本發(fā)明屬于無線通信領(lǐng)域，具體涉及一種窄帶無線數(shù)字語(yǔ)音時(shí)分雙工對(duì)講系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，ISM頻段的遠(yuǎn)距離雙向無線語(yǔ)音對(duì)講由模擬語(yǔ)音方案占據(jù)市場(chǎng)主導(dǎo)地位，但是無線模擬語(yǔ)音方案頻率利用率低、功耗大、體積大，而且無線模擬語(yǔ)音技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)數(shù)傳功能，在實(shí)際應(yīng)用中往往需要傳遞除語(yǔ)音之外的數(shù)據(jù)信息。

當(dāng)前已有的雙向無線數(shù)字語(yǔ)音技術(shù)主要有無線寬帶語(yǔ)音（比如2.4G赫茲）和基于公網(wǎng)的無線語(yǔ)音技術(shù)兩種。

1. 無線寬帶語(yǔ)音載波頻率高（常用2.4G，5G等），最大的缺點(diǎn)就是通信距離短，繞射能力弱，信號(hào)容易被物體阻擋；

2.基于公網(wǎng)的無線語(yǔ)音技術(shù)固然可以解決通信距離問題，但是本身是基于公網(wǎng)的對(duì)講技術(shù)，在公網(wǎng)覆蓋不到的地方無法應(yīng)用，而且費(fèi)用高，需要持續(xù)付費(fèi)。而且公網(wǎng)系統(tǒng)復(fù)雜，響應(yīng)速度無法和ISM頻段的對(duì)講技術(shù)媲美。

上述語(yǔ)音技術(shù)都有固有的缺陷，限制了應(yīng)用場(chǎng)景，現(xiàn)在很多場(chǎng)合看不到無線語(yǔ)音的產(chǎn)品，比如樓宇對(duì)講，還是有線對(duì)講的天下。酒店、咖啡廳、飯店用的呼叫器只有單純的響鈴功能，不能對(duì)講，作用非常有限。電梯對(duì)講還是老舊的無線模擬對(duì)講技術(shù)。

1. 無線模擬對(duì)講需要雙頻點(diǎn)實(shí)現(xiàn)，一個(gè)頻點(diǎn)接收，一個(gè)頻點(diǎn)發(fā)送，頻率利用率低，持續(xù)發(fā)射導(dǎo)致功耗大；

2. 無線數(shù)字寬帶語(yǔ)音對(duì)講，載波頻率高，一般是2.4G，繞射能力差，通信距離短；

3.基于公網(wǎng)的無線對(duì)講技術(shù)，需要在有網(wǎng)絡(luò)覆蓋的區(qū)域才能使用，而且需要持續(xù)付費(fèi)，響應(yīng)速度慢。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種替換掉老舊的無線模擬語(yǔ)音對(duì)講技術(shù)，同時(shí)大大拓寬無線語(yǔ)音對(duì)講，特別是雙向語(yǔ)音對(duì)講的應(yīng)用市場(chǎng)，采用無線數(shù)字窄帶技術(shù)，采用低于1G赫茲的載波頻率，繞射能力強(qiáng)，通信距離遠(yuǎn)，沒有地域限制，使用不需要付費(fèi)，可實(shí)現(xiàn)雙向通信。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：一種窄帶無線數(shù)字語(yǔ)音時(shí)分雙工對(duì)講系統(tǒng)，包括一個(gè)雙向?qū)χv系統(tǒng)，該雙向?qū)χv系統(tǒng)均包括一個(gè)用于控制整個(gè)系統(tǒng)的CPU控制模塊、以及一個(gè)用于信號(hào)傳輸用的無線接收、發(fā)送模塊，該無線接收、發(fā)送模塊為對(duì)講系統(tǒng)外接或者嵌入于對(duì)講系統(tǒng)內(nèi)部；

還包括一個(gè)語(yǔ)音信號(hào)輸入端、一個(gè)語(yǔ)音信號(hào)輸出端、一個(gè)語(yǔ)音信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊和一塊控制主板，CPU控制模塊安裝于該控制主板上；

控制主板上還包括一個(gè)回聲消除模塊，用自適應(yīng)濾波器估計(jì)回聲信號(hào)，從麥克的被污染的語(yǔ)音信號(hào)中減去該估計(jì)的回聲信號(hào)，實(shí)現(xiàn)回聲消除；

