讨论无线数字对讲机

ct_dev

一直就对无线电非常有兴趣,玩过好多对讲机,现在的对讲机已经都是白菜价了,环卫工人,建筑工人几乎人手一台,效果非常好,距离也很远.
但这些都是模拟对讲机,基本没保密性可言,甚至警方的对讲机也只是频段不同,一般都没有加密.基本无数据通讯能力.
现在想DIY一台数字无线对讲机,手头有几个NRF905,想用这做为收发,语音模拟转数字化后,加密(第一步可不实现),然后通过NRF905数字化发出.半双工模式.
有了数字通讯为基础,对讲机的数据业务也就容易开展了,如主叫ID,短信息,等等,应用还是很多的.
2.4G的频率已经不适合对讲机了,433M应该是很好的频率.
语音数字化肯定要尽量降低bps,能够选择编码质量和bps.同时保持话音质量.
抛砖引玉,请发家发表看法.

ct_dev

最近北京有一些火腿在空中议论数字对讲机，很欣赏数字对讲机可以设置保密码的功能，保密性能好，等等。

谈一些个人认识。

数字对讲机频率利用率高（12.5KHz分时容纳两个话音信道，比模拟对讲机高一倍），而且在临界距离内接收话音的音质很好（达到临界距离后因解码出错，可懂度急剧下降，不如模拟），数字化信号便于进行无差错中继，也便于和其它数据合用一套数字中继系统，利用宽带链接实现更大的覆盖。所以可望数字对讲机会将来在成本下降后在很多领域替代传统的模拟对讲机。

目前Icom、Motorola和深圳天立等都有数字对讲机产品。国家无线电管理和检测部门也正研究制定数字对讲机的射频和空中接口标准，以便检测部门可以有型号核准和技术检测的标准。鉴于标准尚未完成，目前没有一种数字对讲机的数字语音部分是经过检测合格的，也没有核准型号的。

目前各厂商也没有统一行业标准，各家产品还没有在语音编/解码级到互相兼容的地步。日本业余无线电联盟率先于大约6、7年前开始试验D-Star数字中继系统计划，提出了一套D-Star标准，美国和德国的业余无线电目前也在根据这个标准试验。

由于多数厂商开发的数字对讲机主要针对的是专业市场，因此提供业余使用的对讲机也包含数字语音保密功能。但是作为通过了任何级别业余电台操作证书考核的业余无线电爱好者，起码应该懂得业余无线电通信是不可以使用保密通信手段的。即使是一般模拟接收机不能直接解调的数字化通信，包括计算机数字信息通信（RTTY、AMTO、PACKET、PACTOR、CLOVER、PSK31/62、MFSK8/16）以及模拟信息通信（SSTV、数字化 SSTV...）都必须是公开调制/解调方法，使所有业余电台都可以接收的。数字化语音通信也同样必须遵守这一国际（IRU《RR》）和国家无线电法规中明确规定的原则。

因此，打算使用数字对讲机设置成保密方式来实行保密通信，是违反业余无线电的根本法规基础的。当然也像在公路上搭建一个私家窝棚一样，是对其它业余电台权益的侵犯和不尊重。我想这是任何高尚的火腿在试验、使用时一定会自觉注意的行为原则。

至于是否现在就要在火腿界提倡推广数字对讲机，我以为时机未成熟。赖以检验的国家标准还没有公布，所有设备还属于未检验合格状态（用模拟话音方式通过检验只是一个擦边球，只证明你的设备在模拟方式可以合格使用而已）。建立数字语音中继更是需要有更全面的规划。如果真想推进业余数字中继系统以及数字化语音通信，还是要先花些功夫学习研究，促进早日制定出我国业余无线电界的数字化标准，既考虑到与国际接轨，又考虑到与将来可能出现的发展兼容。

73
Chen BA1HAM

（转自 --
          哈罗CQ火腿社区 ）

ct_dev

以下转自深圳市天立通信息技术有限公司的广告信息


NT88DS新一代全数字无线对讲机
应用行业：电力，交通，铁路，矿业，化工
NT88D是基于军用技术研发的新一代全数字无线对讲机,集高可靠、高性能、高科技、多功能于一体。全数字话音，话音清晰、无杂音，高位数加密，无法窃_听，可扩展跳频功能抗敌意干扰。数字时隙传输功能在通话过程中的预留时隙可扩展您的各种业务应用。使用操作简单、结构设计坚固。

