無線電對講機做為最早被人類使用的無線移動通信設備，早在20 世紀30 年代就開始得到應用。在經過幾十年的發展后對講機的應用已十分普遍，已從專業化領域走向普通消費，從軍用擴展到民用，在處理緊急突發事件中，在進行調度指揮中其作用是其它通信工具所不能替代的。

各種無線電臺從使用方式上來區分，可分為手持式、車（船、機）載式、固定式、轉發式等多種，各種電臺的通信頻率不盡相同，難以實現互相通信。即使同是手持式的對講機，消防專用對講機和公安專用對講機之間也不能靈活的實現語音通信。這種情況對于未來的公共安全協同通信來說，是一種致命的危機，需要尋找到一種可以解決的方式。

隨著計算機技術、網絡技術和語音處理技術的不斷發展，一種基于IP 的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）技術主要是指從無線電臺上發出的語音信號不是選擇傳統的電磁波在空氣中傳播，而是通過Internet 實時傳送語音信號。

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 和電臺的對話對象不再局限于無線電臺，也可以是VOIP（Voice Over IP）網絡中的任意一個通信設備，如PSTN電話，軟電話，移動電話，衛星電話等等。

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 技術作為VOIP 技術的一個分支，信息的傳輸都經過了以下的過程：首先將模擬語音信號轉化為數字PCM 信號，接著經過特定的數字編碼后以特定的幀長進行壓縮編碼，送入網絡處理器為其添加包頭，時標和其他信息形成RTP 數據包，通過網絡傳送到目的地。最后到達目的地后ROIP 設備接收到這些數據包后進行處理，獲得PCM 信號，提供給解碼器，最終將數字信號還原成模擬語音信號從揚聲器輸出。Roip 網關在該系統的主要的工作有：A/D，D/A 信號轉換，數字PCM信號的IP 封包和解封包，對無線電臺的語音信號收發控制等等。除此之外，該網關還可以實現對講機的鍵盤DTMF 撥號等等高級功能。為了能夠實現呼叫，在LAN 或者WAN 中，需要專門架設SIP 服務器或者H323 網守來建立連接。

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

統以及電臺接口模塊組成。

3.2 MIPS 微處理器系統

ADM5120 是整個嵌入式系統運行的CPU。負責各種協議棧的正常運行和各系統的管理控制，以及對從DSP 端輸入的語音PCM 數據的封包成為RTP 包，從網絡端接收到的RTP數據解包成為DSP 可識別的PCM 數據包。

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 子系統主要負責完成語音編解碼工作。由于語音業務對實時性要求較高，則要求專用的語音編解碼芯片具有極高的處理能力。出于以后擴展性的需要，我們仔細選用了英飛凌公司的PEB3342 芯片。該型號芯片支持2 路電話模擬語音信號輸入，4 路PCM 信號輸入輸出以及2 路T.38 傳真應答。

雖然PEB3342 芯片可以進行語音的編解碼工作，但是為了能夠實現各種類型的模擬語音信號的完美接入，以及PEB3342 本身的模擬語音輸入端口只適應電話SLIC 電路語音信號的原因，因此，在模擬信號和PEB3342 DSP 之間加入A/D，D/A 轉化電路成為一個理想的解決方案。我們采用了華邦科技的W681310 語音編解碼芯片，采用8KHZ 時鐘抽樣頻率，有A 律和U 律兩種量化方法。模擬語音信號經過該編碼電路A/D 后再接入PEB3342，同樣PCM 信號從PEB3342 接口輸出通過D/A 轉化后可以還原成模擬信號輸出。

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，電臺語音靈敏度調節等。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PCM 信號；PCM out 是FPGA 內部經過靜噪，FIFO 延遲后輸出的信號；時鐘信號為2 MHz；本子系統通過地址總線、數據總線、控制總線連接到FPGA 外的CPU ADM5120。COR 信號檢測電路發出一段電平進入FPGA，模塊通過邏輯判斷該電平是否確實為電臺的COR 發射指令信號，如果是，則將電臺接口接通，模擬信號進入編碼模塊。如果判斷為噪音等原因造成的誤觸發，則選擇保持電臺接口的不導通狀態。PTT 信號是針對網絡端進入的PCM 信號做出判斷的，同理，如果是正常的語音數據，網關會發出PTT 指令信號提示對方接收。如果是噪音的誤觸發則不選擇發射導通。

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，

還要保證所有波形去除“毛刺”使正常工作。

3.5 電臺接口模塊

由于各種電臺功率差別很大，經測試，如果電臺接口部分設計不當，會產生很大的噪音，語音電平“毛刺”現象非常嚴重，突發嘯叫以及回響都是用戶所不能忍受的。因此，在電臺接入部分要特別關注濾波器的設計。在模擬語音輸出部分，則需要加入放大器電路，以適應電臺的驅動功率要求。

4 結語

測試證明，文章所設計的Roip 網關能夠實現電臺語音的IP 接入功能，和對端的固定電話，移動電話，IP 電話等設備實現語音通話，并且語音靈敏度可調，語音質量優秀，為各種語音通信設備之間的協同通信提供了硬件基礎，對于政府和企業的公共安全應急通信平臺建設意義重大。