一個(gè)語(yǔ)音編碼器，用于對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮編碼，并將編碼后的語(yǔ)音數(shù)據(jù)傳輸給空口協(xié)議層；

一個(gè)語(yǔ)音解碼器，用于對(duì)語(yǔ)音數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，空口協(xié)議層將語(yǔ)音數(shù)據(jù)傳輸給語(yǔ)音解碼器，語(yǔ)音解碼器解碼完成傳輸給語(yǔ)音信號(hào)輸出端；

一個(gè)控制邏輯層，負(fù)責(zé)和空口協(xié)議層交換數(shù)據(jù)，通過串口實(shí)現(xiàn)人機(jī)接口，接收來自串口的命令，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制和系統(tǒng)狀態(tài)顯示；

以及一個(gè)空口協(xié)議層，空中接口協(xié)議層為兩個(gè)或者多個(gè)平等的設(shè)備之間傳遞信息服務(wù)，空口協(xié)議層分為三層，物理層、數(shù)據(jù)鏈路層以及呼叫控制層；

控制邏輯層上設(shè)置有人機(jī)接口以及參考時(shí)鐘，參考時(shí)鐘是保證時(shí)隙對(duì)齊的基礎(chǔ)，綜合成本與精度的考慮。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，語(yǔ)音信號(hào)輸入端包括設(shè)置于每個(gè)對(duì)講系統(tǒng)內(nèi)的咪頭，而語(yǔ)音信號(hào)輸出端為設(shè)置在于每個(gè)對(duì)講系統(tǒng)內(nèi)的喇叭。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，語(yǔ)音信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊包括音頻DAC轉(zhuǎn)換電路以及音頻ADC轉(zhuǎn)換電路，音頻DAC轉(zhuǎn)換電路連接語(yǔ)音信號(hào)輸出端，而音頻ADC轉(zhuǎn)換電路連接語(yǔ)音信號(hào)輸入端，模擬信號(hào)經(jīng)過音頻ADC，變成數(shù)字語(yǔ)音信號(hào)，而音頻DAC轉(zhuǎn)換電路用于轉(zhuǎn)換成模擬語(yǔ)音信號(hào)驅(qū)動(dòng)喇叭。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，空口協(xié)議層連接無線接收和發(fā)送模塊，空中接口協(xié)議棧垂直劃分成控制面和用戶面，控制面處理控制信息和短數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，用戶面處理語(yǔ)音數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，采用單頻點(diǎn)的時(shí)分復(fù)用技術(shù)，把時(shí)隙劃分為接收時(shí)隙和發(fā)送時(shí)隙，進(jìn)行語(yǔ)音數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)雙向傳輸，從而實(shí)現(xiàn)雙向?qū)χv。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，語(yǔ)音雙向通話過程中，以發(fā)起呼叫方或者是接收呼叫方的時(shí)隙為基準(zhǔn)，對(duì)通信雙方的時(shí)隙進(jìn)行對(duì)齊。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，音頻ADC轉(zhuǎn)換電路的數(shù)字語(yǔ)音信號(hào)傳輸給回聲消除模塊，回聲消除后將其數(shù)字語(yǔ)音信號(hào)傳輸給語(yǔ)音編碼器進(jìn)行壓縮編碼，從而實(shí)現(xiàn)無線窄帶傳輸。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述參考時(shí)鐘用高精度的恒溫或者溫度補(bǔ)償晶體振蕩器。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述人機(jī)接口采用串口之外的任何總線或者用LCD加鍵盤。

本發(fā)明的有益效果是：1、本發(fā)明用單頻點(diǎn)，語(yǔ)音數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送在不同的時(shí)隙完成，相對(duì)無線模擬雙向?qū)χv的持續(xù)發(fā)射，發(fā)射功耗明顯變小，頻率利用率高；

2、采用無線數(shù)字窄帶技術(shù)，采用低于1G赫茲的載波頻率，繞射能力強(qiáng)，通信距離遠(yuǎn)；

3、沒有地域限，使用無需收費(fèi)，本身就是雙向通話。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明的整體系統(tǒng)方框圖；

圖2為空中接口協(xié)議棧

圖3為回聲消除模塊流程圖；

圖4為呼叫流程圖；

圖5為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)短數(shù)據(jù)發(fā)送流程圖；

圖6為點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)短數(shù)據(jù)發(fā)送流程圖；

圖7為語(yǔ)音幀時(shí)隙同步示意圖。

圖8為控制面幀結(jié)構(gòu)；

圖9為用戶面語(yǔ)音幀結(jié)構(gòu)；

圖10為用戶面特殊控制幀結(jié)構(gòu)。

具體實(shí)施方式

本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。

本說明書（包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖）中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個(gè)特征只是一系列等效或類似特征中的一個(gè)例子而已。

