由于數(shù)字對講機的頻譜利用率比模擬對講機高得多，還由于數(shù)字對講機能夠 提供模擬對講機無法達到的數(shù)據(jù)處理種類及靈活性，因此模擬對講機的數(shù)字化 改造進程已勢不可擋。在這個過渡時期，我們需要開發(fā)數(shù)模兼容的雙模對講機， 以滿足市場需要并實現(xiàn)平緩過渡。
本文設計了以數(shù)字信號處理器（DSP)和基于Cortex-M3內核的微控制器為 核心的數(shù)模兼容對講機的基帶信號處理系統(tǒng)，包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。完成
了硬件電路原理圖到印刷電路板的硬件設計工作，軟件開發(fā)的主要內容包括底 層的硬件驅動和數(shù)字對講機通信協(xié)議兩個部分。
同時，為了簡化整個數(shù)模兼容對講機的硬件電路設計，提高集成度，減少系 統(tǒng)成本，降低功耗，我們將模擬對講機的一些重要組成部分集成到了數(shù)字信號 處理器當中。以前，這些組成部分是用專用芯片實現(xiàn)的，如今，我們可以發(fā)揮 數(shù)字信號處理器靈活可編程的優(yōu)勢和強大的數(shù)字信號處理能力，用軟件的方法 實現(xiàn)這些功能，主要包括亞音頻靜噪系統(tǒng)和模擬基帶語音信號處理系統(tǒng)。當雙 模對講機工作在數(shù)字模式時，數(shù)字信號處理器運行的是聲碼器算法、數(shù)字基帶 調制解調算法和數(shù)字對講機通信協(xié)議；反之，當雙模對講機工作在模擬模式時， 數(shù)字信號處理器運行的是語音信號模擬基帶處理算法，包括語音壓擴器、預加 重和去加重以及限幅器等。
關鍵詞：數(shù)模兼容對講機數(shù)字信號處理器微控制器亞音頻靜噪 語音壓擴
對講機的簡要介紹
對講機作為專業(yè)移動通信系統(tǒng)的重要設備之一，它的最大特點是通過PTT 按鍵通話，即按即通，通常通話建立時間小于500毫秒[1]，可以保證在緊急情況 下，做出快速的反應；支持點對點（單呼）和點對多點（組呼）通信。一直以 來，對講機在工業(yè)企業(yè)，政府，公共安全和其他組織部門的內部指揮調度，搶 險救災，處理緊急突發(fā)事件中發(fā)揮著不可替代的作用。
其實早在20世紀30年代無線電對講機就已經(jīng)開始得到應用。1936年，摩 托羅拉公司的前身高爾文制造公司研制出第一臺應用于警車的調幅移動無線電 通訊產(chǎn)品，接著公司在1940年又為美國陸軍信號兵部隊研制出了第一臺手持式 調幅對講機，通信距離是1.6公里。隨后由于調頻技術的應用，大幅度地改善了 對講機的通信距離和抗噪聲能力，二戰(zhàn)期間，公司為軍方研制的SCR300背負式 “步話機”，通信距離為16公里，這種“步話機”成為了美軍的重要通信工具。 戰(zhàn)后，對講機從軍用走向了商用，成為一種日常生活工具，在警車，救護車， 出租車，送貨車甚至商場，你都能看到對講機的身影。后來，隨著集成電路技 術的發(fā)展，對講機越做越小。1962年，摩托羅拉推出了第一臺手持式無線對講 機HT-200，下一代HT-200僅用兩個集成電路模塊代替了原來61個分立原件， 雖然它的重量比以前減輕了 40%，體積減少了 50%，但對講機的輸出功率卻增 加了 250%，有效地增加了對講機的通信距離[2]。
隨著電子和計算機技術的不斷發(fā)展，無線電對講機也發(fā)生了日新月異的變 化。首先，在1978年，集群對講機系統(tǒng)面世了，該系統(tǒng)每一臺對講機都擁有一 個數(shù)字號碼，由計算機對所有頻率進行掃描，尋找空閑信道，并利用數(shù)字式的 地址代碼按一定優(yōu)先級指定給各信道。這種方式可以使對講機系統(tǒng)高效地把數(shù) 量有限的信道分配給具體的用戶。同時，數(shù)傳對講機的發(fā)明，實現(xiàn)了同一信道 上語音和數(shù)據(jù)的共同傳輸。針對各行各業(yè)不同的要求，設計更加專業(yè)化的對講 機通信系統(tǒng)，用來滿足具體的需求。
