一种无线语音传输系统设计方案

一种无线语音传输系统设计方案
一种无线语音传输系统设计方案

一种无线语音传输系统设计方案

西安电子科技大学通信工程学院(710071)

陈红梅陈健

摘要:本文提出了一种将其应用于无线集群语音传输系统中的设计思路及实现方案。

关键词: nRF401;MSP430F1121;TLV320AIC10

以往设计无线数传产品往往需要相当的无线电专业知识和价格高昂的专业设备,传统的电路方案不是电路繁琐就是调试困难,因而影响了用户的使用和新产品的开发,nRF401系列高速单片无线收发芯片为短距离无线数传应用提供了较好的解决办法,由于采用了低发射功率和高接收灵敏度的设计,因而可满足无线管制要求,使用无需许可证,是目前低功率无线数传的理想选择,可广泛用于遥控装置、工业控制、无线通信、电信终端、车辆安全、自动测试、家庭自动化、报警和安全系统等。

本文即提出了一种将其应用于无线语音传输系统的设计方案。

1射频收发芯片nRF401

nRF401是挪威Nordic VLSI公司最新推出的单芯片RF收发机,专为在433MHz ISM (工业、科研和医疗) 频段工作而设计。它是目前集成度最高的无线数传产品。该芯片集成了高频发射、高频接收、PLL合成、FSK 调制、FSK解调、双频道切换等功能,具有性能优异、功耗低、使用方便等特点。nRF401 的外围元件很少,仅10个左右。只包括一个4MHz基准晶振(可与MCU共享)、一个PLL环路滤波器和一个VCO电感,收发天线合一,没有调试部件,这给研制及生产带来了极大的方便。主要技术特性见表1 所示,其内部结构如图1所示。

nRF401接收机使用具有较强抗干扰能力的FSK频移键控(Frequency-ShiftKeying)调制方式,改善了噪声环境下的系统性能;采用DSS+PLL频率合成技术,工作频率稳定可靠。与ASK幅移键控

(Amplitude-ShiftKeying)和OOK开关键控(On-Off Keying)方式相比,这种方式的通信范围更广,特别是在附近有类似设备工作的场合。

图1 nRF401内部框图

nRF401 无需外接昂贵的变容二极管,而其他竞争产品大多需要外接变容二极管、声表面波滤波器件等。这些芯片一般需要进行曼彻斯特编码后才能传输,在编程上会需要较高的技巧和经验,需要更多的内存和程序容量,并且曼彻斯特编码大大降低数据传输的效率,一般仅能达到标称速率(实际速率)的1/3,因此大大增加了软件的工作量和产品开发的难度。而nRF401系列独特的技术可以直接传送单片机串口数据,应用及编程非常简单,抗干扰能力强,传送的效率很高,且使用很方便。

nRF401采用小型20引脚SSOP封装,管脚数和体积最小,采用非常紧凑的电路板布局,有利于减少PCB面积,降低成本,适合便携式产品的设计,也有利于开发和生产。3V直流电源供电。接收电流低,仅为11mA,而且在轮流检测(Polling)模式时可以通过周期性暂停的方法使其更低,以延长电池寿命。它还提供进一步降低电流消耗的待机模式。表2为其部分管脚说明。

nRF401另一个非常重要的特性是接收机的频带外阻抗很高(out-of-band blocking),这意味着它不需要外部声表面波(SAW)滤波器。此外nRF401的解调器是DC平衡的,因此可以使用任何一种协议,也可以使用各种'0'、'1'序列,因而无需浪费单片机宝贵的处理资源来进行曼彻斯特编码。nRF401的串口可以与任何

单片机接口,也不需要进行设置,应用及编程非常简单,可直接传输串口数据,传送的效率很高,是一种能方便地与各种单片机配合使用的方案。

2 音频接口芯片TLV320AIC10

TLV320AIC10是TI公司近年新推出的低功耗∑-Δ型16位A/D、D/A音频接口(AIC)芯片。模拟接口芯片(AIC)又称调制解调编解码器(modem Codec)以其高度可编程性,高性能,低功耗,较少的外围器件,成为当前语音处理的主流产品。适用于音频处理,语音增强,语音安全,回声抵消,VoIP

(Voice-over-Internet Protocol)等广泛的电话或语音应用中。其功能强大的串行接口和应用支持以及低功耗的特性使得TLV320AIC10成为音频应用的最好的模拟接口。

TLV320AIC10为一通用,3-5.5V Codec,内部集成了16位A/D和D/A转换器。有两路模拟输入通道,一路模拟输出通道和一对数字I/O口。使用片内FIR滤波器时采样速率最高可达22ksps,采用片外FIR滤波器时其采样速率最高可达88ksps,工作方式和采样速率均可由单片机编程设置。其内部ADC之前有抗混叠滤波器,之后有抽样滤波器,DAC之前有插值滤波器,接收和发送可同时进行,且输入输出增益控制可编程,可工作在单端或差分方式。其独特的直接DCSI参数设置模式采用单线串行口直接对内部寄存器编程,不受数据转换串行口的影响。事件控制模式使单片机可监控如电话RING/OFF-HOOK检测等外部事件。

