CN103761972A - 一种短波通信数字话音发送接收装置及传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种短波通信数字话音发送接收装置，发送时，音频送到控制处理模块，经A/D后送给声码器编码，编码后的数字音频送往数据发送模块以ARQ数传方式发送；声码器编码后的数据通过SPI接口送给语音管理模块进行存储，可以调出存储的发送话音声码器编码后数据，送往音频接收设备进行回放；接收时，由数据接收模块接收的待解码的数据一路通过SPI接口模块送给语音管理模块存储，一路经声码解码后经音频D/A还原成模拟音频，送往音频接收设备，可以调出存储的接收话音待解码数据，送往音频接收设备进行回放；本发明还公开了一种短波通信数字话音传输方法。本发明解决了传统短波通信数字话音质量不高的问题并可进行话音的回放控制。

Description

一种短波通信数字话音发送接收装置及传输方法

技术领域

本发明涉及短波通信领域，尤其涉及一种短波通信数字话音发送接收装置及传输方法。

背景技术

在短波通信中，信号经过电离层传播之后，接收端信号振幅随机起伏变化，称为“衰落”。信号场强的快速随机变化称为快衰落，持续时间仅几分之一秒到数十秒。信号场强的缓慢随机变化称为慢衰落。持续时间比较长，可达几分钟甚至几小时。造成信号衰落的主要原因有多径干涉，极化变动，电离层吸收变化和电离层运动等。

慢衰落主要是由于电离层D层吸收变化所引起的。它是由电离层电子密度及高度的变化有关。这种慢衰落的持续时间从数分钟到几小时不等。日变化、季节变化均属于慢衰落。吸收衰落对整个短波频段会产生相同的影响。在电离层没有其它骚扰的情况下，衰落深度可达平均值以下10dB。

快衰落主要是由于极化衰落和多径传播所引起的。快衰落信号的幅度有的服从瑞利分布，有的服从对数正态分布。如前文所述，由于电离层呈现出垂直分层结构特性，并且电离层的密度与高度随机变化，导致经过不同传播路径到达接收端的信号不能保持稳定的相位差，不稳定的相位差会造成信号幅度的快衰落。这种衰落主要是由于不同路径信号的干涉所造成的，因此，一般也称其为“干涉衰落″。干涉衰落具有明显的频率选择性。并且由于短波信道的均方根时延扩展一般较大，因此相关带宽较小。从较短的观察周期来看，信号的幅度衰落服从瑞利分布。在进行短波信道仿真的时候，一般认为信道为瑞利衰落信道。信号衰落时，信号场强变化高达30dB，有时可达60～80dBtll。衰落时，接收端信噪比恶化，***误码率升高，给短波通信带来很大的影响。

短波信道还存在极化衰落。由于地磁场干扰，经电离层传播的平面极化波会***为两个椭圆极化波。当电离层的电子密度随机起伏时，每个椭圆极化波的椭圆主轴方向也随改变，在接收天线上的感应电势产生随机起伏。极化衰落也属于快衰落。一般占全部衰落的10％～15％左右。

正是由于短波信道是一个多径衰落信道，具有严重的时变色散性，为了降低对信噪比的要求，短波通信中一般采用600bps低编码速率声码话通信，但是低速率声码话的话音质量始终不令人满意。

发明内容

为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种短波通信数字话音发送接收装置及传输方法，以解决传统短波通信数字话音质量不高的问题并可进行话音的回放控制。

为实现上述目的，本发明采取如下技术方案：

一种短波通信数字话音发送装置，该装置包括音频发送设备、控制处理模块、语音管理模块和音频接收设备；所述控制处理模块包括音频A/D模块、声码编码器、数据发送模块、声码解码器、SPI接口模块和音频D/A模块；