進入90年代，隨著數(shù)字化技術的發(fā)展，模擬常規(guī)和模擬集群對講機都開啟 了數(shù)字化的時代。1991年，摩托羅拉公司的一個重大突破是推出了第一臺全數(shù)
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字的無線電對講機——ASTRO，1995年，摩托羅拉公司又成功推出了集成數(shù)字 增強網(wǎng)絡（iDEN) [3]，它是一種將無線調度、數(shù)據(jù)和信息處理集成為一體的全
數(shù)字通信系統(tǒng)。
進入21世紀，人們對專業(yè)通信的需要與日俱增，對講機主要應用在公安、 民航、運輸、水利、鐵路、制造、建筑、服務等行業(yè)，用于團體成員間的聯(lián)絡 和指揮調度，以提高溝通效率和提高處理突發(fā)事件的快速反應能力。隨著對講 機進入民用市場，人們外出旅游、購物也開始越來越多地使用對講機。而傳統(tǒng) 的模擬常規(guī)對講機和模擬集群對講機系統(tǒng)對無線頻譜資源的利用率有限，對講 機系統(tǒng)數(shù)字化的趨勢已勢不可擋。相比較傳統(tǒng)的模擬系統(tǒng)，數(shù)字系統(tǒng)具有以下 幾點優(yōu)勢[1]:
第一，數(shù)字對講機系統(tǒng)可以更高效地利用無線電頻譜資源[4]。比如傳統(tǒng)模擬 對講機每個信道需要12.5kHz或則25kHz的信道帶寬，而現(xiàn)有的數(shù)字對講機只 需要6.25kHz的信道帶寬，這樣信道容量就提高了 2至4倍有效地解決了頻譜資 源不足的問題。
第二，數(shù)字對講機系統(tǒng)可以提供話音和豐富的數(shù)據(jù)業(yè)務[4]，而傳統(tǒng)的模擬對 講機只能提供簡單的話音業(yè)務。數(shù)字對講機提供的數(shù)據(jù)業(yè)務包括有短消息，圖 片，地理位置信息等，這些都極大地豐富了對講機的應用，更好地滿足了實際 用戶的需求。
第三，數(shù)字對講機能夠在更大的范圍內提供清晰的話音[4]，如圖1.1所示。 雖然在接收信號強度大的地方模擬對講機的話音質量好于數(shù)字對講機，可是隨 著通信距離的增加，接收的信號強度會衰減，這時模擬對講機的通話質量下降 很快，而數(shù)字對講機還能保持很好的通話質量，這時因為數(shù)字對講機擁有強大 的信道編碼保護功能，可以有效地抵抗信道傳輸噪聲，防止話音質量的下降。 而且數(shù)字對講機系統(tǒng)具有語音增強的功能，可以很好地抑制嘈雜的環(huán)境噪聲， 提供清晰的話音。
第四，保密性好，由于語音信號已經(jīng)完全數(shù)字化處理，所以可以應用更加強 大和復雜的數(shù)字式加密技術。
第五，體積小，功耗低，一次充電后的通話時間更長。
第六，數(shù)字系統(tǒng)更容易組網(wǎng)，以及與其他網(wǎng)絡互聯(lián)，譬如公共電話網(wǎng)和因特 網(wǎng)，擴大整個系統(tǒng)的網(wǎng)絡覆蓋面積。
縱觀整個無線電對講機的發(fā)展歷史，我們可以得出啟示，對講機系統(tǒng)從軍用 擴展到民用，從點對點發(fā)展到通信網(wǎng)絡，從模擬進化到數(shù)字，它的應用已經(jīng)十 分普遍，如今，對講機系統(tǒng)正朝著小型化，網(wǎng)絡化，數(shù)字化，專業(yè)化的方向不 斷前進。相信它勢必在工業(yè)生產(chǎn)，政府，公共安全以及各個組織部門的內部協(xié) 同工作和應急指揮調度過程中發(fā)揮更大的作用。