如圖1-10所示，包括一個(gè)雙向?qū)χv系統(tǒng)，該雙向?qū)χv系統(tǒng)均包括一個(gè)用于控制整個(gè)系統(tǒng)的CPU控制模塊、以及一個(gè)用于信號(hào)傳輸用的無線接收、發(fā)送模塊，該無線接收、發(fā)送模塊為對(duì)講系統(tǒng)外接或者嵌入于對(duì)講系統(tǒng)內(nèi)部；

還包括一個(gè)語(yǔ)音信號(hào)輸入端、一個(gè)語(yǔ)音信號(hào)輸出端、一個(gè)語(yǔ)音信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊和一塊控制主板，CPU控制模塊安裝于該控制主板上；

控制主板上還包括一個(gè)回聲消除模塊，用自適應(yīng)濾波器估計(jì)回聲信號(hào)，從麥克的被污染的語(yǔ)音信號(hào)中減去該估計(jì)的回聲信號(hào)，實(shí)現(xiàn)回聲消除；

一個(gè)語(yǔ)音編碼器，用于對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮編碼，并將編碼后的語(yǔ)音數(shù)據(jù)傳輸給空口協(xié)議層；

一個(gè)語(yǔ)音解碼器，用于對(duì)語(yǔ)音進(jìn)行解碼，空口協(xié)議層將語(yǔ)音數(shù)據(jù)傳輸給語(yǔ)音解碼器，語(yǔ)音解碼器解碼完成傳輸給語(yǔ)音信號(hào)輸出端；

一個(gè)控制邏輯層，負(fù)責(zé)和空口協(xié)議層交換數(shù)據(jù)，通過串口實(shí)現(xiàn)人機(jī)接口，接收來自串口的命令，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制和狀態(tài)顯示；

以及一個(gè)空口協(xié)議層，空中接口協(xié)議層為兩個(gè)或者多個(gè)平等的設(shè)備之間傳遞信息服務(wù)，空口協(xié)議層分為三層，物理層、數(shù)據(jù)鏈路層以及呼叫控制層，如圖2所示；

控制邏輯層上設(shè)置有人機(jī)接口以及參考時(shí)鐘，參考時(shí)鐘是保證時(shí)隙對(duì)齊的基礎(chǔ)，綜合成本與精度的考慮。

語(yǔ)音語(yǔ)音信號(hào)輸入端包括設(shè)置于每個(gè)對(duì)講系統(tǒng)內(nèi)的咪頭，而語(yǔ)音信號(hào)輸出端為設(shè)置在于每個(gè)對(duì)講系統(tǒng)內(nèi)的喇叭。

語(yǔ)音信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊包括音頻DAC轉(zhuǎn)換電路以及音頻ADC轉(zhuǎn)換電路，音頻DAC轉(zhuǎn)換電路連接語(yǔ)音信號(hào)輸出端，而音頻ADC轉(zhuǎn)換電路連接語(yǔ)音信號(hào)輸入端，模擬信號(hào)經(jīng)過音頻ADC，變成數(shù)字語(yǔ)音信號(hào)，而音頻DAC轉(zhuǎn)換電路用于轉(zhuǎn)換成模擬語(yǔ)音信號(hào)驅(qū)動(dòng)喇叭，空口協(xié)議層雙向連接無線接收和發(fā)送模塊，空中接口協(xié)議棧垂直劃分成控制面和用戶面，控制面處理控制信息和短數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，用戶面處理語(yǔ)音數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。

音頻ADC轉(zhuǎn)換電路的數(shù)字語(yǔ)音信號(hào)傳輸給回聲消除模塊，回聲消除后將其數(shù)字語(yǔ)音信號(hào)傳輸給語(yǔ)音編碼器。

