薛曉飛,白雪楊
(中國電子科技集團(tuán)公司第二十八研究所,江蘇南京210007)
衛(wèi)星動(dòng)中通的應(yīng)用,主要包括數(shù)據(jù)和話音2個(gè)方面,其中話音通信受外部環(huán)境影響較大,針對(duì)不同裝載平臺(tái)的話音通信應(yīng)用需要進(jìn)行相應(yīng)的處理。對(duì)于裝甲等平臺(tái),車輛行駛噪音大,顛簸劇烈,不能夠直接使用衛(wèi)星通信終端話音,需要將衛(wèi)星通信終端話音接入車通,解決抗噪、多乘員共享和話音轉(zhuǎn)接等問題[1]。
衛(wèi)星通信終端的話音通常不能夠直接接入車通,本文在分析衛(wèi)星通信終端話音和車通的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)研究了不同衛(wèi)星通信終端話音接入車通需要解決的問題和實(shí)現(xiàn)方法。
衛(wèi)星通信終端的話音包括模擬話音和數(shù)字話音,模擬話音又包括二線話音和四線話音等[2],數(shù)字話音包括IP話音等。
二線話音的收信號(hào)和發(fā)信號(hào)耦合在一對(duì)雙絞線上,連線使用方便,但抗干擾差。二線話音的主要應(yīng)用是二線撥號(hào)話音,通過撥號(hào)建立不同終端之間的話音連接。電話機(jī)是典型的二線撥號(hào)話音終端,能夠通過程控交換機(jī)和其他電話機(jī)互聯(lián),進(jìn)行撥號(hào)和接聽。
衛(wèi)星通信終端的二線話音口主要也都是二線撥號(hào)話音,通過外接電話機(jī)實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星話音通信。在車輛行駛中使用時(shí),由于運(yùn)動(dòng)和背景噪音的影響,使用電話機(jī)進(jìn)行話音通信很不方便且受外界干擾大,需要接入到車通,通過車通頭盔進(jìn)行話音通信。二線話音接入車通需要解決收發(fā)信號(hào)分離、阻抗匹配和電平調(diào)節(jié)等問題[3]。
四線話音的收信號(hào)和發(fā)信號(hào)使用2對(duì)雙絞線,收發(fā)話音獨(dú)立,話音的耦合干擾幾乎不存在??梢赃B接四線手柄或四線話音終端,進(jìn)行話音通信,但需要通過其他手段來進(jìn)行話音通道的建立和終止。
衛(wèi)星通信終端的四線話音口主要是連接四線手柄或通話組頭盔,通過衛(wèi)星終端設(shè)備的面板進(jìn)行話音通信的控制。通過通話組頭盔可以克服車輛行駛中運(yùn)動(dòng)顛簸和背景噪音的影響,但不能滿足車內(nèi)多個(gè)乘員使用,也需要接入車通,實(shí)現(xiàn)話音的共享。四線話音接入車通需要解決阻抗匹配和電平調(diào)節(jié)等問題。
IP話音采用以太網(wǎng)數(shù)據(jù)通道傳輸數(shù)字編碼話音,收發(fā)話音完全沒有干擾,使用靈活,但對(duì)帶寬和時(shí)延要求較高。需要使用符合相應(yīng)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的IP話音終端,通過會(huì)話控制信令進(jìn)行話音通信連接,通過話音傳輸協(xié)議進(jìn)行話音通信,并根據(jù)需要采用必要的話音壓縮編解碼。
衛(wèi)星通信終端的IP話音接口為以太網(wǎng)口,通過局域網(wǎng)以太網(wǎng)交換機(jī)等連接IP話音終端。IP話音克服了二線話音和四線話音存在的耦合干擾、阻抗匹配等問題,但還存在多個(gè)乘員無法使用的問題,也有接入車通的必要。IP話音接入車通需要解決協(xié)議封裝解析和編碼轉(zhuǎn)換等問題。
車通屬于車內(nèi)通話系統(tǒng),用于車輛上多個(gè)乘員的內(nèi)部話音通信和對(duì)外話音通信,可以克服裝甲等車輛行駛運(yùn)動(dòng)以及背景噪音等的影響[4]。車通內(nèi)部一般都采用總線互聯(lián),包括基于時(shí)隙的2 M/10 M令牌環(huán)總線、100 M/1 000 M以太網(wǎng)總線和光纖環(huán)總線等。根據(jù)對(duì)外的話音接口是模擬還是數(shù)字,可以把車通分為模擬車通和數(shù)字車通。
