無(wu)線(xian)電(dian)對(dui)講機做(zuo)為最早(zao)被人類使(shi)用(yong)的(de)無(wu)線(xian)移動(dong)通(tong)信設(she)備(bei)，早(zao)在20 世紀(ji)30 年(nian)代就開始得到(dao)應(ying)用(yong)。在經(jing)過幾十年(nian)的(de)發(fa)展(zhan)后對(dui)講機的(de)應(ying)用(yong)已(yi)十分(fen)普遍，已(yi)從專業(ye)化領域走向普通(tong)消費，從軍用(yong)擴(kuo)展(zhan)到(dao)民用(yong)，在處理緊急(ji)突發(fa)事件中，在進(jin)行(xing)調度(du)指(zhi)揮中其作用(yong)是其它通(tong)信工(gong)具所不能替(ti)代的(de)。

各種無線電(dian)(dian)臺(tai)從使用方式(shi)上來區分，可分為手持式(shi)、車（船、機(ji)(ji)(ji)）載式(shi)、固定式(shi)、轉發式(shi)等多種，各種電(dian)(dian)臺(tai)的(de)通(tong)信(xin)頻(pin)率不盡相同，難(nan)以實現互相通(tong)信(xin)。即使同是手持式(shi)的(de)對講(jiang)(jiang)機(ji)(ji)(ji)，消防專用對講(jiang)(jiang)機(ji)(ji)(ji)和公安專用對講(jiang)(jiang)機(ji)(ji)(ji)之間(jian)也不能靈活的(de)實現語音通(tong)信(xin)。這種情(qing)況對于(yu)未來的(de)公共(gong)安全協同通(tong)信(xin)來說，是一種致命的(de)危機(ji)(ji)(ji)，需要尋(xun)找到一種可以解決(jue)的(de)方式(shi)。

隨著計算機技(ji)(ji)術、網絡(luo)技(ji)(ji)術和語音處理技(ji)(ji)術的不斷發(fa)展，一種基于IP 的語音通信方案已(yi)經成(cheng)為大勢所趨。

1 Roip 的定義及特點
Roip (Radio Over IP)技術主要是指從無(wu)線電(dian)臺上發(fa)出的語音信(xin)號不是選擇傳統的電(dian)磁波在空氣(qi)中(zhong)傳播，而是通過(guo)Internet 實時(shi)傳送語音信(xin)號。

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)臺的(de)對話對象不再(zai)局限于無(wu)線電(dian)臺，也可以(yi)是VOIP(Voice Over IP)網絡中的(de)任意一個通(tong)信設備，如PSTN電(dian)話，軟電(dian)話，移動(dong)電(dian)話，衛(wei)星電(dian)話等等。

圖1 所示的即為一個典(dian)型的Roip 通(tong)信系統。

2 Roip 技術的原理
Roip 技術作為(wei)VOIP 技術的(de)(de)一(yi)個分支，信(xin)(xin)息的(de)(de)傳輸都經過(guo)了(le)(le)以下的(de)(de)過(guo)程：首(shou)先將模擬語(yu)音(yin)信(xin)(xin)號轉(zhuan)化為(wei)數字(zi)(zi)(zi)PCM 信(xin)(xin)號，接著經過(guo)特(te)定的(de)(de)數字(zi)(zi)(zi)編(bian)碼后(hou)以特(te)定的(de)(de)幀長進行壓縮編(bian)碼，送入網(wang)(wang)絡處(chu)理器(qi)為(wei)其添加包(bao)(bao)頭(tou)，時標和其他信(xin)(xin)息形成RTP 數據(ju)包(bao)(bao)，通過(guo)網(wang)(wang)絡傳送到(dao)(dao)目(mu)的(de)(de)地(di)。最后(hou)到(dao)(dao)達目(mu)的(de)(de)地(di)后(hou)ROIP 設備(bei)接收到(dao)(dao)這(zhe)些數據(ju)包(bao)(bao)后(hou)進行處(chu)理，獲得PCM 信(xin)(xin)號，提供給解碼器(qi)，最終(zhong)將數字(zi)(zi)(zi)信(xin)(xin)號還原(yuan)成模擬語(yu)音(yin)信(xin)(xin)號從(cong)揚聲器(qi)輸出。Roip 網(wang)(wang)關(guan)(guan)在(zai)該(gai)系統的(de)(de)主要的(de)(de)工(gong)作有：A/D，D/A 信(xin)(xin)號轉(zhuan)換，數字(zi)(zi)(zi)PCM信(xin)(xin)號的(de)(de)IP 封(feng)包(bao)(bao)和解封(feng)包(bao)(bao)，對無線電臺的(de)(de)語(yu)音(yin)信(xin)(xin)號收發(fa)控制等等。除(chu)此之外，該(gai)網(wang)(wang)關(guan)(guan)還可(ke)以實現(xian)對講(jiang)機的(de)(de)鍵盤DTMF 撥號等等高級功能。為(wei)了(le)(le)能夠實現(xian)呼叫，在(zai)LAN 或者(zhe)WAN 中，需要專(zhuan)門架設SIP 服務器(qi)或者(zhe)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
統以及電臺(tai)接口(kou)模塊組成。

