無線電對講機(ji)做為最早被人類使用(yong)(yong)的(de)(de)無線移動通(tong)信(xin)設備，早在(zai)20 世紀(ji)30 年代(dai)就(jiu)開始得(de)到應用(yong)(yong)。在(zai)經過幾十年的(de)(de)發展(zhan)后對講機(ji)的(de)(de)應用(yong)(yong)已十分(fen)普(pu)遍，已從專業化領(ling)域走向(xiang)普(pu)通(tong)消費，從軍用(yong)(yong)擴展(zhan)到民用(yong)(yong)，在(zai)處理(li)緊(jin)急突發事件中，在(zai)進行調(diao)度指揮中其作(zuo)用(yong)(yong)是其它通(tong)信(xin)工具所不能替代(dai)的(de)(de)。

各(ge)種(zhong)(zhong)無線電臺從使用方式(shi)(shi)上(shang)來區分，可分為手持式(shi)(shi)、車（船、機）載式(shi)(shi)、固定式(shi)(shi)、轉發式(shi)(shi)等多(duo)種(zhong)(zhong)，各(ge)種(zhong)(zhong)電臺的(de)通信(xin)(xin)頻率不盡相同，難以實現(xian)互(hu)相通信(xin)(xin)。即使同是手持式(shi)(shi)的(de)對(dui)(dui)講(jiang)機，消防(fang)專(zhuan)用對(dui)(dui)講(jiang)機和公安專(zhuan)用對(dui)(dui)講(jiang)機之間(jian)也不能靈活的(de)實現(xian)語音通信(xin)(xin)。這種(zhong)(zhong)情況對(dui)(dui)于未來的(de)公共(gong)安全協同通信(xin)(xin)來說，是一種(zhong)(zhong)致(zhi)命的(de)危機，需要尋找到一種(zhong)(zhong)可以解決的(de)方式(shi)(shi)。

隨著計算機(ji)技(ji)(ji)術、網(wang)絡(luo)技(ji)(ji)術和語音處理技(ji)(ji)術的(de)不(bu)斷發展(zhan)，一種基于IP 的(de)語音通信方案已經成為大勢所趨。

1 Roip 的定義及特點
Roip (Radio Over IP)技術主要(yao)是(shi)指從(cong)無線電臺(tai)上發出的語音(yin)信(xin)號(hao)不(bu)是(shi)選擇(ze)傳統(tong)的電磁波(bo)在(zai)空(kong)氣中傳播，而是(shi)通(tong)過(guo)Internet 實時傳送(song)語音(yin)信(xin)號(hao)。

Roip 技術可以實現：
① 不同頻率電臺之間的相互語音通信；
② 無需升級無線電臺設備即可以建立起涵蓋小型到超大型的應急協同通信系統，大大減低了建設成本；
③ 語音不受電臺功率的限制，可以到達全球互聯網可以到達的地方；
④ 和電(dian)(dian)臺的(de)對話對象不再局(ju)限于無線電(dian)(dian)臺，也可以(yi)是VOIP(Voice Over IP)網絡中的(de)任意一個通信(xin)設備，如PSTN電(dian)(dian)話，軟電(dian)(dian)話，移動電(dian)(dian)話，衛星電(dian)(dian)話等等。

圖1 所示的即為一個典型的Roip 通信系統。

2 Roip 技術的原理
Roip 技術(shu)作(zuo)為(wei)VOIP 技術(shu)的(de)一(yi)個分(fen)支，信(xin)(xin)(xin)(xin)息(xi)的(de)傳輸都經(jing)過(guo)了以(yi)下(xia)的(de)過(guo)程：首(shou)先將模(mo)(mo)擬語(yu)(yu)音信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)轉(zhuan)化(hua)為(wei)數(shu)字(zi)PCM 信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)，接著經(jing)過(guo)特(te)定的(de)數(shu)字(zi)編碼(ma)后(hou)以(yi)特(te)定的(de)幀長進行壓縮編碼(ma)，送(song)入(ru)網(wang)(wang)絡處理器為(wei)其(qi)添加包頭，時標和其(qi)他信(xin)(xin)(xin)(xin)息(xi)形成(cheng)RTP 數(shu)據包，通(tong)過(guo)網(wang)(wang)絡傳送(song)到目的(de)地。最后(hou)到達目的(de)地后(hou)ROIP 設備接收到這些(xie)數(shu)據包后(hou)進行處理，獲得PCM 信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)，提供(gong)給(gei)解碼(ma)器，最終(zhong)將數(shu)字(zi)信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)還原成(cheng)模(mo)(mo)擬語(yu)(yu)音信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)從揚(yang)聲器輸出。Roip 網(wang)(wang)關在該(gai)(gai)系統的(de)主要的(de)工作(zuo)有(you)：A/D，D/A 信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)轉(zhuan)換，數(shu)字(zi)PCM信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)的(de)IP 封包和解封包，對(dui)無線(xian)電臺的(de)語(yu)(yu)音信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)收發控制等等。除此之外，該(gai)(gai)網(wang)(wang)關還可以(yi)實(shi)現(xian)(xian)對(dui)講(jiang)機的(de)鍵(jian)盤DTMF 撥(bo)號(hao)(hao)(hao)等等高級(ji)功能。為(wei)了能夠實(shi)現(xian)(xian)呼叫，在LAN 或(huo)者WAN 中(zhong)，需要專門架設SIP 服務(wu)器或(huo)者H323 網(wang)(wang)守來(lai)建立連接。