一、NT88D的应用范围
NT88D适用于国防、保密、海关缉私、铁路调度、公_安、机场等要求抗干扰通讯和保密通信的部门，信息时代语音与数字传输综合通讯系统（铁路应用）。

二、NT88D性能概述
NT88D无线对讲机，使您能够真正领略现代科技与军品技术的风范。

1．数字通讯技术
☆采用语音数字压缩编码技术，具有高清晰的通话效果。
☆具有高达96位的保密算法，您通话的内容无法破译，通讯内容安全可靠。
☆具有跳频扩展功能，让您的通讯更具有加密性和抗干扰性（该功能只给特殊行业提供）。
☆采用DSP数字化高速调制解调技术。
☆具有数据传输接口，NT88D直接与电脑相连，实现速率高达19.2kbps的无线数据通讯，静态图像的传输。
☆具有数字模拟通讯自动识别功能。

2．模拟通讯技术
NT88D兼容模拟通讯,可与常规模拟机通讯。
◆模拟使用时，采用PAND语音压扩技术，在作为模拟应用时同样也能获得清晰话音。
◆  采用语音AGC功能，话音更清晰、失真更小。

3．特别功能介绍：
★强插功能：在数字方式通讯时，高优先级别的电台可强插通讯，满足特殊应用的要求。
★数字通讯时隙传输功能：在以数字方式通话时，利用时隙传输数字控制信息，不影响正在通话的电台。例如在某一频道内电台A与电台B正在通话，另一组同频电台C可用数字时隙将控制数据发给电台D，该功能特别适应铁路、码头的调度作业。
★  具有声控自动通话功能：无论是数字式或模拟方式，用户可选软件设置该功能，并可通过软件调整声控灵敏度，让使用更方便。
★  跳频通话功能：使该电台不但可防窃_听，而且具有抗干扰功能。

4．其它功能特性介绍
◇宽频段：VHF136-174MHz   UHF350-390MHZ   UHF403-470MHz
◇功率自适应功能，根据通话信号的场强，自动调整功率
◇电池电量不足告警功能，电量不足时自动发出提示音。
◇快速编程复制功能，可将已编好的对讲机快速复制到其它台对讲机，可多台同时复制。
◇组（群）呼：用户可进行任意编组，实现分组呼叫。
◇全呼：系统内具有高优先级别的用户可全呼系统内各组（群）的用户。

5．人机工程学设计
NT88D采用流行的主机与电池设计，具有抗振动、抗高低温、防雨、防尘设计，符合美军专用机标准。
在使用NT88D时将领略数字信息时代给您带来的安全与卓越的功能。

ct_dev

基于CC1101的无中心数字对讲机设计
时间：2009-07-23 14:50:19 来源：国外电子元器件 作者：韦建超，陈向东，陈冠，蔡镔　西南交通大学

摘要：基于射频收发器CC1101，单片机(MCU)MSP430F149和DSP TMS320VC5509A，设计了一种无中心数字对讲机。详细介绍了系统的设计方案及各个模块的器件选型和电路设计，MCU部分的软件设计以及CC1101的编程要点。
关键词：无线通信；数字对讲机；CC1101；MSP430F149


1 引言
    对讲机在诸多行业领域广泛应用。虽然模拟对讲机现今仍垄断市场，但数字通信以其更丰富的业务种类，更好的业务质量、保密性和连接性，尤其可提高频谱效率，更有效利用宝贵的频谱资源，因此对讲机数字化是大势所趋。这里介绍一种基于CC1101射频器件的数字无线对讲机的语音通信技术。