參考時(shí)鐘用高精度的溫度補(bǔ)償晶體振蕩器TCXO，人機(jī)接口采用串口之外的任何總線或者用LCD加鍵盤。

CPU控制模塊是整個(gè)系統(tǒng)的核心，它完成回聲消除、語(yǔ)音編碼、語(yǔ)音解碼、空口協(xié)議、邏輯控制等核心功能。

系統(tǒng)最核心的功能是語(yǔ)音通話功能，當(dāng)本地設(shè)備和遠(yuǎn)端設(shè)備呼叫建立以后，對(duì)每個(gè)設(shè)備來說，都是發(fā)送時(shí)隙和接收時(shí)隙依次交替，本地的發(fā)送時(shí)隙是遠(yuǎn)端的接收時(shí)隙，反之亦然。

發(fā)送時(shí)隙時(shí)，咪頭的模擬信號(hào)經(jīng)過音頻ADC，變成數(shù)字語(yǔ)音信號(hào)，由CPU進(jìn)行回聲消除處理，去掉咪頭采集到的喇叭發(fā)出的聲音信號(hào)，再由CPU進(jìn)行語(yǔ)音編碼，對(duì)語(yǔ)音數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮處理，經(jīng)過空口協(xié)議層打包成語(yǔ)音數(shù)據(jù)幀，通過無線發(fā)送模塊發(fā)送。

接收時(shí)隙時(shí)，無線接收模塊接收到的數(shù)據(jù)，首先由空口協(xié)議層解包，送給語(yǔ)音解碼模塊進(jìn)行解壓縮，還原成原始語(yǔ)音數(shù)字信號(hào)，再由音頻DAC轉(zhuǎn)換成模擬語(yǔ)音信號(hào)驅(qū)動(dòng)喇叭。

控制邏輯層和空口協(xié)議層交換數(shù)據(jù)，通過串口實(shí)現(xiàn)人機(jī)接口，接收來自串口的命令，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制，比如發(fā)起呼叫，接收呼叫，參數(shù)設(shè)置，使能或者禁止音頻DAC、ADC，并給其提供時(shí)鐘源，控制無線接收和發(fā)送模塊的工作狀態(tài)。同時(shí)，通過串口顯示狀態(tài)信息。

參考時(shí)鐘的精度對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行至關(guān)重要，它通過控制邏輯層給空口協(xié)議層提供時(shí)鐘基準(zhǔn)，是發(fā)送時(shí)隙和接收時(shí)隙對(duì)齊的基礎(chǔ)。

人說話的聲音頻率一般小于3400HZ，所以8KHZ的采樣率對(duì)于對(duì)講系統(tǒng)來說，已經(jīng)足夠了?；趯?duì)講的應(yīng)用一般采用16BIT精度的AD轉(zhuǎn)換，一個(gè)采樣點(diǎn)兩個(gè)字節(jié)。如果原始數(shù)字語(yǔ)音在信道上傳輸?shù)脑?，碼率是8K×16，也就是128K bits/s，再考慮到是雙向?qū)χv，實(shí)際需要的空中（OTA: over the air）碼率大于256K bits/s（至少還需要傳輸幀同步信息、前導(dǎo)碼等），這么高的傳輸速率在窄帶無線系統(tǒng)上是難以實(shí)現(xiàn)的，需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮處理。

語(yǔ)音編碼主要分為時(shí)域波形編碼和參數(shù)編碼。波形編碼音質(zhì)好，但是壓縮率低，不適合窄帶無線傳輸，有代表性的是國(guó)際電信聯(lián)盟的G.711，碼率是64K bits/s；參數(shù)編碼原理是提取語(yǔ)音的參數(shù)模型，解碼時(shí)根據(jù)參數(shù)來合成語(yǔ)音?，F(xiàn)在基于線性預(yù)測(cè)（LPC）的參數(shù)編碼的發(fā)展越來越成熟，涌現(xiàn)出了很多音質(zhì)好，碼率低的聲碼器，這里采用SPEEX，SPEEX是開源軟件，包括聲碼器和回聲消除算法，而且沒有版權(quán)的問題。SPEEX聲碼器有多種碼率可以選擇，我們選用最低的碼率5.95K bits/s。采樣率是8K，每采集20毫秒的數(shù)據(jù)為一幀，也就是160個(gè)采樣點(diǎn)為一幀，編碼后，每幀壓縮為119bit，每秒總共50幀。