3.2 MIPS 微處理器系統
ADM5120 是(shi)整(zheng)個嵌入式系統運行的(de)CPU。負責各(ge)種協議棧的(de)正常運行和各(ge)系統的(de)管理控制(zhi)，以及對從DSP 端輸入的(de)語(yu)音PCM 數據的(de)封包(bao)(bao)成(cheng)為RTP 包(bao)(bao)，從網(wang)絡端接收(shou)到的(de)RTP數據解包(bao)(bao)成(cheng)為DSP 可識別的(de)PCM 數據包(bao)(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(zi)系統主要(yao)(yao)負責完(wan)成語(yu)音(yin)編解(jie)碼(ma)工作(zuo)。由于語(yu)音(yin)業務(wu)對(dui)實時性(xing)要(yao)(yao)求(qiu)(qiu)較高，則要(yao)(yao)求(qiu)(qiu)專(zhuan)用的(de)語(yu)音(yin)編解(jie)碼(ma)芯片具有(you)極高的(de)處理能力。出于以(yi)后擴展性(xing)的(de)需要(yao)(yao)，我(wo)們仔細(xi)選用了英飛凌公司的(de)PEB3342 芯片。該(gai)型號芯片支持2 路電話模擬語(yu)音(yin)信號輸入，4 路PCM 信號輸入輸出以(yi)及2 路T.38 傳真應(ying)答。

雖然PEB3342 芯片(pian)可以(yi)進行語(yu)(yu)(yu)音(yin)的(de)編(bian)解碼(ma)(ma)(ma)工作，但是為了能夠實現各種類型的(de)模(mo)擬(ni)語(yu)(yu)(yu)音(yin)信(xin)號(hao)的(de)完美(mei)接(jie)入，以(yi)及(ji)PEB3342 本身的(de)模(mo)擬(ni)語(yu)(yu)(yu)音(yin)輸(shu)入端口只適應電(dian)話(hua)SLIC 電(dian)路(lu)語(yu)(yu)(yu)音(yin)信(xin)號(hao)的(de)原因，因此，在模(mo)擬(ni)信(xin)號(hao)和(he)PEB3342 DSP 之(zhi)間加入A/D,D/A 轉化(hua)(hua)電(dian)路(lu)成為一個理想(xiang)的(de)解決方(fang)案。我們采用了華邦(bang)科技的(de)W681310 語(yu)(yu)(yu)音(yin)編(bian)解碼(ma)(ma)(ma)芯片(pian)，采用8KHZ 時鐘抽樣頻率，有A 律和(he)U 律兩種量化(hua)(hua)方(fang)法。模(mo)擬(ni)語(yu)(yu)(yu)音(yin)信(xin)號(hao)經過(guo)該(gai)編(bian)碼(ma)(ma)(ma)電(dian)路(lu)A/D 后再接(jie)入PEB3342，同樣PCM 信(xin)號(hao)從PEB3342 接(jie)口輸(shu)出通過(guo)D/A 轉化(hua)(hua)后可以(yi)還原成模(mo)擬(ni)信(xin)號(hao)輸(shu)出。

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)，電臺(tai)語(yu)音(yin)靈(ling)敏(min)度調節等。其主要信號如(ru)圖3 所示(shi)。