2 整体设计方案
    虽然提供包含图像、文字、语音的综合业务是未来对讲机的发展趋势，但鉴于对讲机的数字化研究尚处于起步探索阶段，而且语音传输仍是对讲机最广泛最重要的作用，该系统设计的核心是经语音数字化处理后通信更安全可靠，话音更清晰。此外，由于业界至今尚无统一的标准和法规，系统应留存一定的扩展和变换空间，以适应新的变化和进一步研究的需要。
    得益于微电子技术的长足进步和快速发展，射频电路的灵敏度不断提高，无线接收机在相应的发送设备不工作时也会有数据解调输出，因而无线通信系统中有必要使用数据帧分组传输数据。还需要使用帧同步技术保证通信系统能从混乱的数据中识别合法的数据帧。由于在无线通信系统中存在干扰、噪声、多径、衰落等现象，使得无线通信信道在传输数字信息时经常出现误码，为此，常采用信道编码技术，在帧中增加校验码元。在无线通信中，最常用的是CRC16，它可以纠正一定程度的随机错误，但却没有能力纠正突发差错的能力，需要用交织编码的方法使其变成交错码。
    此外，为保证通信的可靠性，还需要合理设置帧的长度。帧长与编码方式有关，曼切斯特编码时不要超过256字节，若采用其他方式，则不要超过64字节。采取短帧方式通信有利于降低干扰，但帧太短又会增加开销，降低效率。此外，帧的长度还受硬件系统限制，如处理器的处理能力、缓冲、天线带宽等。综合各方面因素，这里采用图1所示数据帧格式。由于语音信号一般比较微弱，根据Mu／A律编码规则，容易出现长连“1”或长“0”情况。若出现这种情况，由于长时间不出现“0”点，接收端的本地同步信号的相位会逐渐漂移，甚至失步。若采用变换归零或重新编码的方式，又有可能降低系统抗干扰能力或频带利用率。为此，需要采用扰码技术，消除长“1”长“0”。

(原文件名:数字对讲机1.jpg)


为了实现一对一双丁通话和一对多的广播，该系统采用时分双工(TDD)方式，分成接收和发送两个时隙，保留1．5 ms时间作为射频部分的收发转换保护。


3 系统硬件设计
    使用微处理器，通过软硬件的配合实现设计功能；采用基于CC1l01的设计方法，根据需求定义其内部逻辑和引脚；运用“白顶向下”和“模块化”的理念，是现代电子系统设计的特点。因而，该系统采用DSP处理语音数据，使用MCU以弥补DSP控制上的缺憾，采用优秀设计的射频器以降低软件复杂度和MCU的负荷。系统逻辑框架如图2所示。系统由射频模块、语音处理模块、MCU模块、人机接口模块和电源模块组成。系统主处理器负责所有设备控制、任务调度、功能协调、通信协议控制。该系统采用TI公司的MSP430F149，该器件拥有60 KB的Flash ROM和2 KB的SRAM。人机交换模块是连接使用者与系统的桥梁，指示系统工作状况，接收使用者的指令。语音处理模块的语音信号经麦克风进入A／D转换器，经采样量编程数字信号，传输至DSP，实现数字滤波和压缩。语音处理器选用TI公司的TMS320VC5509A，与经典的C54x相比，其综合性能提高5倍，而功耗却仅为C54x的1／6。其工作频率高达200 MHz，具有3个McBSP，64 KB的DARAM和192 KB的SARAM。DSP与MCU间采用SPI通信方式，DSP的McBSP1接MCU的USART1，MCU主模式，DSP从模式。SDRAM采用 HY57V641620，具有4 M×16 bit容量，工作频率为72 MHz，内核速率为DSP一半，与DSP的EMIF可直接无缝连接。


(原文件名:数字对讲机2.jpg)

CODEC实现语音信号的采样、模／数转换、编码后传输给DSP进行信号调理包括滤波压缩等。在接收节点，则接收DSP传来送的信号，数模转换后还原成模拟语音信号，由于此时的信号比较微弱，加入音频功率放大器MAX4368放大，再输出至扬声器。CODEC选用TI公司的TLV320AIC23B(以下简称AIC23B)，与DSP的McBSP模块实现无缝连接，串行传输数据；而DSP通过I2C总线初始化AIC23B。该系统采用主从模式，AIC23B 工作在主模式下，向DSP传送收发数据所需的时钟和帧同步信号。
    该系统采用1 M×16 bit的Flash以解决上电复位后DSP程序加载问题，需要20根地址线，但DSP的PGE封装仅引14根地址线，因而使用CPLD映射到DSP的一个CE空间以扩展地址。具体连线方式请参看文献[5]。
    从DSP出来的语音信号经由MCU控制到达射频模块，加入前导冗余同步码等构成帧后经交织发射。CC1101是TI公司一款高性价比的单片UHF收发器，为低功耗无线电应用而设计。它是CC1100器件的加强升级版，灵敏度更高，功耗更小，带宽更大。MSP430F149与CC1101采用SPI方式通信，MSP430F149工作在主模式，使用USART1模块，3线模式，CC1101从模式，工作在403～425 MHz频段内。射频模块电路如图3所示。