AIC10由5个控制寄存器控制。其中,控制寄存器1:软件复位,DAC的16位或15+1位模式选择以及抗混叠滤波器、抽样滤波器、插值滤波器使能/旁路选择。控制寄存器2:决定工作方式和采样速率。控制寄存器3:软件关电,模拟及数字信号反馈和事件控制模式选择;ADC的16位或15+1位模式选择。控制寄存器4:输入输出增益控制。AIC的初始化主要就是对这4个寄存器参数进行设定。该器件与单片机接口易于实现,开发和使用更加方便。尤其适合应用于低比特率、高性能密集设备的话音传输、识别及合成等的各种VOIP、电缆调制解调器、语音和电话领域。

3系统的硬件连接

接收/发射机应满足便携式电池供电设备的一些基本要求,才能适用于无线RF应用。这些基本要求为:方案成本低,体积小,低功耗,符合电池供电要求,集成度高,无需微调外部元件,外围元件极少,加工更容易,数据传输率高,传输时间更短,接口简单,可以与廉价的单片机接口。本文所设计的无线集群语音传输系统由单片射频收发芯片nRF401、微控制器MSP430F1121、TLV320AIC10、EPM7128S等芯片组成。其系统的硬件连接如图2所示。

MSP430F1121是TI公司生产的超低功耗微控制器,具有16位RISC结构,16位CPU寄存器和常数寄存器,4KB ROM,256B FLASH,256B RAM,指令周期时间125ns,超低工作电压(1.8V-3.6V),超低功率消耗

(1.3uA-160uA),具有5种省电模式,可串行在线编程,程序代码由加密熔丝保护。从图中可以看出,微控制器是系统的"主管",负责运行协议、控制nRF401的收发状态, 完成编解码,并运行系统的应用软件和硬件,从而节约成本和空间。电路中E2PROM用于存放发射频率跳变的顺序和编码数据,RAM用于存放需微控制器处理的数据。采用1.5V电池供电,由于系统供电为3V,因此由一个DC/DC变换器完成电源的转换,为了避免DC/DC转换电源的噪声对通信造成影响,采用LC滤波。

nRF401是接收发射合一芯片,即可以接收数据也可以发射数据,工作方式为半双工。因此该电路即是发射电路也是接收电路。在有键按下时为发射状态,话音信号经TLV320AIC10做A/D变换后,在MSP430F1121的控制下将数据送给nRF401,将其发射出去。无按键按下时为接收状态。

芯片使用时,首先通过微控制器对芯片内部寄存器进行设置,设定工作频率、发射功率等参数;进入正常工作状态后,通过微控制器根据需要进行收发转换控制、发送/接收数据或进行状态转换。工作模式如表3 所示。

表3 工作模式设置

EPM7128S用来提供整个系统需要的组合逻辑。它属于MAX7000系列,是Altera公司的基于第二代MAX结构的CPLD。它提供多达5000个可用门和在系统编程,其引脚到引脚延时快达6ns。可以容纳各种各样的,独立的组合逻辑和时序逻辑功能。EPM7128S有2个工作电压,核电压为5V,I/O工作电压可设为5V或3.3V。设为3.3V时,其输入耐5V,而输出为3.3V TTL电平(所有的驱动器均能配置在3.3V和5V,允许用于混合

电压系统中)。EPM7128S的优点是它基于E2PROM,可以通过JTAG口进行在线编程,设计者可将设计内容从PC机上通过下载电缆和JTAG口对EPM7128S进行任意次修改。在这里使用EPM7128S是为电路提供组合逻辑以映射空间。它有多达100个I/O引脚可供编程使用,方便系统扩展存储空间和外设。

程序设计时应注意的问题是:nRF401的通讯速率最高为22Kbit/s;接收模式转换为发射模式的转换时间至少1ms;可以发送任意长度的数据;发射模式转换为接收模式的转换时间至少为3ms。在待机模式时,电路进入待机状态,电路不接收和发射数据。在低功耗模式时,电路进入不了工作状态,电路不接收和发射数据。待机模式和低功耗模式转换为发射模式的转换时间至少为3ms;待机模式和低功耗模式转换为接收模式的转换时间至少2ms。

4 混合信号PCB设计注意问题

一个好的印制电路板(PCB)设计对于获得好的RF性能是必需的,本系统用两层板来设计。由于nRF401外围元件少,是目前集成度最高的RF收发芯片并集成了基带处理,设计比较方便,但是实际由于高频电路的特性,工作频率较高(UHF),且nRF401 PCB设计是混合信号电路设计,尽管nRF401已经大大简化了射频电路设计及要求,设计时仍然需要十分的注意。一般来说有以下原则需要遵循:

(1)布线时不能只考虑线能否布通,如果PCB布线布局不合理,可能会大大影响性能和通信距离,这是RF 电路设计的特点决定的。因此将PCB分为射频电路和控制电路两部分布置。PCB使用双面板,分为元件面和底面。底面有一个连续的接地面,元件面的接地面保证元件充分接地,大量的通孔链接元件面的接地面和底面的接地面。

(2)合适的零件布局。射频电路的元件面以nRF401为中心,各元件紧靠其周围,尽可能减少分布参数的影响。需要说明的是VCO电感的布局是非常重要的,一个经过优化的VCO电感布局将可以给PLL环路滤波器提供一个合适的电压。匹配网络的元器件最好靠近nRF401的ANT1和ANT2,以减小杂散电感和杂散电容。

(3)将PCB分区为独立的模拟部分和数字部分。在电路板的所有层中,数字信号只能在电路板的数字部分布线,模拟信号只能在电路板的模拟部分布线,并且模拟电源和数字电源要分割。nRF401的直流供电必需在离VDD脚尽可能近的地方用高性能的RF电容去藕。如果一个小电容再并上一个较大的电容效果会更好(2.2uF)。射频部分的电源和数字电路部分的电源分离,nRF401的VSS端直接连接到接地面。

