数字对讲机学习应用

一、什么是数字对讲机

简而言之,数字对讲机就是将模拟语音信号进行数字化编码,然后进行传输通话的设备,相对模拟对讲机,数字对讲机具有抗干扰强、语音清晰、信道节约等优点。


数字对讲机

数字对讲机带宽:对讲机的带宽分未宽带(25KHZ)和窄带(12.5KHZ),对于模拟对讲机而言,带宽越大,带宽的载波调制幅度越大,因此音质越好,对于数字对讲机而言,因为采用数字化编码,不存在窄带宽的概念,一般一个数字信道占用的带宽在6.25KHZ

数字对讲机的调制方式有TDMA和FDMA,也就是所说的时分复用和频分复用两种,网上有很多概念参考,时分复用就是将同一频段的不同信号按照一定的时间间隔错开来进行发送,频分复用就是将将不同信号分成不同频段进行传输,目前数字对讲机TDMA方式用的最为普遍。

二、数字对讲机的协议有哪些

按照制式可以划分成P25、D-STAR、pDMR、DMR、TETRA,以上按照制式划分

•P25制式,采用TDMA,美军标准,一般不允许P25制式的出口到我国

•D-STAR,是ICOM公司创立的比较老的数字制式,在业余行业还在用,将近淘汰

•PDMR,采用FDMA方式,12.5K下只能传一个通道,且协议不统一,属于过渡标准,现在如果有卖PDMR协议的对讲机的,建议不要采购,属于淘汰产品,兼容性差

•DMR,采用TDMA,目前国内普及率最高的数字对讲制式

•TETRA,最新的基于TDMA的无线集群通信,类似于电话,被公安、铁路、交通灯大型企业采用

三、为什么需要采用数字对讲机

首先,数字对讲机能够节约信道,无线电管理委员会(简称无委会)划分的公共对讲机信道资源是有限的,在模拟对讲时代,即便是采用窄带12.5KHZ,对带宽也是很大的浪费,数字对讲机的带宽是信道6.25KHZ,并且TDMA方式下支持双通道全双工模式。

其次,兼容传统发射模式,载波发射那块,数字对讲机和模拟对讲机一样,一般的数字对讲中继台,都支持模拟中继模式。

然后,音频性能显著提高,主要体现在传输速率和噪声抑制方面。

最后,目前DMR数字对讲协议标准且开放,国内主流对讲机厂商均支持。

四、数字对讲机专有名词介绍

1、DMR(Digital Mobile Radio),协议标准《ETSI TS 102 361-1,2,3,4》,采用TDMA制式传输,信道间的间隔是12.5KHZ,4FSK调制,数据的传输速率是9.6KBPS。

之前提到过数字对讲机的信道带宽是6.25KHZ,其实是采用了TDMA制式的传输方式,在12.5KHZ的信道宽度上,DMR数字对讲机使用两个时隙进行传输,也就是能够同时收发两路数字对讲信号,因此换算下来,单路的数字信道带宽就是在6.25KHZ。

2、数字中继,中继台的收发频率和频谱跟模拟中继台一致,采用相同的功放器,区别在于编解码那一块,一般所说的数字中继台,都支持3种模式,数字、模拟、混合。

3、ID、组、时隙、色码,这些都是数字对讲机中的概念,其最终目的都是为了抗干扰和节约带宽。DMR数字对讲机的系统中,每一个对讲机和中继台都会分配一个ID,如果对讲机之间需要通话,需要将对应对讲机的ID编进同一组内,并且对进入组内的对讲机划分了时隙和色码,时隙包含两个,时隙1和时隙2,色码可以包含8种,只有当同一组内的对讲机时隙和色码都对应上,且收发频率都抑制的情况下,对讲机之间才能通信。

由此可见,相对与模拟对讲机,数字对讲在带宽上进行了最大的优化,有效避免了同频段信号的干扰。

4、对讲机亚音,亚音在模拟对讲时代就已经出现,其频率范围是67HZ~254.1HZ,目的是为了防止同频对讲机的干扰,对讲机的设置中,含有接收亚音和发射亚音的设置,接收亚音相当于带锁的门,发射亚音相当于钥匙,只有当发射亚音跟接收亚音匹配上以后,“门”才能被打开。

如果只有发射亚音,没有接收亚音,那么对讲机仍旧能够收到同频段的信号干扰,原因在于门上没装钥匙。

CTCSS/CDCSS,前者是模拟亚音,后者是数字亚音,数字亚音一般包含104组数位编码

DQTI/DQTN,数字亚音的细分,两种数字亚音在发射相位上相差90度,默认数字亚音是DQTI

5、RDAC,中继台诊断与控制软件,能够通过远程端口对中继台进行简单的监测和控制


RDAC控制台软件

6、信道守候,也叫做信道监听或信道等待,当带有守候信道的对讲机切换到其他信道通话时,守候信道频段的对讲机仍旧能够喊进来,并进行双向通话。

7、DTMF,双音多频,一个DTMF信号由两个频率的音频信号叠加而成,DTMF不光用在数字对讲领域,在通信领域也有广泛应用,例如以打10086为例,打过去以后,一般电话另外一端会提示按手机上的按钮进行对应的服务操作,这里就用到了DTMF功能,当我们手机按照指示按下数字以后,其实就是发送了一个DTMF信号给10086的基站。


DTMF表

DTMF在在数字对讲机中的应用在于同频选呼功能

五、数字对讲系统的应用

1、以我台目前在用的数字对讲系统为例,台内采购了两台海能达RD980数字对讲中继,以及若干欧标的AT510、AT518数字对讲机,对讲机和中继台均采用标准DMR数字对讲协议。


海能达RD980数字中继

两台RD980中继分别命名为“南施街中继”和“移动中继”,其中“南施街中继”安装在我台楼顶,作为覆盖苏州园区范围内的对讲中继使用,“移动中继”随转播车,可做小范围的中继覆盖,也可以和“南施街中继”进行绑定,以“南施街中继”作为主站,“移动中继”作为从站,覆盖苏州大市范围内的对讲通话。


对讲中继之间通话

2、将数字对讲接入台内演播室通话系统

我台台内通话矩阵支持DANTE数字音频传输协议,为了将数字对讲通话接入台内通话矩阵系统,首先需要将“南施街中继台”通话音频通过模拟转Dante的方式变成数字网络信号,然后经过一系列转换和跳线,进入我台业务网交换机,并被通话矩阵查询到数字音频设备。

RD980对讲机中继为多多芯口中支持时隙1音频的模拟输入和输出,两路模拟音频接入“模拟转Dante”盒子,然后将模拟音频转成Dante数字音频,再经过电转光,跳线至总控通话矩阵,当DMR数字对讲机工作在南施街中继模式时,可实现跟总台通话矩阵之间的双向通话。

3、外部GPIO端口远程控制

对讲机中继尾部多芯口带GPIO输入输出功能,系统内将四路GPIO输入转成网口,再经过跳线至办公网交换机,可以通过相应软件,实现远程控制对讲机中继站复位、高低功率切换,外部PTT长开,禁用中继站四大功能。


自制软件实现远端GPIO控制

RD980中继台的外部PTT功能默认是关闭状态,该功能主要用途是,当通话矩阵需要和对讲机实现长时间双向通话时才打开外部PTT,这样通话矩阵端喊到对讲机的声音会一直发过去;默认情况下关闭,是为了防止对讲机中继一直保持长发状态而影响天线使用寿命。

中继台的扩展连线
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