所述音频发送设备将音频模拟信号发送音频A/D模块，所述音频A/D模块对接受的音频模拟信号进行模数转换后，将获得的音频数字信号发送给声码编码器，所述声码编码器对接收到的音频数字信号进行编码后发送给数据发送模块，同时通过SPI接口模块发送给语音管理模块；所述数据发送模块将编码后的音频数字信号以ARQ数传方式进行发送；所述语音管理模块对接收到的编码后的音频数字信号进行存储，并将存储的音频数字信号通过SPI接口模块发送给声码解码器，所述声码解码器对接收到的音频数字信号进行解码，并发送给音频D/A模块，所述音频D/A模块对解码后的音频数字信号进行数模转换，并将获得的音频模拟信号发送给音频接收设备进行音频回放。

更进一步的，声码编码器和声码解码器采用高编码速率声码器进行编码，高编码速率声码器采用大于600bps速率声码器，比如2400bps声码器。

一种短波通信数字话音接收装置，该装置包括控制处理模块、语音管理模块和音频接收设备，所述控制处理模块包括数据接收模块、SPI接口模块、声码解码器和音频D/A模块；

所述数据接收模块将接收到的音频数字信号发送给声码解码器，还通过SPI接口模块发送给语音管理模块；所述语音管理模块将接收到的音频数字信号进行存储，并将存储的音频数字信号发送给声码解码器；所述声码解码器对接收到的音频数字信号进行解码后发给音频D/A模块，所述音频D/A模块将解码后的音频数字信号进行数模转换后发送给音频接收设备。

更进一步的，声码解码器采用高速率声码器进行解码，高编码速率声码器采用大于600bps速率声码器，比如2400bps声码器。

一种短波通信数字话音控制传输方法，包括如下步骤：

发送端：

（1）初始状态；

（2）判断是否需要发送音频模拟信号，若是，跳入步骤（3），否则，跳入步骤（6）；

（3）对所要发送的音频模拟信号进行A/D采样，并将采样获得的音频数字信号进行声码编码；

（4）将编码后的音频数字信号进行存储；

（5）将编码后的音频数字信号进行协议组帧，将协议组帧后的话音数据以ARQ数传方式发送；

（6）判断是否需要将存储的音频数字信号进行发送，若是，对存储的音频数字信号进行协议组帧后以ARQ数传方式发送；否则跳入步骤（7）；

（7）判断是否需要对存储的音频数字信号进行音频回放，若是，将存储的音频数字信号进行解码、D/A转换后还原成音频模拟信号，送往音频接收设备进行音频回放；否则返回步骤（1）初始状态；

（8）结束；

接收端：

（1）初始状态；

（2）判断需要对存储的待解码音频数字信号进行音频回放，若是，跳入步骤（6）；否则跳入步骤（3）

（3）判断是否收到ARQ数传方式传送的话音数据，若是，跳入步骤（4）；否则返回初始状态；

（4）将接受到的话音数据进行解析获得待解码音频数字信号；

（5）将待解码音频数字信号进行存储；

（6）将待解码音频数字信号进行解码，并通过D/A转换还原成音频模拟信号，然后送往音频接收设备进行音频播放；

（7）结束。

有益效果：（1）本发明应用到短波电台的数字话音控制与传输，由于采用了高编码速率声码，和传统短波通信采用的低速率的声码相比，话音自然度提高；（2）本发明由于采用了ARQ数传方式进行数字话音传输，提高了话音的可通率；（3）本发明提供的话音的回放功能提升了用户体验。

附图说明

图1为本发明提供的一种短波通信数字话音发送装置结构图。

图2为本发明提供的一种短波通信数字话音接收装置结构图。

图3为本发明提供的一种短波通信数字话音发送方法流程图。

图4为本发明提供的一种短波通信数字话音接收方法流程图。

图5为本发明提供的声音回放界面。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1所示，本发明提供的一种短波通信数字话音发送装置，该装置包括音频发送设备、控制处理模块、语音管理模块和音频接收设备；所述控制处理模块包括音频A/D模块、声码编码器、数据发送模块、声码解码器、SPI接口模块和音频D/A模块；