(4)射频电路的电源使用高性能的射频电容去耦,去耦电容尽可能靠近nRF401的VDD端,一般还在较大容量的表面贴装电容旁并联一个小数值的电容。nRF401的电源必需经过很好的滤波,并且与数字电路供电分离。

(5)布线时,电源线和地线要尽量粗。除减小压降外,更重要的是降低耦合噪声。从单片机引入的晶体走线不能离数据线或者控制线太近。注意电源的滤波和电源线的走线。不能将数字信号或控制信号引入到PLL 回路滤波器元件上。布线时尽量减少回路环的面积,以降低感应噪声。 (6)采用正确的布线规则。在PCB 板上应该避免长的电源走线,所有元件地线,VDD连接线,VDD去藕电容必需离nRF401尽可能近,如果PCB 设计的顶层有铺铜,VSS脚必需连接到铺铜面,如果PCB的设计的底层有铺铜,与VSS的焊盘有一个过孔相连会获得更好的性能。所有开关数字信号和控制信号都不能经过PLL环路滤波器元件和VCO电感附近。

(7) 充分考虑电源对nRF401的影响。电源做得好,整个电路的抗干扰就解决了一大半。RF电路对电源噪声很敏感,要给RF电源加滤波电路,以减小电源噪声对RF电路的干扰。比如,可以利用磁珠和电容组成П型滤波电路,当然条件要求不高时也可用电感代替磁珠。

小结本文介绍了nRF401的特点,提出了一种将其应用于无线集群语音传输系统的实现方案。此方案硬件电路简单,易于调试,软件编程也不复杂,是一种较好的设计思路。

参考文献:

1 Nordic Product Specification 433MHz Single Chip RF Transceiver nRF401. February 2002

2 Nordic Application Note nRF401 RF and antenna layout. May 2000.

3 Reference Desigen Long Range nRF401.

4 Nordic Product Specification nRF401 Demo Board Kit. March,2002.

5 General-Purpose 3V to 5.5V 16-bit 22-KSPS DSP CODEC TLV320AIC10 Data Manual. Texas Instrument Inc.,2000

6 MAX7000 Programmable Logic Device family Data Sheet,November 2001.

7Tavlec Ltd technical Note ref:MSP430F1121 development board.V1.0.8/7/02

作者简介陈红梅女西安电子科技大学通信工程学院硕士研究生,专业方向为通信与信息系统

陈健男西安电子科技大学通信工程学院副教授主要研究方向为软件无线电,信号处理

联系电话:029-*******(O)

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第六章无线对讲系统 6.1系统概述 系统场强能够覆盖酒店地下和地面各层大部分区域,达到无盲区通信。 系统主要设备采用知名品牌摩托罗拉产品,运行可靠,性能价格比高,经济实用。系统按一条话路即一个信道设置,对讲机编程一个相应的频道,达到一呼百应的效果。 本系统既保证了较好的通话质量,同时又避免了天线辐射源对建筑群内部的其它系统造成干扰,严格执行综合布线区内电磁波干扰场强的标准。根据其实际情况现拟定一份供其参考和挑选的无盲区覆盖的分析性技术方案,并能根据用户的需要作进一步的调整以最终形成一套完整的方案。 6.2设计依据及需求分析 本设计是在我公司根据万达喜来登酒店弱电工程无线对讲系统的应用要求,优化性能/价格比之后,决定向贵方推荐采用的常规组网并结合实际使用情况而进行设计的。 相关技术规范 (1)GB/T15844.1-1995《移动通信调频无线电话机通用技术条件》 (2)GB6282-86《25-1000MHz陆地移动通讯网通过用户线接入公用通信网的接口参数》 (3)GB6882《25-1000MHZ陆地移动通信网通过用户线接入公用通信网的接口参数》标准; (4)系统选用设备的有关技术参数 (5)工地现场情况和要求 系统基本要求 承包单位须提供一套无线对讲系统予本工程酒店内使用,用于酒店区域、裙房酒店配套及地下层。大楼全覆盖室内对讲机系统、采用异频半双工转通信方式,在保安中心摄制中转台,在弱电竖井内设置信号功分器或耦合器在地下楼层或地下楼层分别设置隐蔽安装吸盘天线。 本系统须为当地无线电委员会认可的系统及可以分成最小4个频道给不同的操作队。 所有楼层包括楼梯、地库、大楼周边、楼内电梯及大楼外之行人路所有机电设备室。 B1~B2层及酒店配套区域。 无线对讲信号覆盖范围不应超出红线2米。 电磁场覆盖面之强度须优于150V/m而没有杂声及干扰,或为当地无线电委员会认可之强度。