(原文件名:数字对讲机3.jpg)

射频模块布线是整个系统PCB板设计的中核心。外围器件最好选用体积小的贴片元件，滤波电容尽可能接近器件引脚布置，这样滤波效果会更好。尽可能将数字电路远离射频电路，因为数字电路存在陡峭的上升下降沿，所以DSP和MCU都是射频电路的巨大噪声源。也可以考虑使用金属屏蔽罩，虽然该办法存在很多缺点，但仍然非常有效，而且在很多时候是隔离关键电路的唯一办法。虽然CC1101的使用手册给出了外围器件的详细参数，但实际应用中，很多时候阻抗匹配仍然需要重新测量计算，也要调整相应器件的参数。比如接地电容，由于PCB板存在分布电容，实际使用的电容要比推荐的略小一些。整个PCB板最好采用统一接地方式。虽然数字地会干扰射频地和模拟地，但是若分开成3部分，最终总是有些高速信号线要穿过这些分开的接地点。
    为了提高系统稳定高质量的能源和准确的脉冲信号。CC1101单独使用了27 MHz的无源晶体振荡器，MCU则采用8 MHz，DSP与AIC23B共同使用一个12 MHz晶体振荡器，DSP再用软件设置为144 MHz。此时，DSP需要的内核电压为1.35 V，外围电压为2．7～3．6 V，AIC23B需要1．5 V，其他器件工作在3.3 V。所以系统电源将采用5 V供电，然后用LDO稳压器，分别降成各个器件所需的电压。


(原文件名:数字对讲机4.jpg)

4 系统软件设计
    系统软件设计包括MCU和DSP两部分。MCU部分包括各硬件驱动程序和各硬件间的协调调度，以及通信协议程序；DSP的主体是语音处理算法的设计。这里主要讨论MCU程序设计。
    CC1101拥有卓越的数据包处理能力。发送时，只需简单设置寄存器，当用户往CC1101内的TXFIFO写入数据后，器件自动在数据包内增加前导字节 (长度可控)，同步信息，CRC16校验，并根据寄存器设置将FIFO内写入的头两个字节数据标志为长度信息(此功能可选)和地址信息(可选)。接收状态下，器件自动侦测前导码，同步码，地址信息和计算并比较CRC16。此外，CC1101还支持变长数据包格式和交织功能。这些原本需要复杂算法和巨大运算量和存储空间的功能由硬件支持，MCU的编程难度大大降低，其负荷也大为减轻。
    程序采用中断程序+循环主程序的方式。将最紧急需要立即处理的事件，设置为高优先级中断，以便在多个中断同时申请中断时能够优先得到响应。中断2～6分别是MCU与DSP和CC1101的数据收发及键盘信号监测。由于MSP430的速度很快，其他事件的处理都放在主程序中，循环执行。为了节省能量，若无外部信号要处理，主程序循环一段时间后，系统转入低功耗模式中。MCU程序的开发环境为IAR Systems，采用汇编语言编写。图4为系统软件设计流程。


5 CC1101编程要点
    CC1101的寄存器众多，包括状态寄存器将近80个，若手动配置容易出错，因此Chipcon公司提供了SmartRF Studio射频仿真软件。该软件可根据程序员的需求(包括频率，速率，调制方式，等)自动给出一组最佳的寄存器配置参数，若与TI公司的相关评估板联用，还可以对射频器件的PLL回路的晶体振荡器选择，频道间隔，分频，调制，数据格式，数据比率，RF射频功率输出进行仿真。用以评价RF PCB的层设计是否符合射频设计规范。使无线电系统设计人员在没计早期阶段就能准确轻松评估RFIC，加快电子系统开发。但需要注意的是：CC1101器件处于idle状态时才能对寄存器进行配置。CC1101的数据接口与控制接口复用。传输数据或命令主要依靠访问不同寄存器进行区别，地址与命令／数据则是依靠时序区别。
    CC1101有2个64字节FIFO，一个接收数据(RX FI-FO)，另一个发送数据(TX FIFO)。FIFO控制器能侦测RXFIFO是否上溢和TX FIFO是否下溢。但是写FIFO时，MCU必须控制TX FIFO是否产生溢出；读RX FIFO时，MCU也必须避免读空值，这些错误CC1101都无法侦测到。