回聲，就是自己說的話又被自己聽到，是遠(yuǎn)端設(shè)備的揚(yáng)聲器的聲音又重新回到麥克風(fēng)引起的?；芈曄櫭剂x就是消除回聲，這樣自己就不會(huì)聽到自己的聲音?；芈曄覀儾捎肧PEEX開源軟件?；芈曄幕舅枷胧菢?gòu)造一個(gè)自適應(yīng)濾波器，用該自適應(yīng)濾波器估計(jì)回聲信號(hào)，從麥克的被污染的語(yǔ)音信號(hào)中減去該估計(jì)的回聲信號(hào)，實(shí)現(xiàn)回聲消除，如圖3所示。

d(n)是麥克采集的信號(hào)，是本地實(shí)際語(yǔ)音信號(hào)v(n)和實(shí)際回聲信號(hào)y(n)的和，h(n)是實(shí)際回聲路徑的沖激響應(yīng)。(n)是估計(jì)的回聲路徑?jīng)_激響應(yīng)，(n)是估計(jì)的回聲信號(hào)，d(n)減去(n)得到實(shí)際語(yǔ)音信號(hào)v(n)的估計(jì)值e(n)。

所以回聲消除模塊的輸入是接收的遠(yuǎn)端的語(yǔ)音信號(hào)x(n)和麥克采集的信號(hào)d(n)，輸出是本地實(shí)際語(yǔ)音信號(hào)v(n)的估計(jì)值e(n)，然后e(n)將進(jìn)行語(yǔ)音編碼，傳給遠(yuǎn)端，驅(qū)動(dòng)遠(yuǎn)端揚(yáng)聲器。

空中接口協(xié)議為兩個(gè)或者多個(gè)平等的設(shè)備之間傳遞信息服務(wù)（多個(gè)設(shè)備之間傳遞信息僅限于廣播短數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)），所謂平等的設(shè)備，是由于沒有基站，不存在上行傳輸和下行傳輸，設(shè)備擁有的邏輯功能和權(quán)限都是一樣的。空口協(xié)議分為三層：物理層（L1）、數(shù)據(jù)鏈路層（L2）、呼叫控制層（L3），如圖2所示。

1. L1 物理層

物理層是空中接口的最底層，比特流在此信道上直接傳輸。系統(tǒng)工作在433M赫茲ISM頻段，數(shù)字調(diào)制采用GMSK，它有好的功率頻譜特性和抗噪聲性能，帶外輻射小，頻帶利用率高?？罩写a率采用20K bit/s。物理層主要有如下功能：

a)物理信道比特流的調(diào)制解調(diào)；

b)射頻發(fā)射和接收切換；

c)符號(hào)同步。

2. L2數(shù)據(jù)鏈路層

數(shù)據(jù)鏈路層分為媒體接入控制（MAC）子層和邏輯鏈路控制（LLC）子層。

媒體接入控制（MAC）子層

A. MAC子層主要是無線信道的接入，主要功能如下：

a)幀同步；

b)邏輯信道分配；

c)MAC地址管理（不同設(shè)備僅用三字節(jié)長(zhǎng)的MAC地址唯一確定）；

d)加擾和解擾；

e)錯(cuò)誤檢測(cè)。

在MAC層實(shí)現(xiàn)用戶面和控制面的分離，用戶面和控制面的幀結(jié)構(gòu)也有所區(qū)別。

l 控制面幀結(jié)構(gòu)

控制面的幀同步是五個(gè)字節(jié)長(zhǎng)度，為了節(jié)省帶寬，目的設(shè)備的MAC地址信息也在幀同步信息中，所以必須保證幀同步信息的唯一性，也就是不同設(shè)備的控制面幀同步信號(hào)是完全不同的。MAC地址0x000000被保留用做公共信道，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的信息傳輸。

幀同步由三字節(jié)的MAC地址做8b10b編碼，得到30比特，再和10個(gè)比特的固定序列“b1010101010”，組合成40比特，也就是五個(gè)字節(jié)的幀同步信息。

幀結(jié)構(gòu)比用戶面的幀結(jié)構(gòu)多了16bit的校驗(yàn)信息，因?yàn)榭刂泼娴膸仨毐ＷC數(shù)據(jù)的完整性，而且，幀長(zhǎng)是變化的，也就是數(shù)據(jù)段的長(zhǎng)度不是固定的，幀結(jié)構(gòu)如圖8所示。

l 用戶面幀結(jié)構(gòu)