四路无线遥控开关的设计方案

四路无线遥控开关的设计方案 摘要:鉴于市场上很多遥控产品质量参差不齐、性能不好,我们设计了性能稳定、价格便宜的无线遥控器。该遥控器发射部分采用315MHz无线数据发射模块和编码集成PT2262组成,接收部分采用超再生式接收模块、PT2272和D触发器4013构成的双稳态电路组成,本设计也解决了PT2272-M4改为PT2272-L4时实现了4路输出就有自锁状态变为非锁定状态。本无线遥控距离可达200m.适用于控制电动门的开关、工业用电动机的开停、正反转等。 0引言 目前市场上有很多无线遥控产品出售,质量参差不齐,有些还使用LC振荡器,频率漂移严重,性能不好。本文介绍一种性能稳定、价格便宜的无线遥控组件。该模块工作频率为315MHz,采用声表谐振器SAW稳频,器频率稳定度极高,当环境温度在一25℃-+85℃之间变化时,频飘仅为3ppm/度。它与编解码集成PT2622/PT2722配套使用时,可以实现遥控、遥测、数据采集、 生物信号采集等功能。 1 PT2262/2272 编码芯片PT2262/2272是台湾普城公司生产的CMOS工艺制造的低功耗低价位通用编码/解码电路,是一对带地址、数据编码功能的无线遥控发射/接收芯片。 发射芯片PT2262将载波振荡器、编码器和发射单元集成于一身,使发射电路变得非常简洁。 它工作电压范围宽(-15V-2.6V),其中A0一A1l为地址管脚,用于进行地址编码,可置为“0”,“1”或“f”(悬空)。DO-D5为数据输入端,有一个为“1”即有编码发出,内部下拉。TE为编码启动端,低电平有效。OSCl、OSC2分别为振荡电阻的输入和输出端,外接电阻决定振荡频率。设定的地址码和数据码从17脚串行输出,平时为低电平,可以直接调制发射模块发射信号。 PT2272通常有L4、L6和M4等后缀输出形式。L4、L6是4路和6路自锁存输出,M4则是四路非锁定输出。而锁存功能是指,当发射信号消失时,PT2272的数据输出端仍保持原来的状态,直到下次接收到新的信号输入。PT2272的非锁存功能是指当发射信号消失时,PT2272的对应数据输出位即变为低电平即数据脚输出的电平是瞬时的,而且和发射端是否发射相对应, 可用以类似点动的控制。 2四路遥控器的工作原理 2.1发射部分 发射部分电路原理图如图1中(a)所示。

基于无线音频数据传输

SooPAT 基于无线音频数据传输的音乐播 放系统 申请号:201210274157.4 申请日:2012-08-02 申请(专利权)人广州市花都区中山大学国光电子与通信研究院 地址510800 广东省广州市花都区新华街镜湖大道8号 发明(设计)人徐永键陆许明刘沛钊杨宜昌周华斌郑镇根杨顺闻谭 洪舟 主分类号G11C7/16(2006.01)I 分类号G11C7/16(2006.01)I H04W84/12(2009.01)I 公开(公告)号102768849A 公开(公告)日2012-11-07 专利代理机构广州凯东知识产权代理有限公司 44259 代理人李俊康

(10)申请公布号 CN 102768849 A (43)申请公布日 2012.11.07C N 102768849 A *CN102768849A* (21)申请号 201210274157.4 (22)申请日 2012.08.02 G11C 7/16(2006.01) H04W 84/12(2009.01) (71)申请人广州市花都区中山大学国光电子与 通信研究院 地址510800 广东省广州市花都区新华街镜 湖大道8号 (72)发明人徐永键 陆许明 刘沛钊 杨宜昌 周华斌 郑镇根 杨顺闻 谭洪舟 (74)专利代理机构广州凯东知识产权代理有限 公司 44259 代理人 李俊康 (54)发明名称 基于无线音频数据传输的音乐播放系统 (57)摘要 本发明公开了一种基于无线音频数据传输的 音乐播放系统,它包括发送端、接收端和音箱,发 送端为运行于移动终端设备上基于AndroidSDK 开发的音乐播放器,该移动终端上安装有支持 WiFi 功能的Android 系统,音乐播放器自定义底 层解码库,将解码后的脉冲调制数据通过WiFi 网 络进行传输,移动终端为智能手机或者平板电脑。 接收端包括主控单元、WiFi 网络单元和数模转换 输出单元,主控单元结合外围存储设备完成中央 控制功能;WiFi 网络单元通过USB HOST 方式连接 到主控单元,WiFi 网络模块通过无线网络传输的 方式接收发送端传输的音频数据,并将音频数据 发送给主控模块;数模转换输出单元对音频数据 做数模转换,完成音频接收播放,同时提供输出接 口,音箱连接接收端,直接输出对应的音频信号。(51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书4页 附图4页 (19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 4 页

无线语音传输系统

无线语音传输系统 Jenny was compiled in January 2021

无线语音传输系统 研究现状及目的 今天,随着通讯技术和信息技术的发展,人们对通信设备的要求越来越高。人们越来越多的使用体积小巧、携带方便、功能强大的通信设备,无线传输方式与有线传输相比有着诸多优点:无需架设电线,且覆盖范围广,不受地理环境限制;语音信号的质量很高,误码率很低;在出现故障时能快速找出原因,恢复正常运行;安全保密性能好。首先,本设计介绍了两种语音数据压缩编码类型波形编码和参数编码,并对它们分别介绍,通过比较选择出 G.729作为本项目的语音压缩算法。其次,本设计阐述了无线传输技术的发展历程;简单介绍了语音压缩编码的发展历史、研究现状和常用的压缩编码算法,并分析了语音编码算法的一般原理、分类及其不同的实现方法。本文给出了一种无线语音传输系统的设计思路及实现方案、描述了项目背景和应用价值,同时根据项目的需求选择出使用的芯片:在种类众多的单片机中选出MSP430F1491系列超低功耗单片机;选出了具有高度可编程性、高性能、低功耗、较少的外围器件、成为当前语音处理的主流产品的音频处理芯片 TLV320AIC10;以及专为在433MHzISM(工业、科研和医疗)频段工作而设计的nRF401收发芯片。根据这些芯片资料绘制出原理图与PCB图。最后,描述了本文的软件平台IAREmbeddedWorkbench,它是由IAR公司提供的软件开发调试环境。并在IAREmbeddedWorkbench上进行各个功能模块的软件调试。 需求分析 随着数字集群通信在我国不断地发展,数字集群终端的需求量将会逐步增大。目前,国外厂商生产的终端价格都比较昂贵,超出了一般用户可以承受的范围,因此,对于一线指挥调度工作的企事业单位,如何结合实际情况,在现有成熟的移动通信产品和技术研究基础之上,推陈出新,优化技术体制,做出多功能、价格适中的通信终端系统,具有很重要的意义。在无线通信中,我们经常受到多方面的限制。比如:无线传输中带宽的限制及距离方面的