6 结束语
    针对传统模拟对讲机仅单工通信和频谱利用率不高的缺限，提出一种基于CC1101的无中心数字对讲机设计方案，该设计方案可应用于抢险、救灾、野外作业等缺乏基础通信设施的环境。射频模块电路设计是方案中的重点，无论是仪器测得的参数还是反复实地测试都表明射频部分的电源、接地和阻抗匹配不仅极大影响通信距离也密切关系通信质量。由于未使用功率放大器和所用天线增益较低(2 dB)，该系统的实际通信距离与当今主流模拟对讲机相比尚有差距，但该设计方案仍对对讲机的数字化研究工作有一定参考价值。

wajlh

make

ottife

数字模式很难在窄带内解决p2mp的问题,所以只适合有中心基站的情况,如数字集群系统

wjy6264

mark!

vr2whf

我也是火腿族呀. 高兴认识楼主.

myhonour

欧洲到2015就开始数字对讲机了，要停止模拟对讲机

maoweikeji

集群通信是方向

ibmx311

别浪费感情了,数字对讲机不是这么个搞法,即使不计成本DIY
应该:
1.先了解一下工作原理,或样机原理,避免闭门造车
2.请相关专家协助制定可行的系统方案
3.规划数字处理部分
4.设计并制作专用芯片
5.出系统评估板
......
楼主热情很高,写帖子也用了很多时间,但最关键的的几个地方都没特别注意
1.假设用你的设计,那前导码8位,同步字16位就可以了吗?难道01010101的前导码不属于同步内容?
2.收发1.5ms够吗?PLL的锁定时间是多少(当然是窄带下)
3.有没有考虑PLL在传数时由牵引力(就是锁相环会把长1或长0拉回来)
4.考虑解调时的处理了吗
......

楼主应该先这样试一下
1.先准备两块单片机试验板,把串口在有线下调好(一台收,另一台发)
2.再次确认发数据包的板发射20帧数据都可以被完整接收(在有线环境下)
3.去掉串口连线,用一只100p的电容连接两个串口(电容的两端各接5m软导线)
4.通过调试信令格式让你的数据不误码
这样就前进了一大步,知道大概什么样的数据格式可以传,大概知道为什么有时候传不好

然后再:

搞一个FSK的调制解调器芯片,接好后再作以上试验,理解为什么随便怎样都好用多了

然后再:

搞一个4电平的调制解调器,接好再作试验,理解为什么又不好用了,但通过调试硬件滤波器就可用了

然后找一个无线通道,再作以上试验......


总知,要少走弯路就要少激动,要脚踏实地的了解尽可能多的细节在有自己的想法

以上试验都通过以后,离数字对讲机的原理还有十万八千里的距离,但是一般的无线数传就可以了,要知道有很多伪专家拿异步串口直接捅到射频通道里,通不了就说人家的通道不好,这类人我见多了.

ct_dev

楼上真激动啊,呵呵.
本人只是抛砖引玉,网上抄了点东西而已,你教训了这么一大通,感觉很搞笑,不知道是谁在激动.
用NRF905做过结点100多个的小产品,以PC为中心的轮询结构,8ms一个会话.用了nrf905就根本不考虑什么FSK之类了,没你说的要求那么专业.无线通讯部分用NRF905之类的芯片后,主要要做的就是语音数字化.

zbjzxc

记号~~

yangyi

有些人本是好心,但说话方式有问题,说出的话让人听着难受.ibmx311 估计就是这样的人,否则他也不会提出改进的意见和建议了.

ibmx311

是的,我经常说话过于刺激,我今后尽量注意.其实我参与过这东西的几次技术论证,面对很多与会专家我也是这样说的.我主要是着急,人家国外技术很成熟了,我们还在不断论证.前些日子国内制定了一个时间表,要在一段时间内开始淘汰模拟对讲机,结果当即遭到无情反对,因为大批国内工厂都没准备好,一旦数字化95%的工厂将受到冲击.其实国内人才大把,懂这东西的人很多,但没有国家支持是不能搞的.我们总是要等人家完全普及了才花高价买人家的过时技术,这就是目前的现状.