所述音频发送设备将音频模拟信号发送音频A/D模块，所述音频A/D模块对接受的音频模拟信号进行模数转换后，将获得的音频数字信号发送给声码编码器，所述声码编码器对接收到的音频数字信号进行编码后发送给数据发送模块，同时通过SPI接口模块发送给语音管理模块；所述数据发送模块将编码后的音频数字信号以ARQ数传方式进行发送；所述语音管理模块对接收到的编码后的音频数字信号进行存储，并将存储的音频数字信号通过SPI接口模块发送给声码解码器，所述声码解码器对接收到的音频数字信号进行解码，并发送给音频D/A模块，所述音频D/A模块对解码后的音频数字信号进行数模转换，并将获得的音频模拟信号发送给音频接收设备进行音频回放。

发送话音时，音频发送设备的音频通过音频接口送到控制处理模块，经音频A/D后送给高编码速率声码器进行编码，比如2400bps声码器，编码后的数字音频送往数据发送模块以ARQ数传方式发送。声码器编码后的数据通过SPI接口送给语音管理模块进行存储，可以调出存储的发送话音声码器编码后数据，经过声码解码，音频D/A变换后，送往音频接收设备进行回放，声音回放的界面如图5所示，左边横条为发送话音的指示。

本发明提供的一种短波通信数字话音接收装置，该装置包括控制处理模块、语音管理模块和音频接收设备，所述控制处理模块包括数据接收模块、SPI接口模块、声码解码器和音频D/A模块；

所述数据接收模块将接收到的音频数字信号发送给声码解码器，还通过SPI接口模块发送给语音管理模块；所述语音管理模块将接收到的音频数字信号进行存储，并将存储的音频数字信号发送给声码解码器；所述声码解码器对接收到的音频数字信号进行解码后发给音频D/A模块，所述音频D/A模块将解码后的音频数字信号进行数模转换后发送给音频接收设备。

接收话音时，由数据接收模块接收的待解码的数据一路通过SPI接口模块送给语音管理模块存储，一路经声码解码后经音频D/A还原成模拟音频，送往音频接收设备。可以调出存储的接收话音待解码数据，通过声码解码，音频D/A变换后，送往音频接收设备进行回放，声音回放的界面如图5所示，右边横条为接收话音的指示。

本发明提供的一种短波通信数字话音控制传输方法，包括如下步骤：

如图3所示，短波通信数字话音发送装置话音发送时：

（1）初始状态；

（2）判断是否需要发送音频模拟信号，若是，跳入步骤（3），否则，跳入步骤（6）；

（3）对所要发送的音频模拟信号进行A/D采样，并将采样获得的音频数字信号进行声码编码；

（4）将编码后的音频数字信号进行存储；

（5）将编码后的音频数字信号进行协议组帧，将协议组帧后的话音数据以ARQ数传方式发送；

（6）判断是否需要将存储的音频数字信号进行发送，若是，对存储的音频数字信号进行协议组帧后以ARQ数传方式发送；否则跳入步骤（7）；

（7）判断是否需要对存储的音频数字信号进行音频回放，若是，将存储的音频数字信号进行解码、D/A转换后还原成音频模拟信号，送往音频接收设备进行音频回放；否则返回步骤（1）初始状态；

（8）结束；

如图4所示，短波通信数字话音发送装置话音接收时：

（1）初始状态；

（2）判断需要对存储的待解码音频数字信号进行音频回放，若是，跳入步骤（6）；否则跳入步骤（3）

（3）判断是否收到ARQ数传方式传送的话音数据，若是，跳入步骤（4）；否则返回初始状态；

（4）将接受到的话音数据进行解析获得待解码音频数字信号；

（5）将待解码音频数字信号进行存储；

（6）将待解码音频数字信号进行解码，并通过D/A转换还原成音频模拟信号，然后送往音频接收设备进行音频播放；

（7）结束。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种短波通信数字话音发送装置，其特征在于：该装置包括音频发送设备、控制处理模块、语音管理模块和音频接收设备；所述控制处理模块包括音频A/D模块、声码编码器、数据发送模块、声码解码器、SPI接口模块和音频D/A模块；