3 ROIP 網關的硬件設計
3.1 總體構成
如圖2 所示，網關主要由ADM5120 MIPS 微處理器、英飛凌PEB3342 DSP、低頻語音編解碼模塊、FPGA 邏輯控制系
統以及(ji)電臺接口模塊組成。

3.2 MIPS 微處理器系統
ADM5120 是(shi)整個嵌入式系統(tong)運行的(de)(de)CPU。負責各種協議棧的(de)(de)正常運行和各系統(tong)的(de)(de)管理(li)控制，以及對從(cong)DSP 端輸入的(de)(de)語(yu)音PCM 數據的(de)(de)封包(bao)成(cheng)(cheng)為(wei)RTP 包(bao)，從(cong)網絡端接收到(dao)的(de)(de)RTP數據解(jie)包(bao)成(cheng)(cheng)為(wei)DSP 可識別的(de)(de)PCM 數據包(bao)。

本設計中選用的英飛凌ADM5120 微處理器，基于MIPS4Kc 內核。考慮到實際應用所采用的VxWorks 系統以及SIP協議棧的大小，本網關的設計選擇使用2 MB FLASH。又考慮到實際的程序都是在SDRAM 中進行，我們選擇使用2*8MB
SDRAM。

3.3 DSP 子系統
DSP 子系統主要負責(ze)完成語(yu)音編解碼工作。由于(yu)語(yu)音業務對實時性要求(qiu)較高(gao)，則要求(qiu)專用(yong)的語(yu)音編解碼芯(xin)片(pian)具有極(ji)高(gao)的處(chu)理(li)能力。出于(yu)以(yi)(yi)后擴展性的需(xu)要，我們仔細選用(yong)了(le)英飛凌公司的PEB3342 芯(xin)片(pian)。該(gai)型號芯(xin)片(pian)支持2 路(lu)(lu)電(dian)話模擬語(yu)音信號輸入，4 路(lu)(lu)PCM 信號輸入輸出以(yi)(yi)及(ji)2 路(lu)(lu)T.38 傳真應答。

雖然PEB3342 芯片可以進行語音(yin)的(de)編(bian)解(jie)碼工(gong)作，但是為了(le)(le)能夠實現各種類型的(de)模擬語音(yin)信(xin)號的(de)完美接入(ru)，以及PEB3342 本身的(de)模擬語音(yin)輸(shu)入(ru)端(duan)口(kou)只適應電(dian)話SLIC 電(dian)路(lu)(lu)語音(yin)信(xin)號的(de)原(yuan)因，因此(ci)，在模擬信(xin)號和PEB3342 DSP 之間加入(ru)A/D,D/A 轉(zhuan)化(hua)電(dian)路(lu)(lu)成(cheng)為一個理(li)想的(de)解(jie)決方(fang)案。我(wo)們(men)采用了(le)(le)華邦科技的(de)W681310 語音(yin)編(bian)解(jie)碼芯片，采用8KHZ 時鐘抽樣(yang)頻率，有A 律和U 律兩種量化(hua)方(fang)法。模擬語音(yin)信(xin)號經(jing)過(guo)該編(bian)碼電(dian)路(lu)(lu)A/D 后再(zai)接入(ru)PEB3342，同樣(yang)PCM 信(xin)號從PEB3342 接口(kou)輸(shu)出(chu)通過(guo)D/A 轉(zhuan)化(hua)后可以還原(yuan)成(cheng)模擬信(xin)號輸(shu)出(chu)。

