个时隙的信号都是以突发脉冲传输，一个时隙实现一部通话装置的话音发射，其他三个时隙完成另外三部通话装置话音的接收，可满足4部通话装置的同时双工通话。时分通信帧结构如下；位同步属于前导字段，占8个字节，每一字节均为交替的0和1，即用0x55h或0xaah进行位同步；块同步用于块同步，标志着一帧数据的开始，占用2个字节；系统识别码用于识别同频段其它无线通信系统，占用2个字节；数据字用于存放通话过程中的话音数据，占用120字节；帧结束字段用于对之前的话音数据进行保护，同时也标志着一帧数据的结束，占用4个字节。一帧数据长度为136字节，除去位同步、块同步及帧结束字段，数据域共占用120字节。通话器采用的射频模块工作在115.2kbps，传输一位的时间约需1/115.2＝0.00868ms，一帧数据的传输时间为136×8×0.00868＝9.44384ms。射频收发转换时间为1.5ms,一帧数据的传输时间为11ms；tdd工作模式需收发4个时隙，即上行和下行信道，因而一个完整的tdd工作帧需44ms的时间。时分通信帧同步时序要求同步4个时隙，无线信道通信按时间分为4个时隙，每个时隙按数据帧格式传输一帧数据，每个时隙数据传输时间为9.5ms，结合射频收发转换时间规定时隙保护时间为1.5ms。无线通话装置网内工作于时分状态，通过交替的将无线通话装置配置与接收状态和发送状态来完成双工通信，无线通话装置一个突发通信周期包括4个数据传输和4个收发转换，对于任一无线通话装置只有一个时隙为其发射工作状态，其他3个时隙为接收状态，也只有一个收发转换过程；网内工作无线通话装置检测到语音数据需要发送时需进行先听再发过程，先听再发过程为先对当前工作时隙信道进行侦听，若信道有数据接收，将禁止发射。网内工作无线通话装置时隙同步通过启动突发定时器保证4个工作时隙同步，网内无线通话装置都没有语音发射时，网内无线通话装置都处于接收状态，突发定时器没有启动，任一无线通话装置处于语音发送状态时，处于发送状态的无线通话装置立即启动突发定时器，其他接收到语音数据帧同步数据的无线通话装置也立即启动突发定时器，在突发定时器控制下无线通话装置按时序要求进行时隙同步及射频收发控制，语音数据收发。本发明的有益效果在于：时分双工自组网无线通话装置将有效通信工作时间段划分为4个时隙，每个时隙的信号都是以突发脉冲传输，一个时隙实现一部通话装置的话音发射，其他三个时隙完成另外三部通话装置话音的接收，可满足4部通话装置的同时双工通话，实现会议模式的无线通话方式。时分双工自组网无线通话装置主要解决高噪音环境下人员之间的近距离的通话联络与沟通，解放了使用者双手，即说即通，使用方便，可应用于特殊的工作环境。无线对讲机应用非常广泛，时分双工自组网无线通话装置具有明确的市场定位，作为无线对讲机通信的补充通信方式，具有良好的应用前景。附图说明图1为本发明时分双工自组网无线通话装置组成框图。图2为本发明时分双工自组网无线通话装置时隙结构时间分配。具体实施方式下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。如图1所示，一种时分双工自组网无线通话装置，包括控制电路、射频收发电路、a/d电路、d/a电路、语音激活电路(vad)、射频收发开关；送话器输出的模拟话音信号输入a/d电路，经a/d电路将模拟信号进行数字采集和编码，输出数字码流到控制电路。语音激活电路(vad)从a/d电路检测到有效话音信号时给控制电路提供中断控制信号，控制电路将编码后的数字码流信号自动存储，同时在时隙1、时隙2、时隙3、时隙4的相应空闲时隙将数据按帧送入射频收发电路，射频收发电路增加前导码、帧同步码经数据调制后通过射频收发开关完成语音信号无线发射。