无线对讲系统设计方案

· 温州万象城项目 数字无线对讲系统方案 设计单位:河南讯罗通信技术有限公司日期:2013年07月14日

1.工程概况描述 华润万象城项目建设内容包括多栋高层住宅及地下室。。为保障温州万象城项目内部运营管理工作的有序和安全,无线通信系统是必不可少的通信平台,系统为万象城安保部门、保洁部门和工程管理部门等部门提供清晰保真的移动中的语音交流及覆盖整个万象城内部和周边的通信范围,使得内部人员可即时有效的进行工作的安排和协调,同时也大大提高了万象城安全保障的能力。本次方案旨在根据温州万象城项目的招标要求及业主使用上的特点,结合建筑的结构特性,遵循当地无线电管理局相关的规范,提供一套可靠有效的无线对讲机覆盖系统建设方案。 1.1需求分析 根据业主的招标要求及对讲机覆盖系统建设的特点,我们认为系统应满足以下几点: ?设计的对讲机覆盖系统的覆盖区域为万象城的地下室、裙房及主楼标准层的客房区域及救生楼梯和电梯箱体内,室外建筑红线范围以内; ?系统设计要求两个数字信道主机提供四组频道供安保部、工程部、保洁部及管理等部门使用,四个频道同时在线,互相可切换通信的工作频道,并不会互相产生干扰; ?本系统设计采用的频率为当地无线电管理局获得许可,并可在建成后获得系统使用许可证; ?整个对讲机覆盖系统采用室内吸顶天线和同轴电缆组成的室内无源分布系统来实现信号的覆盖; 1.2系统设计依据 ?温州万象城项目使用部门要求; ?最新工信部666号文件:150MHZ、400MHZ专用对讲机信道间隔由25KHZ调整为12.5KHZ,每个信道可安排一或两个时隙;按照《150MHZ、400MHZ频段数字对讲机设备无线射频技术指标》对该频段内数字对讲机设备进行无线电发射型号核准,同时自2010年1月1日起,停止对该频段内模拟对讲机设备的型号核准,已取得型号核准证的模拟对讲机设备,在型号核准证到期后,不再予以办理延期手续; ?国家无线电管理局室内覆盖系统设计的标准和规范; ?国家无线电管理委员会,国无管[1994]19号文《关于公众数字蜂窝移动通信系统使用频段的通知》; ?中华人民共和国国家标准《电磁辐射防护规定》(国标GB8702-88); ?GB/T 50311-2000建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范; ?YD/T 926.1-1997大楼通信综合布线系统第一部分总规范; ?YD/T 5082-99建筑与建筑群综合布线系统工程设计施工图集; ?参考以往大量室内覆盖系统的案例基础上,并结合温州万象城项目区域的系统设计,尽力避免了以往设计中出现的问题,采用可靠的技术和材料以提高此次设计中系统地合理性和稳定性。 1.3设计原则 ?在保证系统覆盖信号的质量的前提下,尽可能降低工程造价成本,采用适宜的线缆及器件。 ?设计避免施工的难度:尽量在设计时考虑施工过程中,原器件安装牢固,馈线的铺设简便、易行,保证施工时最小程度破坏楼宇结构和美观,确定合理的走线方式。 ?场强与信号情况:设计中尽量作到室内场强均匀,并有足够的边缘信号强度,合理选择天线的类型和规划天线的输出功率及布放位置,使在满足设计要求达到良好的均匀覆盖同时,采用的天线数量最少。 ?控制信号泄漏:为建立较完美的无线覆盖网络,在设计时兼顾边缘场强的计算,保证不会产生明显的信号泄漏,同时覆盖网络必须对外界的干扰小,并且不易受到其他同类设备的干扰。

