一种基于防毒面具的通话系统

进行包处理、调制解调和射频的收发。整个硬件系统中各芯片处理的任务和芯片之间的连接方式如图3所示。

　图3 硬件系统示意图

　　如图3所示，发射过程如下：数／模芯片AD7331 1对麦克风的模拟信号进行8 kHz采样，得到16 b的PCM信号，信号由DCI接口传输到dsPlC33FJ64GP706。dsPlC33FJ64GP706以30 ms为一帧进行压缩，并将语音参数经过SPI接口传输到PIC24FJ16GA004。PIC24FJ16GA004设定CC1100的载波频率，当CC1100状态稳定后，将语音参数经SPI接口传输到CC1100。CC1100对语音参数进行纠错编码和交织编码，打包之后经过MSK调制到中频，再经过混频变成高频信号，经天线发送出去。

　　接收过程与发送相反：CC1100接收到高频信号后，进行混频，得到中频信号；进行解调，得到基带信号；再进行解交织和解纠错编码得到语音参数，通过SPI接口发送到PIC24FJ16GA004。PIC24FJ16GA004接收到clsPlC33FJ64GP706的握手信号后，将语音参数经过SPI接口发送到dsPlC33FJ64GP706进行解压缩，之后将合成语音经过DCI接口传输到AD73311，通过AD73311将合成语音信号转换成模拟信号输出到麦克风。

　　3 技术指标及关键技术

　　3．1 技术指标

　　工作频段：400～460 MHz中某一频段；调制速率：38．4 Kb／s MSK；编码方式：4，8 Kb／s ACELP；发射功率：lO～500 mW五档可调；接收灵敏度：优于-110 dBm；通信距离：满足电波传播条件下最大可靠通信距离不小于500 m；工作方式：时分双工，点到点，点到多点；跳频速率：0～100跳／s中慢速跳频；音频输出：最大功率1 W，配有耳机、麦克风插孔；安装方式：防毒面具一体化内置；工作温度：－20～＋55℃。

　　3.2 关键技术

　　跳频通信技术 跳频通信技术具有实现简单，抗干扰，抗截获能力强的特点，被广泛应用于军事通信系统中。由于本系统通信距离较近，属短距离战术通信，发射功率小，不易被 截获，无需采用高速率跳频，只需采用10～100跳／s的调速就可实现良好的抗干扰性能。

　　低速率语音编码技术 通常的PCM语音编码速率为64 Kb／g，不适合军事通信窄带化要求，更不能适应跳频通信的要求，本系统使用了一种4．8 Kb／sACELP语音压缩编码。该编码 方式目前已被应用于欧洲TETRA地域通信系统中，语音编码质量超过美军FS10l6的CELP编码，是目前语音压缩效果最好的一种高效算法，可保证跳频通信的可靠实现。

　　噪声抑制技术 当人戴上防毒面具后，由于防毒面具的振荡回声效应造成声音浑浊，终端内置噪声抑制模块，模块采用独特降噪算法，可将压缩前的语音恢复到清晰状态。

　　交织编码及前向纠错技术 交织编码可将信道中的突发干扰所造成的连续错误分散到一定的码段中，然后再采用纠错技术纠正这些错误的编码，这样可显着提高接收灵敏度，提高 系统的抗干扰能力。

　　时分双工技术 终端将信道时间分成不同的时隙，收发双方占用不同的时隙实现收发转换，配合频率跳变技术，切换速度达每秒几十到上百次，实现全双工功能。完全摆脱“按键 讲话”所带来的不方便。时分双工是一种成本较低且可靠性很高的双工实现方式，可保证终端的低成本和使用灵活性。

　　4 可靠性分析及结论

　　通信终端的通话可靠性主要取决于如下条件。

　　（1）内部数据的正确传输。PIC24FJ16GA004与dsPlC33FJ64GP706之间通过SPI传输数据，SPI可以实现双工通信，所以在进行数据传输时，必须确保双方的数据都已经准各好。 PIC24FJ16GA004通过在接收CC1100数据的缓冲区满后将OutBuffer置1，表明自己的数据已经准备好，dsPlC33FJ64GP706中的数据准各好后，通过UART传输握手信号24_Ok，当 PIC24FJ16GA004检测到这两个信号都为1时，就可以保证数据能够正确传输。PIC24FJ16GA004和CC1100之间只有SPI接口，但是可以通过该接口读取CC1100的状态信息，这样就可以 保证在进行数据传输前，CC1100已经处于稳定状态或者CC1100中的数据已经准各好。可以避免CC1100因未达到稳定状态造成数据丢失，保证数据的正确传输。

　　（2）终端之间的握手。CC1100的包结构中提供了前导和同步头。本系统使用了32 b的前导数据和32 b的同步头。在终端接收的过程中，检测到有规律的前导信号，就开始进行数 据匹配，当同步头被正确匹配后，就知道后面传输的是有效数据。实现了两个终端之间的握手。

　　（3）信道的同步。两个终端以时分复用的方式占用信道，相互之间预留了5 ms的保护时隙。为了防止两个终端由于晶振精度误差带来的影响，在传输过程中，以主叫方的时钟为 基准，每30 ms同步一次，使误差不会累积，保证了两个终端之间不会同时占用信道，防止发生干扰，减小误码率。

基于防毒面具的通话系统