基于DMR协议的直通模式数字对讲机研究

论文摘要

移动通信系统按其所服务的范围来分,可以分为专用移动通信和公用移动通信,无线电对讲机则是专用移动通信系统中的手持设备,广泛应用于社会生产的各行业。因为它具有通信建立速度快、一呼百应的特点,而与手机等其他无线通信工具有着不同的市场定位,所以对讲机不仅不会被取代,而且还将会长期得到广泛的应用。就目前而言,国内常规对讲机领域仍基本停留在模拟通信技术阶段。显然,随着人们对对讲机的性能要求的提高,一种高移动性、无中心、点对点的数字对讲机的研究便成为人们的迫切要求。另外,国家无线电管理局于2007年9月正式发布相关技术指标,以推进我国数字对讲机的发展。DMR通信系统协议是由ETSI提出的最新专业数字移动通信标准,相对于已经成熟的TETRA与iDEN两大数字标准,DMR具有产品成本低、技术简单,并且支持从模拟到数字的过渡等优点,由于还没有完全成型,跟踪研究则有重大的价值。本文首先对DMR协议进行了分析和研究,尤其是对其空中接口和语音编码技术进行了详细探讨。在此基础上,参考DMR的协议模型,制定了时分双工的通信协议方案,然后又根据通信协议方案设计了一种直通式数字对讲机的硬件电路方案,在这个方案中选择CC1101芯片作为射频收发主芯片,以低功耗MSP430F149 （MCU）为微控制芯片,以及选择低语音速率且高清晰的语音编解码芯片AMBE-1000（国产）进行语音处理。接着对系统进行自顶而下的软件设计,在编程架构设计上运用了层次化与模块化相结合的编程方法,将软件架构分模块后再自底向上完成各个层程序的代码编写。最后介绍了对整个系统的软硬件调试。本文所研究的直通式数字对讲机是参考DMR协议中的第一个实现阶段,即在没有基础设施,移动终端都处于对等地位情况下,研发工作于直通模式下数字移动终端。研发中以低成本和低功耗作为出发点,满足全双工语音通信和高移动性。另外本文也为实现简单、可靠、性能好、满足语音通话等需要为目的的数字移动终端开发,提供了一种研究思路。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 数字对讲机研究的背景与意义
• 1.2 数字对讲机的前景分析与国内外研究现状
• 1.3 本文所研究的主要内容
• 1.4 本文的组织结构安排
• 第2章 直通式数字对讲机通信协议方案
• 2.1 数字集群专用通信协议DMR简介
• 2.1.1 DMR协议分层结构
• 2.1.2 DMR协议物理层关键技术
• 2.1.3 DMR协议的数据链路层协议概述
• 2.1.4 DMR协议的呼叫控制层概述
• 2.2 本系统采用的通信协议方案
• 2.2.1 本系统通信协议模型
• 2.2.2 物理层无线参数规划
• 2.2.3 语音编码算法选择与TDD帧结构设计
• 2.2.4 呼叫控制层方案
• 2.3 本章小结
• 第3章 系统硬件设计方案
• 3.1 直通式数字对讲机的整体组成结构
• 3.1.1 系统电路方案选择
• 3.1.2 系统的整体结构框图
• 3.2 微处理器与无线数传模块
• 3.2.1 MCU微处理器MSP430单片机
• 3.2.2 无线数传芯片选型
• 3.2.3 无线数传模块电路设计
• 3.2.4 微处理器与无线数传模块接口连线
• 3.3 语音处理模块
• 3.3.1 语音主芯片选型
• 3.3.2 语音处理模块电路设计
• 3.3.3 微处理器与语音处理模块接口连线
• 3.4 系统PCB设计的布局要点
• 3.5 本章小结
• 第4章 系统软件设计
• 4.1 软件开发环境概述
• 4.2 软件层次化与模块化相结合的模型
• 4.3 系统软件设计实现思路
• 4.4 系统主程序结构设计
• 4.5 系统初始化模块
• 4.5.1 初始化微处理器MSP430
• 4.5.2 初始化无线数传芯片CC1101
• 4.5.3 初始化语音主芯片AMBE-1000
• 4.6 系统软件数据控制模块
• 4.6.1 无线数传模块数据的收/发过程
• 4.6.2 微处理器MSP430与CC1101的数据传输
• 4.6.3 微处理器MSP430与AMBE-1000的数据传输
• 4.7 系统软件通信控制模块
• 4.8 本章小结
• 第5章 系统的调试与分析
• 5.1 软件实现与在线调试
• 5.2 系统硬件调试
• 5.3 系统软硬件联合调试
• 5.4 系统性能参数
• 结论
• 1.本文主要工作总结
• 2.主要问题和后续工作
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 1.电路原理图
• 2.PCB图
• 3.实物照片
• 攻读硕士学位期间发表的论文