3.4 FPGA 子系統
對于ROIP 網關，FPGA 模塊主要負責的工作有多路語音信號的時分復用，電臺語音信號收發控制，數字信號收發控
制，靜噪(zao)，電(dian)臺語音(yin)靈敏(min)度調節等。其主要信號如圖3 所示。

其中，COR 信號為無線電臺的發射指令信號；PTT 信號為手持機的發射指令信號；PCM in 是經過W681310 編碼后輸
出的(de)PCM 信(xin)號(hao)(hao)；PCM out 是(shi)FPGA 內(nei)部(bu)經過靜噪，FIFO 延遲后輸出的(de)信(xin)號(hao)(hao)；時鐘信(xin)號(hao)(hao)為(wei)2 MHz；本子系統通(tong)(tong)(tong)(tong)過地址(zhi)總線、數據總線、控制總線連(lian)接(jie)(jie)到FPGA 外的(de)CPU ADM5120。COR 信(xin)號(hao)(hao)檢測電(dian)路發(fa)出一段(duan)電(dian)平(ping)進(jin)入FPGA，模(mo)(mo)塊通(tong)(tong)(tong)(tong)過邏輯判(pan)(pan)斷該(gai)電(dian)平(ping)是(shi)否確實為(wei)電(dian)臺(tai)的(de)COR 發(fa)射(she)指令(ling)信(xin)號(hao)(hao)，如(ru)果(guo)是(shi)，則將電(dian)臺(tai)接(jie)(jie)口接(jie)(jie)通(tong)(tong)(tong)(tong)，模(mo)(mo)擬信(xin)號(hao)(hao)進(jin)入編(bian)碼(ma)模(mo)(mo)塊。如(ru)果(guo)判(pan)(pan)斷為(wei)噪音等原(yuan)因造(zao)成的(de)誤觸(chu)發(fa)，則選(xuan)擇保持(chi)電(dian)臺(tai)接(jie)(jie)口的(de)不導通(tong)(tong)(tong)(tong)狀態。PTT 信(xin)號(hao)(hao)是(shi)針(zhen)對(dui)(dui)網(wang)絡端進(jin)入的(de)PCM 信(xin)號(hao)(hao)做出判(pan)(pan)斷的(de)，同理(li)，如(ru)果(guo)是(shi)正常的(de)語音數據，網(wang)關會發(fa)出PTT 指令(ling)信(xin)號(hao)(hao)提示(shi)對(dui)(dui)方接(jie)(jie)收(shou)。如(ru)果(guo)是(shi)噪音的(de)誤觸(chu)發(fa)則不選(xuan)擇發(fa)射(she)導通(tong)(tong)(tong)(tong)。

通過本接口，可以自由設置電臺的收發靈敏度，使得本網關在低噪和高噪的環境下誤觸發事件大大降低。并且設置數據總線和控制總線為雙向的，還可以讀取到FPGA 內部各線路的用戶信息。本系統的關鍵是各路信號處理流程中的時序關系要嚴格的符合PCM 信號的時序要求。為此要認真的分析經過W681310 編碼后的PCM 波形，否則會影響語音質量，
還要保(bao)證(zheng)所有(you)波形去除“毛刺”使正(zheng)常工(gong)作。

3.5 電臺接口模塊
由于各種電(dian)臺功率差別很大，經(jing)測試，如果(guo)電(dian)臺接(jie)口(kou)部(bu)分設計不當(dang)，會產生(sheng)很大的(de)(de)噪音(yin)，語音(yin)電(dian)平“毛刺”現象非常嚴重(zhong)，突發嘯(xiao)叫以及回響都是(shi)用戶(hu)所不能忍受的(de)(de)。因此，在電(dian)臺接(jie)入部(bu)分要(yao)特(te)別關注濾波器(qi)的(de)(de)設計。在模擬語音(yin)輸出部(bu)分，則需(xu)要(yao)加入放大器(qi)電(dian)路(lu)，以適應(ying)電(dian)臺的(de)(de)驅(qu)動功率要(yao)求(qiu)。

4 結語
測(ce)試證(zheng)明，文章所(suo)設(she)(she)計的Roip 網關能(neng)夠實(shi)現電(dian)臺(tai)語音(yin)的IP 接入功能(neng)，和(he)對端的固定電(dian)話(hua)，移動(dong)電(dian)話(hua)，IP 電(dian)話(hua)等設(she)(she)備(bei)實(shi)現語音(yin)通話(hua)，并且語音(yin)靈敏(min)度可調，語音(yin)質量優秀，為各種語音(yin)通信設(she)(she)備(bei)之(zhi)間的協同通信提供了硬件基(ji)礎(chu)，對于(yu)政府和(he)企業的公共安(an)全應(ying)急通信平臺(tai)建設(she)(she)意(yi)義重大。