用戶面幀結(jié)構(gòu)用戶面主要用來傳輸語(yǔ)音數(shù)據(jù)，語(yǔ)音業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)沒有校驗(yàn)信息，因?yàn)?，在?shí)時(shí)傳輸場(chǎng)景，語(yǔ)音數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)可以不要求信息的100%正確。幀同步也只有三個(gè)字節(jié)，比控制面的幀同步少兩個(gè)字節(jié)，語(yǔ)音業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)是基于連接的同步傳輸，同步信息由發(fā)起呼叫方傳送，建立連接后，對(duì)接收端來說，語(yǔ)音幀到來的時(shí)間是可以預(yù)測(cè)的（以比特?cái)?shù)度量，通過實(shí)驗(yàn)來測(cè)定），只需要在特定的時(shí)間段搜索同步信號(hào)，因此，較短的幀同步信號(hào)也不會(huì)導(dǎo)致幀同步的誤判，同時(shí)，由于語(yǔ)音數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)是基于連接的傳輸，沒有控制面的幀同步信號(hào)的唯一性要求。當(dāng)然，這么做的目的都是為了節(jié)省無線帶寬。

幀同步由MAC地址和部分語(yǔ)音數(shù)據(jù)生成，由三字節(jié)的MAC地址和一個(gè)字節(jié)的語(yǔ)音數(shù)據(jù)組成兩個(gè)uint16_t類型的數(shù)，異或，得到一個(gè)新的uint16_t類型的數(shù)，再做8b10b編碼，目的是做DC平衡（DC balance），同時(shí)保持較小的游程長(zhǎng)度（run length），得到20比特的新數(shù)后。再和4比特的“0101”組成24比特，也就是3個(gè)字節(jié)的幀同步信號(hào)，用”SYNC”表示?！盨YNC”按位取反后用””表示。由于幀同步信號(hào)包含語(yǔ)音信息，所以，每一幀的幀同步長(zhǎng)度固定，但是內(nèi)容都是變化的，一個(gè)時(shí)隙持續(xù)10毫秒，接收時(shí)隙和發(fā)送時(shí)隙依次交替。

幀同步為”SYNC”時(shí)，該幀為語(yǔ)音幀，如圖9所示，幀同步為””時(shí)，該幀為特殊的控制幀，如圖10所示，用于實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音通話時(shí)的基本系統(tǒng)控制，比如結(jié)束呼叫。該特殊的控制幀的長(zhǎng)度等于語(yǔ)音幀的長(zhǎng)度，不夠用二進(jìn)制“b0101”補(bǔ)齊。

語(yǔ)音數(shù)據(jù)部分的長(zhǎng)度由聲碼器決定，這里是119比特，整個(gè)幀長(zhǎng)是固定的175比特，每秒50幀，需要的碼率是8.75K bit/s，考慮到是時(shí)分復(fù)用的雙向通信，接收時(shí)隙和發(fā)送時(shí)隙依次交替，碼率增加一倍，也就是17.5K bit/s。射頻的接收和發(fā)送切換需要近1毫秒的時(shí)間，所以最終空中碼率（OTA碼率）定為20K bit/s。

B. 邏輯鏈路控制（LLC）子層

LLC子層位于MAC子層之上，主要為設(shè)備間建立點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的邏輯連接，LLC子層的主要功能如下：

a)處理邏輯連接；

b)重發(fā)機(jī)制；

c)錯(cuò)誤檢測(cè)；

d)接收數(shù)據(jù)響應(yīng)。

3. L3 呼叫控制層

呼叫控制層完成呼叫控制功能（包括發(fā)起呼叫、接收呼叫、拒絕呼叫），短數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)（支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)，點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)），以及附加業(yè)務(wù)功能。

呼叫流程

各個(gè)設(shè)備的功能和權(quán)限都是一樣的，空閑時(shí)都處于接收狀態(tài)，使用者通過人機(jī)接口（串口）發(fā)起各種控制。假設(shè)A為發(fā)起呼叫方，B為接收呼叫方，基本流程：A發(fā)出呼叫請(qǐng)求命令“Call req”，B收到請(qǐng)求，B發(fā)送“online”消息給A，表示B在線，同時(shí)，B開始響鈴，使用者聽到鈴聲，通過人機(jī)接口發(fā)出接收呼叫命令“ACCEPT”，A收到ACCEPT，通話連接建立，開始通話,由發(fā)起呼叫方A首先發(fā)起語(yǔ)音幀“Audio frame”，B同樣以語(yǔ)音幀響應(yīng)，循環(huán)往復(fù)，直到A或者B發(fā)出結(jié)束命令“End”，如果A發(fā)送的某一幀B沒收到，B的相應(yīng)幀也不會(huì)發(fā)送給A，如圖4所示。