语音信号无线接收是语音信号无线发射的逆过程，控制电路控制射频收发电路在时隙1、时隙2、时隙3、时隙4的相应时隙上接收语音数据信号，接收的语音数据信号送入控制电路经控制电路完成语音数据合成及存储，合成后的语音数据信号同时送d/a电路，经d/a电路解码输出语音模拟信号，语音模拟信号经功率放大通过受话器输出接收到的无线话音信号。语音激活电路(vad)采用自适应话音激活，检测到送话端有效话音信号时，输出高电平信号，控制电路控制射频收发电路自动进入发射状态，解放使用者双手。送话器采用双膜抗噪设计，提升通话装置送话端的降噪能力，满足高噪音环境使用。送话器具有前后两个音膜，一个音膜靠近嘴边，同时拾取话音和环境噪音，另外一个音膜距离嘴边较远，仅拾取环境噪音，两个音膜拾取信号相减，可抵消环境噪音信号。位同步/前导码块同步/帧同步系统识别码数据字帧结束字段表1为本发明时分双工自组网无线通话装置数据帧格式图如表1所示，一种时分双工自组网无线通话装置及其通信方法提出了通信过程中将时间段分为多个时隙，在同一频率下按时隙完成不同终端数据的传输。时分双工自组网无线通话装置将有效通信工作时间段划分为4个时隙，每个时隙的信号都是以突发脉冲传输，一个时隙实现一部通话装置的话音发射，其他三个时隙完成另外三部通话装置话音的接收，可满足4部通话装置的同时双工通话。具体时分通信帧结构如下：表1中位同步属于前导字段，占8个字节，每一字节均为交替的0和1，即用0x55h或0xaah进行位同步。表1中块同步用于块同步，标志着一帧数据的开始，占用2个字节。表1中系统识别码用于识别同频段其它无线通信系统，占用2个字节。表1中数据字用于存放通话过程中的话音数据，占用120字节。表1中帧结束字段用于对之前的话音数据进行保护，同时也标志着一帧数据的结束，占用4个字节。一帧数据长度为136字节，除去位同步、块同步及帧结束字段，数据域共占用120字节。通话器采用的射频模块工作在115.2kbps，传输一位的时间约需1/115.2＝0.00868ms，一帧数据的传输时间为136×8×0.00868＝9.44384ms。射频收发转换时间为1.5ms,一帧数据的传输时间为11ms。本方法的工作模式需收发4个时隙，即上行和下行信道，因而一个完整的时分双工通讯方法工作帧需44ms的时间。时分通信帧(时隙)同步按图2时序要求同步4个时隙，具体如下：无线信道通信按时间分为4个时隙，每个时隙按表1的数据帧格式传输一帧数据，时隙结构时间分配见图2。每个时隙数据传输时间为9.5ms，结合射频收发转换时间规定时隙保护时间为1.5ms。无线通话装置网内工作于时分状态，通过交替的将无线通话装置配置与接收状态和发送状态来完成双工通信。无线通话装置一个突发通信周期包括4个数据传输和4个收发转换(也称保护时隙)，对于任一无线通话装置只有一个时隙为其发射工作状态，其他3个时隙为接收状态，也只有一个收发转换过程。网内工作无线通话装置检测到语音数据需要发送时需进行“先听再发”，也就是先对当前工作时隙信道进行侦听，若信道有数据接收，将禁止发射。网内工作无线通话装置时隙同步通过启动突发定时器保证4个工作时隙同步，网内无线通话装置都没有语音发射时，网内无线通话装置都处于接收状态，突发定时器没有启动，任一无线通话装置处于语音发送状态时，处于发送状态的无线通话装置立即启动突发定时器，其他接收到语音数据帧同步数据的无线通话装置也立即启动突发定时器，在突发定时器控制下无线通话装置按表1要求的时序要求进行时隙同步及射频收发控制，语音数据收发。当前第1页12