所述音频发送设备将音频模拟信号发送音频A/D模块，所述音频A/D模块对接受的音频模拟信号进行模数转换后，将获得的音频数字信号发送给声码编码器，所述声码编码器对接收到的音频数字信号进行编码后发送给数据发送模块，同时通过SPI接口模块发送给语音管理模块；所述数据发送模块将编码后的音频数字信号以ARQ数传方式进行发送；所述语音管理模块对接收到的编码后的音频数字信号进行存储，并将存储的音频数字信号通过SPI接口模块发送给声码解码器，所述声码解码器对接收到的音频数字信号进行解码，并发送给音频D/A模块，所述音频D/A模块对解码后的音频数字信号进行数模转换，并将获得的音频模拟信号发送给音频接收设备进行音频回放。

2.根据权利要求1所述的一种短波通信数字话音发送装置，其特征在于：所述声码编码器和声码解码器采用大于600bps速率声码器。

3.根据权利要求2所述的一种短波通信数字话音发送装置，其特征在于：所述声码编码器和声码解码器采用2400bps声码器。

4.一种短波通信数字话音接收装置，其特征在于：该装置包括控制处理模块、语音管理模块和音频接收设备，所述控制处理模块包括数据接收模块、SPI接口模块、声码解码器和音频D/A模块；

所述数据接收模块将接收到的音频数字信号发送给声码解码器，还通过SPI接口模块发送给语音管理模块；所述语音管理模块将接收到的音频数字信号进行存储，并将存储的音频数字信号发送给声码解码器；所述声码解码器对接收到的音频数字信号进行解码后发给音频D/A模块，所述音频D/A模块将解码后的音频数字信号进行数模转换后发送给音频接收设备。

5.根据权利要求4所述的一种短波通信数字话音接收装置，其特征在于：所述声码解码器采用大于600bps速率声码器。

6.根据权利要求5所述的一种短波通信数字话音接收装置，其特征在于：所述声码解码器采用2400bps声码器。

7.一种短波通信数字话音传输方法，其特征在于包括如下步骤：

发送端：

（1）初始状态；

（2）判断是否需要发送音频模拟信号，若是，跳入步骤（3），否则，跳入步骤（6）；

（3）对所要发送的音频模拟信号进行A/D采样，并将采样获得的音频数字信号进行声码编码；

（4）将编码后的音频数字信号进行存储；

（5）将编码后的音频数字信号进行协议组帧，将协议组帧后的话音数据以ARQ数传方式发送；

（6）判断是否需要将存储的音频数字信号进行发送，若是，对存储的音频数字信号进行协议组帧后以ARQ数传方式发送；否则跳入步骤（7）；

（7）判断是否需要对存储的音频数字信号进行音频回放，若是，将存储的音频数字信号进行解码、D/A转换后还原成音频模拟信号，送往音频接收设备进行音频回放；否则返回步骤（1）初始状态；

（8）结束；

接收端：

（1）初始状态；

（2）判断需要对存储的待解码音频数字信号进行音频回放，若是，跳入步骤（6）；否则跳入步骤（3）

（3）判断是否收到ARQ数传方式传送的话音数据，若是，跳入步骤（4）；否则返回初始状态；

（4）将接受到的话音数据进行解析获得待解码音频数字信号；

（5）将待解码音频数字信号进行存储；

（6）将待解码音频数字信号进行解码，并通过D/A转换还原成音频模拟信号，然后送往音频接收设备进行音频播放；

（7）结束。

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