无线视频传输技术的发展

无线视频传输技术的发展 随着移动通信业务的增加,无线通信已获得非常广泛的应用。无线网络除了提供语音服务之外,还提供多媒体、高速数据和视频图像业务。无线通信环境(无线信道、移动终端等)以及移动多媒体应用业务的特点对视频图像的视频图像编码与传输技术已成为当今信息科学与技术的前沿课题。 1 无线视频传输技术面临的挑战 数字视频信号具有如下特点: ·数据量大 例如,移动可视电话一般采用QCIF分辨率的图像,它有176X144=25344像开绿灯。如果每个像素由24位来表示,一帧图像的数据量依达 594kbit。考虑到实时视频图像传输要求的帧频(电视信号每秒25帧),数据传输速率将达到14.5Mbps! ·实时性要求高 人眼对视频信号的基本要求是,延迟小,实时性好。而普通的数据通信对实时性的要求依比较低,因此相对普通数据通信而言,视频通信要求更好的实时性。 无线环境则具有如下特点: ·无线信道资源有限 由于无线信道环境恶劣,有效的带宽资源十分有限。实现大数据量的视频信号的传输,尤其在面向大众的无线可视应用中,无线信道的资源尤其紧张。 ·无线网络是一个时变的网络 无线信道的物理特点决定了无线网络是一个时变的网络。 ·无线视频的Qos保障 在移动通信中,用户的移动造成无线视频的Qos保障十分复杂。 由此可以看出,视频信号对传输的需要和无线环境的特点存在尖锐的矛盾,因此无线视频传输面临着巨大的挑战。一般来说,无线视频传输系统的研究设计目标如表1所示。 表1 无线视频传输系统的主要性能指标和设计目标

事实上,表1中许多性能指标是相互制约的。例如,视频图像压缩比的提高会增加编码算法的复杂度,因此会影响算法的实时实现,并且可能降低视频的恢复质量。 2 视频压缩编码技术 视频信息的数据量十分惊人,要在带宽有限的无线网络上传送,必须经过压缩编码。目前国际上存在两大标准化组织——ITU-T和MPEG——专门研究视频编码方法,负责制公平统一的标准,方便各种视频产品间的互通性。这些协议集中了学术界最优秀的成果。 除各种基于国际标准的编码技术外,还有许多新技术的发展十分引人注目。 2.1 基于协议的视频压缩编码技术 国际电信联盟(ITU-T)已经制定的视频编码标准包括H.261(1990年)、H.263(199 5年)、H.263+(1998年),2000年 11月份将通过H.263++的最终文本。H.26X系列标准是专门用于低比特率视频通信的视频编码标准,具有较高的压缩比,因此特别适合于无线视频传输的需要。它们采用的基本技术包括:DCT变换、运动补偿、量化、熵编码等。H.263+和H.263++中更增加考虑了较为恶劣的无线环境,设计了多种增强码流鲁棒性的方法,定义了分线编码的语法规则。 MPEG制定的视频编码标准有MPEG-1(1990年)、MPEG-2(1994年)、MPEG-4(完善中)。其中MPEG-1、MPEG-2基本已经定稿,使用的基本技术和H.26X相同。MPEG-1、MPEG-2的特点在于针对的应用主要是数字存储媒体,码率高,它们并不适于无线视频传输。人们熟知的VCD、DVD是MPEG-1、MPEG-2的典型应用。随后,MPEG组织注意到了低比特率应用潜在的巨大市场,开始和ITU-T进行竞争。在 MPEG-4的制定中,不仅考虑了高比特率应用,还特别包含了适于无线传输的低比特率应用。MPEG-4标准的最大特点是基于视频对象的编码方法。 无线通信终端是多种多样的,其所处的网络结构、规模也是互异的。视频码流的精细可分级性(Fine Granularity Scalability)适应了传输环境的多样性。 编码协议并不提供完全齐备的解决方案。一般来说,协议内容主要包括码流的语法结构、技术路线、解码方法等,而并未严格规定其中一些关键算法,如运动估计算法、码率控制算法等。运动估计算法在第3部分有较为详细的介绍。码率控制方案在第4部分有较为详细的介绍。 2.2 其他视频压缩编码技术

简易无线遥控系统设计.(DOC)

1前言 1.1无线遥控技术现状 无线遥控,即是在控制端把控制指令以某种编码方式形成易于传输的信号,通过无线传输,在受控端经解码等处理形成相应的控制操作。无线控制方式多种多样,可以根据不同的应用需要采用适宜的方式。各种遥控方式的不同,主要在于信息的编码处理方式和信息的传输方式。所传信息的形式以及信息量的大小决定采用何种信息编码和处理方式,而信息传送的距离决定采用何种传输方式。 在编码方式上,目前在简单信息的遥控中常采用的是PCM方式和DTMF方式。这两种方式均具有实现简单、可靠性高的优点。对于复杂以及大量信息的遥控,可以采用相应的信号处理方式,经过适当的信源信道编码以及数字调制等处理来生成易于传输的信号。对于这些编码处理方式,可以根据系统功能需要进行灵活选择。 在传输方式上,对于近距离遥控,可以采用基带传输。对于远距离遥控,需要选择适当的调制方式,进行频带传输。目前常用的调制方式有幅度调制,频率调制和相位调制三种。对于不同形式的基带信号,又可以分为模拟调制和数字调制。对于各种调制方式的选择,可以根据基带信号的形式,传输的带宽限制等因素决定。 对于无线遥控技术,当前基本上通过以下几种方式实现:红外线遥控方式,无线电遥控方式,超声波遥控方式和声音遥控方式。红外技术出现比较早,成本低,价格也具有优势。红外遥控具有以下优点:控制内容多,抗干扰能力比较强,不会发生任何误动作;响应速度快,不会对其他电器产生干扰从而影响用户使用;体积小,成本低,功耗小,与其他方式比可以降低功耗90%。但是他的缺点也很明显,在使用中需要保证遥控发射器和遥控接收设备处与一定的角度范围,中间不能有任何物品,否则就会阻挡红外线的传输,因为红外线不能穿越砖瓦水泥砌筑的墙体,这在日常使用中经常会造成不便,毕竟用户不希望只能在一定的角度范围内才能对对象进行操作,之外红外线方式也容易受到外界干扰。超声波遥控方式中的超声传感器频带窄,能携带的信息量少,易于受干扰而引起误动作,同时该种方式作用距离短,通用性强可以互换因而不适合在灯具遥控中运用。声音遥控方式通用性强,作用距离短,声音携带的信息量少,易受干扰而引起误动,它适合于像声控电灯开关的场合。无线电作为新一代的信息传送方式,具有绕射和穿透特性,只要在有效工作范围之内,无线设备就可以不受角度,方向和障碍物的限制而自由使用。并且采用特定的编码解码技术可以防止无线电波的互相干扰,抗干扰能力强。