模擬車通主要采用基于時(shí)隙的令牌環(huán)總線,對(duì)內(nèi)對(duì)外的話音接口主要是模擬接口,用來連接車通頭盔等。車通單元盒將模擬話音進(jìn)行采樣編碼后在相應(yīng)的時(shí)隙進(jìn)行發(fā)送,同時(shí)從相應(yīng)的時(shí)隙接收并量化成模擬信號(hào)。雖然對(duì)模擬話音進(jìn)行了編碼,但沒有壓縮和協(xié)議封裝,而且對(duì)時(shí)隙有嚴(yán)格的要求,只能在車通內(nèi)部使用。
數(shù)字車通主要采用以太網(wǎng)或光纖總線,對(duì)內(nèi)的話音接口主要還是模擬接口,對(duì)外則主要提供數(shù)字接口,以減少話音模數(shù)轉(zhuǎn)換帶來的損失,同時(shí)提高對(duì)外話音連接的靈活。車通單元盒將模擬話音進(jìn)行采樣編碼后,根據(jù)需要進(jìn)行壓縮,然后按照一定的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行封包,以分組的方式進(jìn)行話音數(shù)據(jù)發(fā)送和接收。由于采用分組數(shù)據(jù),話音可以在車通內(nèi)部交換,也可以直接和外部交換,但需要所有的話音終端都遵循統(tǒng)一的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。
模擬話音可以通過模擬車通或數(shù)字車通的模擬話音口實(shí)現(xiàn)接入。將衛(wèi)星通信終端的二線電話和四線話音接入到車通,需要研制專門的模擬話音接入裝置,解決阻抗匹配、二四線變換、電平調(diào)節(jié)和話音檢測等問題。
3.1.1 話音接入方式
衛(wèi)星通信終端的模擬話音到車通的連接方式如圖1所示。衛(wèi)星通信終端的二線電話和四線話音連接到專門研制的話音接入裝置,話音接入裝置通過車通的電臺(tái)接口盒接入車通,實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星通信模擬話音到車通乘員盒和中心盒的共享,同時(shí)通過電臺(tái)接口盒還能夠?qū)崿F(xiàn)到其他通信方式的轉(zhuǎn)發(fā)。
圖1 模擬話音接入連接方式圖
3.1.2 話音接入裝置設(shè)計(jì)
話音接入裝置對(duì)外接口包括二線電話接口、衛(wèi)星四線話音接口和車通電臺(tái)口,內(nèi)部電路包括阻抗匹配電路、二四線變換電路、電平調(diào)節(jié)電路、選擇電路、加法電路和話音檢測電路。通過車通的電臺(tái)口將衛(wèi)星終端的二線電話話音和四線話音接入到車通,該裝置的電路組成框圖如圖2所示。
圖2 模擬話音接入車通的電路框圖
二線電話接口、衛(wèi)星四線話音接口和車通電臺(tái)口都有各自的阻抗,通過相應(yīng)的接口阻抗匹配電路來連接不同的接口。不同的話音接口的電平輸入輸出范圍也不同,通過相應(yīng)的電平匹配電路來調(diào)節(jié)電平使得各個(gè)接口的電平輸出滿足要求。針對(duì)多個(gè)衛(wèi)星通信終端的話音,還需要能夠進(jìn)行選擇,通過選擇電路來實(shí)現(xiàn);另外,要實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星通信終端話音到電臺(tái)話音的自動(dòng)轉(zhuǎn)信,必須能夠給車通電臺(tái)口提供PTT信號(hào),通過話音檢測電路判斷當(dāng)前是否話音有效。