国内工厂的素质不敢恭维,我到过深圳关外的两个厂,规模挺大,出货量蛮高,但是厂里没有原理图,也没人懂,就有贴片机不断地干活,生产线上忙碌的组装,用超简单仪器简单看一眼就包装了,绝没有老板考虑一下是否可以改进,这就是急功近利.我们还不敢不服,因为人家这么干的都赚钱了,我们貌似懂技术,可是是一群穷光蛋.

但技术就是技术,不能来虚的.

bingo888

大环境如此，楼上的仁兄还是忍了吧。这不单单是技术上的问题。

damoplus

小灵通也是数字的吧？是不是也可以当对讲使用啊?

xiaoxu191

如果楼主是想利用NRF905这类短距离无线数传芯片加上模数转换，应该能够DIY出来一个实验系统。一个典型的例子是nRF的2.4G CD音质的无线传输芯片nRF24Z1，4Mbps RF link。
评估一下语音数据量：
单声道22KHz采样16bit的PCM格式语音，码率达到22k/s * 16b = 352kbps，PCM格式编解码比较简单
如果降低为8KHz采样16bit的PCM格式语音，在话音频带够用了，码率为128kbps
单声道8KHz采样的ADPCM格式语音，使用在现行的数字无绳电话中，码率为32kbps
AVR单片机应该是可以处理低采样率的语音数据，请参考AVR的一些应用笔记，讲到语音数字化和ADPCM。而无线模块的数据传输能力，你若做过nRF905，可自行评估。

重要的差别是：对讲机能够达到的通讯距离号称有几公里甚至几十公里。这一点ISM频段无能为力，即使不遵守ISM频段的发射功率的规定，也难做出PA来。

如果只是想玩一玩数字对讲机，可以到淘宝上买一套双手机的数字无绳电话，两个手机之间可以通话的那种，通话效果比对讲机要清楚。

fernando

挺有兴趣的

xtaens

mark ,也想做一个对讲机

sl961102

怎么没动静了，感兴趣。

ltchen

http://www.indusic.com/Article_view.asp?type=产品介绍&id=48

有人用過嗎?不知效果如何.

yoko

mark

westssd

MARK

sio2

呵呵，我们都是爱国重实业的，电子技术本身就是实业的组成部分。但我们能看到的到处都是浮躁！本来已经有起色的国产家电行业都纷纷转向房地产，越来越多的人都把眼光投向投机！可悲！但我们只能随波逐流、拭目以待。无奈！

mcu_mouse

MARK

dowelldram

很晚了，MARK一下

netport

请加无线电设备制作群  5389363  注明 来自ouravr

ledatou

10楼是个人才啊！！！好好向楼上的大神学习！

HYLG

回复【14楼】ibmx311
是的,我经常说话过于刺激,我今后尽量注意.其实我参与过这东西的几次技术论证,面对很多与会专家我也是这样说的.我主要是着急,人家国外技术很成熟了,我们还在不断论证.前些日子国内制定了一个时间表,要在一段时间内开始淘汰模拟对讲机,结果当即遭到无情反对,因为大批国内工厂都没准备好,一旦数字化95%的工厂将受到冲击.其实国内人才大把,懂这东西的人很多,但没有国家支持是不能搞的.我们总是要等人家完全普及了才花高价买人家的过时技术,这就是目前的现状.
国内工厂的素质不敢恭维,我到过深圳关外的两个厂,规模挺大,出货量蛮高,但是厂里没有原理图,也没人懂,就有贴片机不断地干活,生产线上忙碌的组装,用超简单仪器简单看一眼就包装了,绝没有老板考虑一下是否可以改进,这就是急功近利.我们还不敢不服,因为人家这么干的都赚钱了,我们貌似懂技术,可是是一群穷光蛋.
但技术就是技术,不能来虚的.
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顶ibmx311.
感觉人一辈子能干好一件事也是很不容易的。

511866308

mark

zplmcu

MARK