无线对讲系统设计方案

系统概述 无线对讲覆盖系统的建设是为便利 XX管理各部门、保安及操作等人员的日常工作,在紧急或意外事件出现时可以及时对所有相关部门工作人员进行统一的调度和指挥,实现高效、即时的处理,最大的限度减少了可能造成的损失。由于建筑物对无线电波的屏蔽作用,特别是数据中心的地下室面积较大。各部位的对讲机接收信号强度不均,对讲系统通话不顺畅,作为解决内部对讲系统的屏蔽作用,改善通话质量是非常必要的,这也是XX管理使用的一个基础系统。 三、需求分析 根据XX项目的实际需求和图纸情况、XX管理部门使用要求,结合目前无线频率的使用条件,为本项目设计一套420MHz(MOTOROLAOX常规无线对讲覆盖系统,并采用三个常规信道,从通信机制上实现了多工作组共享信道的方式来扩大通信容量。 系统设计使信号在XX的公共部位和人员经常活动区域有效地覆盖,使整个系统达到覆盖均匀,信号清晰,稳定可靠。本设计能够保证以上要求,以满足XX内部管理、使用和维护,以及 保安、消防、紧急通信之要求等,使其内部管理、维护以及保安、消防人员之间方便、快捷地保持联系、通讯,达到良好的通讯效果。 现拟采用三套信道主机作为信号源来实现双向无线对讲的要求,设计要求如下: 设计的无线对讲系统覆盖的区域为 XX项目的公共区域,主要设备机房,地下层和周边相邻建 筑; 设计入网的对讲机发射功率为 3瓦,系统天线输出电平为+10dBm信号在覆盖区域内可测得的场强值不低于-85dBm话音质量不低于3分效果; 天线分布系统设计在吊顶以内,采用无源器件连接,不影响XX装修并能有效降低故障 率。 、概要设计 结合对XX无线对讲覆盖的需求分析,本次设计要达到以下要求: 在保证系统整体质量及符合国家相关规定的前提下,尽可能降低工程造价成本; 尽量考虑施工过程中,原器件安装牢固,馈线的铺设简便、易行,保证施工不破坏XX 建筑结构和装修的外观,同时考虑施工比较容易实现及施工效率,确定合理的走线方 式; 设计中尽量作到室内场强均匀,并有足够的边缘信号强度合理选择天线的类型和规划 天线的输出功率及布放位置,使在满足设计要求达到良好的均匀覆盖同时采用的天线

无线视频监控系统发展趋势

无线视频监控成为监控系统新的发展方向 随着无线通信技术的日益发展,传输带宽不断提高,通信终端的实时信息处理能力飞速增强,无线 多媒体应用日渐成为业内关注的焦点,也成为人们的必然需求。其主流应用之一是便利、灵活的无线实时视频监控系统,如无线家庭防盗、汽车监控等。基于多种无线传输手段的移动视频监控以其特有的灵活性已成为视频监控新的发展方向。 无线化视频监控包括两方面内容:一是监控中心的移动。通常情况下,被监控对象或是摄像机往往 是固定的,而作为监控系统的使用者(监控中心)则可以是动态的。二是视频监控网络的无线化。当监控点分散且与监控中心距离较远,或被监控对象不固定时,利用传统有线网络的视频监控技术,往往成本高且难以实现。 无线监控和传统的监控方案相比,能够避免大量的布线工作,节省施工费用,重定位能力强,灵活性高,具体地说有以下优点:(1)综合成本低,无须挖沟埋管,特别适合室外距离较远及已装修好的场合;采用无线监控可以摆脱线缆的束缚,有安装周期短、维护方便的优点。(2)组网灵活,可扩展性好,使用 时能灵活挪动终端设备。(3)改造方便,维护费用低。 二、无线视频监控系统涉及的关键技术 1?高效率、抗干扰的视频编解码机制 当今的视频压缩标准有MPE餉H.26X两大系列。MPEG-4目前已应用于Internet流媒体领域,为了尽量减轻MPEG-4视频流对误码的敏感性,以保证压缩视频解压后的恢复质量,MPEG-4提供了多种抗误 码工具,承载流媒体业务的实时网络传输层及底层移动通信系统也可以进一步改善流媒体传输的抗误码性能。MPEG-7是针对存储形式或流形式的应用而制定的,不仅仅用于多媒体信息的检索,更能广泛地用于其他与多媒体信息内容管理相关的领域,并且可以在实时和非实时环境中操作。 ITU-T颁布的H.261标准,用于可视电话和会议电视。H.263标准是ITU组织为了满足码率低于 64kb/s的应用而提岀的一个低码率视频压缩编码建议;它能够在较低码率的情况下达到较好的图像质量,因此广泛应用于远程监控、电视会议以及可视电话等领域,尤其在视频监控领域,它已经可以在嵌入式系 统中达到实时、稳定的压缩效果,是应用较多的视频压缩算法。目前大多数视频监控产品都支持MPEG-4和

