衛(wèi)星通信終端話音接入車通的分析

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)

0 引言

衛(wèi)星動中通的應(yīng)用，主要包括數(shù)據(jù)和話音2個方面，其中話音通信受外部環(huán)境影響較大，針對不同裝載平臺的話音通信應(yīng)用需要進(jìn)行相應(yīng)的處理。對于裝甲等平臺，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。

1 衛(wèi)星通信終端話音分析

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。

1.1 二線話音

二線話音的收信號和發(fā)信號耦合在一對雙絞線上，連線使用方便，但抗干擾差。二線話音的主要應(yīng)用是二線撥號話音，通過撥號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，由于運(yùn)動和背景噪音的影響，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)信號分離、阻抗匹配和電平調(diào)節(jié)等問題［3］。

1.2 四線話音

四線話音的收信號和發(fā)信號使用2對雙絞線，收發(fā)話音獨(dú)立，話音的耦合干擾幾乎不存在。可以連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)動顛簸和背景噪音的影響，但不能滿足車內(nèi)多個乘員使用，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。

1.3 IP話音

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，但對帶寬和時延要求較高。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。

2 車通分析

車通屬于車內(nèi)通話系統(tǒng)，用于車輛上多個乘員的內(nèi)部話音通信和對外話音通信，可以克服裝甲等車輛行駛運(yùn)動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。

2.1 模擬車通

模擬車通主要采用基于時隙的令牌環(huán)總線，對內(nèi)對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)的時隙進(jìn)行發(fā)送，同時從相應(yīng)的時隙接收并量化成模擬信號。雖然對模擬話音進(jìn)行了編碼，但沒有壓縮和協(xié)議封裝，而且對時隙有嚴(yán)格的要求，只能在車通內(nèi)部使用。

2.2 數(shù)字車通

數(shù)字車通主要采用以太網(wǎng)或光纖總線，對內(nèi)的話音接口主要還是模擬接口，對外則主要提供數(shù)字接口，以減少話音模數(shù)轉(zhuǎn)換帶來的損失，同時提高對外話音連接的靈活。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)。

3 話音接入設(shè)計

3.1 模擬話音接入

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，同時通過電臺接口盒還能夠?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

話音接入裝置對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)電平使得各個接口的電平輸出滿足要求。針對多個衛(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話音的自動轉(zhuǎn)信，必須能夠給車通電臺口提供PTT信號，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;變換電路同時導(dǎo)致車通電臺口的發(fā)信號會耦合到車通電臺口的收信號中，車通電臺口的收信號用來控制電臺的發(fā)射，所以必須將這種耦合度盡可能降低，防止電臺收發(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)計如圖3所示。

圖3 二四線變換電路的設(shè)計圖

3.1.3 實(shí)現(xiàn)結(jié)果

衛(wèi)星二線電話接入車通時，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)到車通電臺口信號的轉(zhuǎn)接，最后通過車通電臺口接入車通，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，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)到車通電臺口信號的轉(zhuǎn)接，最后通過車通電臺口接入車通，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接入。

衛(wèi)星通信終端話音接入到車通后，通過對車通單元進(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乘員，同時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，能夠向車通電臺口提供準(zhǔn)確的PTT控制信號，結(jié)合車通的電臺轉(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轉(zhuǎn)信。

3.2 IP話音接入

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IP話音通信的會話控制協(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

4 結(jié)束語

對衛(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。可以看到，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。

［1］ 張義武，盧曉勇，葉磊.動中通在裝甲指控系統(tǒng)中的應(yīng)用分析［J］.無線電工程，2009(1):22-24.

［2］ 張同須.話音VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)在公用電話網(wǎng)中的應(yīng)用［J］.電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化，1995(1):37-43.

［3］ 顧永紅，倪煒.衛(wèi)星通信終端中話音接口電路的設(shè)計［J］.無線通信技術(shù)，2004(1):57-60.

［4］ 黃知褒.車通控制器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計［D］.南京理工大學(xué)，2008.

［5］ 陳演平.指揮調(diào)度通信系統(tǒng)中的二/四線變換技術(shù)［J］.交通部上海船舶運(yùn)輸科學(xué)研究所學(xué)報，2000(1):3-7.

［6］ (美)戴維森.VOIP技術(shù)架構(gòu)(第2版)［M］.北京:人民郵電出版社，2008.