點(diǎn)對(duì)點(diǎn)短數(shù)據(jù)發(fā)送流程

數(shù)據(jù)由A發(fā)往B，B收到后會(huì)回復(fù)“ACK”表示收到數(shù)據(jù)正確，如果收到數(shù)據(jù)校驗(yàn)錯(cuò)誤則回復(fù)“NACK”，如圖5所示。

點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)短數(shù)據(jù)發(fā)送流程

點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)短數(shù)據(jù)發(fā)送實(shí)際上就是通過公共地址廣播數(shù)據(jù)，沒有“ACK”確認(rèn)包，如圖6所示。

語(yǔ)音幀時(shí)隙同步

假設(shè)有兩個(gè)設(shè)備，分別是A和B，由A發(fā)起呼叫。呼叫連接建立以后，不管是A還是B，發(fā)送時(shí)隙和接收時(shí)隙都是依次交替，一個(gè)時(shí)隙的時(shí)間是10毫秒，A的發(fā)送時(shí)隙就是B的接收時(shí)隙，反之亦然。一個(gè)時(shí)隙發(fā)送一個(gè)語(yǔ)音幀，幀長(zhǎng)是175比特，空中碼率是20Kbit/s，所以一個(gè)幀的時(shí)間長(zhǎng)度是8.75毫秒，還有1.25毫秒作為射頻收發(fā)切換時(shí)間。如圖7所示，圖中A和B的F1到F6時(shí)隙時(shí)間都是對(duì)齊的。

整個(gè)呼叫過程中，以發(fā)起呼叫方也就是A的發(fā)送時(shí)隙為基準(zhǔn)。A的發(fā)送時(shí)隙是A以自身的參考時(shí)鐘為基礎(chǔ)，主動(dòng)發(fā)出的。A每間隔20毫秒發(fā)送一幀，而不管B能否收到。A每發(fā)完一幀數(shù)據(jù)，馬上切換到接收模式，不管是否A收到數(shù)據(jù)，接收時(shí)隙時(shí)間到，馬上進(jìn)入發(fā)送時(shí)隙，發(fā)送下一幀。

被呼叫方B只有收到一個(gè)完整的語(yǔ)音幀，才能觸發(fā)發(fā)送模式，發(fā)完一幀，馬上進(jìn)入接收模式，如此循環(huán)往復(fù)。如圖7所示，如果在F3時(shí)隙，B沒有收到A發(fā)送的語(yǔ)音幀，F(xiàn)3將不是一個(gè)有效的接收時(shí)隙，從而不會(huì)啟動(dòng)F4發(fā)送時(shí)隙，也就是F4不會(huì)發(fā)送，F(xiàn)4時(shí)隙也處于接收狀態(tài)，直到收到來自A的一個(gè)完整的語(yǔ)音幀，才會(huì)觸發(fā)下一個(gè)發(fā)送時(shí)隙。

參考時(shí)鐘是保證時(shí)隙對(duì)齊的基礎(chǔ)，綜合成本與精度的考慮量，參考時(shí)鐘用2PPM的高精度溫度補(bǔ)償晶體振蕩器TCXO，每經(jīng)過2.78小時(shí)，參考時(shí)鐘有20ms的誤差，這樣時(shí)鐘較快的一方需要丟棄掉一個(gè)語(yǔ)音幀，從而和參考時(shí)鐘較慢的一方保持同步，因此短暫時(shí)間內(nèi)，對(duì)通話音質(zhì)會(huì)有一定損傷（只有時(shí)鐘較慢一方的音質(zhì)受損傷），考慮到實(shí)際使用環(huán)境，一次通話2.78小時(shí)的情況不會(huì)太多，所以2PPM的高精度的參考時(shí)鐘源還是能滿足使用要求。

本發(fā)明的有益效果是：1、本發(fā)明用單頻點(diǎn)，語(yǔ)音數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送在不同的時(shí)隙完成，相對(duì)無線模擬雙向?qū)χv的持續(xù)發(fā)射，發(fā)射功耗明顯變小，頻率利用率高；

2、采用無線數(shù)字窄帶技術(shù)，采用低于1G赫茲的載波頻率，繞射能力強(qiáng)，通信距離遠(yuǎn)；

3、沒有地域限，使用不需要付費(fèi)，本身就是雙向通話。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何不經(jīng)過創(chuàng)造性勞動(dòng)想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書所限定的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。