智能家居系统的无线控制方案设计

龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/c05092329.html, 智能家居系统的无线控制方案设计 作者:张占军陈诗伟赵煜李未超 来源:《科教导刊·电子版》2015年第01期 摘要本方案设计了利用树莓派卡片电脑为控制服务器,ZigBee作为无线组网工具的无线智能家居控制系统。通过该系统,用户可以通过网络端实时访问并控制树莓派向ZigBee协调器发送控制命令,并由ZigBee路由器接收协调器转发的命令,从而控制终端电器设备。方案为智能门锁设计了用高低电平控制开闭锁;为智能窗帘设计了两个电机正反转控制窗帘的开闭;为智能电灯设计了通过调光模块调节电灯亮度。 关键词树莓派 ZigBee 智能家居 中图分类号:TN873 文献标识码:A 智能家居作为一个新兴产业,正于一个成长发展期,技术的发展更新正是物联网智能家居发展方向。当前,智能家居系统尚未有统一的行业标准,其控制方式也形式多样,但有线连接控制的方式居多,与无线相比,安装工作和使用维护的方便性都要逊一筹。随着近两年Wi-Fi、蓝牙和ZigBee等技术突飞猛进地发展和广泛应用,无线技术和设备已带给人们诸多便 利,悄然改变着人们传统的生活习惯。本方案在现有智能家居技术的背景下,研究无线智能家居的控制。 1 主要开发设备及环境 1.1 系统控制设备 本方案以当前迅速兴起的树莓派(Raspberry Pi)作为系统控制设备。它是一款基于Linux 系统的、只有一张信用卡大小的卡片式计算机,内存为256M、CPU为ARM1176JZF-S,具有多媒体处理能力,具有体积小、价格低廉、功能强大的特点。通过通用端口(GPIO)来控制外连设备,简单的说就是给其26个针脚赋值高低电平,以达到对外部设备的控制。 1.2 无线通信设备 随着物联网的发展,衍生出来的无线连接方式多种多样,红外、蓝牙、Wi-Fi和ZigBee等都已成为开发人员研究方向。与蓝牙等相比,ZigBee在家庭自动化控制中,在功耗、距离和 组网容量、时延短等方面稍有优势,而Wi-Fi则在连接互联网、智能手机和个人电脑方面表现更好,因此本方案设计使用了两种无线通信技术:Wi-Fi和ZigBee。 2 系统设计 2.1 总体设计目标

基于ZigBee的无线语音传输系统的设计

基于ZigBee的无线语音传输系统的设计

基于ZigBee的无线语音传输系统的设计 摘要:ZigBee技术是一种短距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的无线网络技术。其主要特性包括:具有多跳传送(multi-hop relay)机制、网络扩展性能好、布设容易以及具有自组织与自修复能力。在无线传感网络的应用中,声音也是一种传感量,传输采样的声音数据正是声音传感应用的基本要求,所以本论文针对IEEE802.15.4/ZigBee的应用环境,提出实现语音通信的研究课题。 本课题设计了基于CC2430芯片的Zigbee硬件模块,经过了解,在空旷环境下的视距传输距离大约30米;在此基础上设计了基于IEEE802.15.4的语音通信系统方案,开发了硬件试验平台,用以研究短距离的无线语音通信技术。语音通信方案充分利用CC2430 SoC的性能特点,使用芯片内部的ADC和APR9600完成语音采样及回放,无需外部的语音编解码器件且使用的外围器件很少。系统可以很好地实现实时语音无线传输,发射功率小于0 dBm,语音延时小于25ms,传输距离达到15米,音质MOS测试分达到3分以上。该方案硬件简单,成本低廉,功耗很低,可应用于矿井井下生产、无线传感器网络、消防、安全监控领域,拓展了IEEE802.15.4应用范围。 关键词:IEEE802.15.4;ZigBee;CC2430;APR9600;无线语音通信

Based on ZigBee wireless voice transmission system design Abstract:ZigBee technology is a kind of short, low complexity, low power consumption, low rate, low cost wireless network technology. Its main features include: with multiple hops transmission (multi - hop relay) mechanism, extend the network performance is good, layout easily and has since organization and the self-repairing ability. In wireless sensor network applications, the audio is also a kind of sensor volume, transmission sampling voice data is the basic requirement of voice sensing, so this paper the application of IEEE802.15.4 / ZigBee proposed realize voice communication environment, the research subject. This topic was designed based on the CC2430 chip Zigbee hardware modules, after understanding in open environment, the transmission distance stadia about 30 meters; On the basis of IEEE802.15.4 designed on the basis of voice communication system solutions, developed hardware test platform to study the sprint wireless voice communications technology. Voice communications plan make full use of CC2430 SoC performance characteristics, use chip APR9600 completed internal ADC and speech sampling and playback, without external voice codec pieces and use of peripheral devices seldom. System can well realize real-time speech wireless transmission, transmission power, less than 0 dBm 25ms speech delay, the transmission distance to less than 15 meters, timbre MOS test points to three points. The scheme hardware simple and low cost, low power consumption, and can be used to mine production, wireless sensor network, fire control, safety monitoring field, expand the scope of IEEE802.15.4 application. Keywords:IEEE802.15.4,ZigBee, CC2430, APR9600, wireless voice communication

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