衛(wèi)星通信終端的二線電話話音中的收和發(fā)是混在一起的,而車通電臺(tái)口話音的收和發(fā)是分開的,需要通過二四線變換電路實(shí)現(xiàn)二線話音到四線話音的耦合;變換電路同時(shí)導(dǎo)致車通電臺(tái)口的發(fā)信號(hào)會(huì)耦合到車通電臺(tái)口的收信號(hào)中,車通電臺(tái)口的收信號(hào)用來控制電臺(tái)的發(fā)射,所以必須將這種耦合度盡可能降低,防止電臺(tái)收發(fā)的混亂,具體通過側(cè)音抵消匹配電路來實(shí)現(xiàn)[5]。二四線變換電路的設(shè)計(jì)如圖3所示。
圖3 二四線變換電路的設(shè)計(jì)圖
3.1.3 實(shí)現(xiàn)結(jié)果
衛(wèi)星二線電話接入車通時(shí),將衛(wèi)星二線電話接到話音接入裝置的二線電話口,通過二四線變換電路實(shí)現(xiàn)話音收發(fā)信號(hào)的分路,再通過相應(yīng)的電平調(diào)節(jié)電路和阻抗匹配電路實(shí)現(xiàn)到車通電臺(tái)口信號(hào)的轉(zhuǎn)接,最后通過車通電臺(tái)口接入車通,實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星通信終端二線電話到車通的接入。
衛(wèi)星四線話音接入車通時(shí),將衛(wèi)星四線話音接到話音接入裝置的四線話音口,通過相應(yīng)的電平調(diào)節(jié)電路和阻抗匹配電路實(shí)現(xiàn)到車通電臺(tái)口信號(hào)的轉(zhuǎn)接,最后通過車通電臺(tái)口接入車通,實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星通信終端四線話音到車通的接入。
衛(wèi)星通信終端話音通過話音接入裝置的加法電路,能夠?qū)崿F(xiàn)衛(wèi)星二線電話和四線話音到車通的同時(shí)接入。
衛(wèi)星通信終端話音接入到車通后,通過對(duì)車通單元進(jìn)行一定的設(shè)置就可以將衛(wèi)星話音共享給車通上的各個(gè)乘員,同時(shí)也解決了噪音干擾的問題;另外通過話音接入裝置的側(cè)音抵消電路和話音檢測電路,能夠向車通電臺(tái)口提供準(zhǔn)確的PTT控制信號(hào),結(jié)合車通的電臺(tái)轉(zhuǎn)信功能,能夠?qū)崿F(xiàn)衛(wèi)星通信終端話音到其他無線通信話音的自動(dòng)轉(zhuǎn)信。
IP話音通過數(shù)字車通的以太網(wǎng)口實(shí)現(xiàn)接入。將衛(wèi)星通信終端IP話音接入到數(shù)字車通,需要比較兩者所使用的數(shù)字話音標(biāo)準(zhǔn)是否一致。如果一致,則可以直接接入,否則需要研制專門的數(shù)字話音協(xié)議轉(zhuǎn)換軟件或設(shè)備,分別對(duì)IP話音通信的會(huì)話控制協(xié)議和傳輸協(xié)議進(jìn)行解析和映射[6]。
衛(wèi)星通信終端的IP話音到車通的連接方式如圖4所示。衛(wèi)星通信終端的IP話音通過局域網(wǎng)交換設(shè)備,經(jīng)過必要的協(xié)議轉(zhuǎn)換后連接到車通中心盒,實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星通信話音的共享應(yīng)用。
圖4 數(shù)字話音接入連接方式圖
對(duì)衛(wèi)星通信終端話音和車通進(jìn)行了分析,并以衛(wèi)星通信終端的模擬話音接入車通為重點(diǎn)進(jìn)行了設(shè)計(jì)??梢钥吹?,IP話是話音通信發(fā)展的方向,只要遵循統(tǒng)一的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn),基于IP的衛(wèi)星通信終端話音到車通的接入就非常容易。嚴(yán)格遵循相關(guān)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn),規(guī)范統(tǒng)一IP話音通信的實(shí)現(xiàn),將是非常重要和有意義的工作。
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