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(chu)(chu)的(de)(de)PCM 信(xin)號(hao)(hao)(hao)；PCM out 是(shi)(shi)(shi)FPGA 內(nei)部經過靜噪(zao)(zao)(zao)，FIFO 延(yan)遲后輸出(chu)(chu)的(de)(de)信(xin)號(hao)(hao)(hao)；時鐘信(xin)號(hao)(hao)(hao)為(wei)2 MHz；本子(zi)系統通(tong)過地(di)址總線(xian)、數(shu)據總線(xian)、控制總線(xian)連(lian)接到FPGA 外的(de)(de)CPU ADM5120。COR 信(xin)號(hao)(hao)(hao)檢測電(dian)(dian)(dian)路(lu)發(fa)(fa)出(chu)(chu)一段電(dian)(dian)(dian)平(ping)進入(ru)FPGA，模(mo)塊通(tong)過邏輯判斷該電(dian)(dian)(dian)平(ping)是(shi)(shi)(shi)否確實為(wei)電(dian)(dian)(dian)臺(tai)的(de)(de)COR 發(fa)(fa)射指(zhi)令信(xin)號(hao)(hao)(hao)，如(ru)果是(shi)(shi)(shi)，則將電(dian)(dian)(dian)臺(tai)接口接通(tong)，模(mo)擬信(xin)號(hao)(hao)(hao)進入(ru)編(bian)碼模(mo)塊。如(ru)果判斷為(wei)噪(zao)(zao)(zao)音等原因造成的(de)(de)誤(wu)觸(chu)發(fa)(fa)，則選(xuan)擇保持電(dian)(dian)(dian)臺(tai)接口的(de)(de)不導通(tong)狀(zhuang)態(tai)。PTT 信(xin)號(hao)(hao)(hao)是(shi)(shi)(shi)針對網絡端(duan)進入(ru)的(de)(de)PCM 信(xin)號(hao)(hao)(hao)做出(chu)(chu)判斷的(de)(de)，同理，如(ru)果是(shi)(shi)(shi)正常的(de)(de)語音數(shu)據，網關會(hui)發(fa)(fa)出(chu)(chu)PTT 指(zhi)令信(xin)號(hao)(hao)(hao)提示(shi)對方接收。如(ru)果是(shi)(shi)(shi)噪(zao)(zao)(zao)音的(de)(de)誤(wu)觸(chu)發(fa)(fa)則不選(xuan)擇發(fa)(fa)射導通(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(huan)要保證(zheng)所有波形去(qu)除“毛刺”使正(zheng)常工作(zuo)。

3.5 電臺接口模塊
由(you)于各種電(dian)臺(tai)(tai)功(gong)率差別很大(da)，經(jing)測(ce)試，如果電(dian)臺(tai)(tai)接口部分設(she)計不(bu)當(dang)，會產生很大(da)的(de)(de)(de)噪(zao)音(yin)，語音(yin)電(dian)平(ping)“毛(mao)刺(ci)”現象非常嚴重，突發嘯(xiao)叫以(yi)(yi)及回響都是用(yong)戶所不(bu)能(neng)忍受的(de)(de)(de)。因此，在電(dian)臺(tai)(tai)接入(ru)部分要特別關注濾波(bo)器的(de)(de)(de)設(she)計。在模擬語音(yin)輸出部分，則需要加入(ru)放(fang)大(da)器電(dian)路(lu)，以(yi)(yi)適(shi)應(ying)電(dian)臺(tai)(tai)的(de)(de)(de)驅動功(gong)率要求。

4 結語
測試證明(ming)，文(wen)章所(suo)設(she)(she)計的(de)Roip 網關能夠實(shi)現電(dian)(dian)臺語(yu)音(yin)(yin)(yin)的(de)IP 接入功能，和對端的(de)固定(ding)電(dian)(dian)話(hua)(hua)，移動電(dian)(dian)話(hua)(hua)，IP 電(dian)(dian)話(hua)(hua)等設(she)(she)備(bei)實(shi)現語(yu)音(yin)(yin)(yin)通話(hua)(hua)，并且(qie)語(yu)音(yin)(yin)(yin)靈(ling)敏度可調，語(yu)音(yin)(yin)(yin)質量優秀，為各(ge)種語(yu)音(yin)(yin)(yin)通信(xin)設(she)(she)備(bei)之間(jian)的(de)協同通信(xin)提(ti)供(gong)了硬件基礎，對于政(zheng)府和企業(ye)的(de)公(gong)共安全應急通信(xin)平臺建設(she)(she)意義重大。