[实用新型]一种基于LoRa技术的远距离无线语音传输系统

说明书

本实用新型公开了一种基于LoRa技术的远距离无线语音传输系统，包括依次连接的语音采集和播放模块、MCU控制模块、本振及同步模块、LoRa射频传输模块、射频功率放大模块、低噪声放大器模块；语音信号通过语音采集芯片采集转换成数字信号，MCU经过RTOS的控制将数字信号进行编码、压缩、加密后通过LoRa射频基带芯片发送出去，经射频功率放大电路放大后由天线传输出去。本实用新型传输距离远、安全保密性高、可广泛应用于远距离无线语音对讲和集群通信中。

技术领域

本实用新型属于无线传输技术领域，特别涉及一种基于LoRa技术的远距离无线语音传输系统。

背景技术

无线对讲机是移动通信中的一个重要分支，其应用十分广泛。无线对讲机和其他无线通信工具的市场定位各不相同，难以相互取代，还将长期使用下去。随着数字通信的快速发展，数字对讲机的发展步伐也在不断加快，但是昂贵的价格限制了其广泛的使用，所以低成本、高性能的数字对讲机的研发很有市场需求。

对讲机最早使用模拟技术的传输方式，模拟对讲机虽然结构简单，但是对频段利用率低、语音信号无法处理，语音质量不高，同时其保密性还存在隐患。2009年12月12日工信部发布666号文件，规定了我们对讲机模拟技术体质转为数字技术体质的时间表，从2011年1月开始进行“模拟转数字”。数字对讲机的出现，使得我国的移动通信系统和设备可以完全实现数字化。其频带利用率高，而且在临界距离内接收语音的因子很好，数字化信号便于进行无差错中继，也便于和其他数据合用一套数字中继系统，利用带宽链接实现更大的覆盖。

虽然数字对讲机有上述优势，但是现在主流的DMR/DOMR标准的对讲机价格较昂贵，研发低成本、高性能的对讲机很有市场需求。LoRa技术主要用于无线传感数据采集应用，其优势是扩频通信技术和前向纠错编码技术，通过将数据码元扩频成扩频数据段，保证了信号的远距离、稳定传输。前向纠错编码技术更能将传输错误的数据位通过纠错算法将数据更正，保证了数据的可靠传输。语音传输相对于无线数据采集，数据传输量较大，通过在LoRa基带芯片后端添加功率放大网络，可以使用功放补偿来弥补扩频通信时对通信信道要求过宽的要求，从而使得上述语音对讲方案既能保证语音信号的传输，同时能利用LoRa技术扩频通信的优势。本实用新型设计出一款低成本、远距离、安全传输的语音对讲方案。

实用新型内容

基于上述问题，本实用新型的目的在于提供一种远距离无线语音传输系统，该无线语音传输终端具有传输距离远、安全可靠等优势。

一种基于LoRa技术的远距离无线语音传输系统，包括硬件和软件两部分，其硬件部分包括依次连接的语音采集和播放模块、MCU控制模块、本振和同步模块、LoRa射频传输模块和射频功率放大模块；其软件部分包括采集芯片和LoRa射频传输芯片的驱动程序、编码压缩/解码解压缩算法、加密算法、信令产生、时钟同步、实时操作系统RTOS和扩展设备的API接口。

本实用新型研发的LoRa数字对讲模块首先实现对语音信号的采集，然后将采集到的原始语音信号通过ADC转换成数字信号。接着，使用运行在MCU内部的编解码算法将转换成的数字信号进行编码压缩，降低信号容量，以便减轻射频通路的传输负担，加密数据以使得数据的安全传输。将编码压缩加密后的语音信号通过LoRa基带芯片传输出去，转换成射频信号。最后将射频信号通过射频功率放大电路进行放大，以实现远距离传输。接收端所实现的过程与上述相反。本实用新型可以使用多个对讲模块形成语音集群通信系统，为保持系统内的时钟同步，语音对讲模块上带有本振和同步模块。系统中一个模块提供信令，其余模块根据信令完成系统时钟同步。

方案主要功能模块如下：

硬件部分：

Ⅰ 采集播放模块

语音信号通过MIC电路采集，使用采集播放芯片对采集语音信号进行放大和ADC变换，然后通过I2S通信接口与MCU连接，并将转换后原始数字信号通过外部中断传输给MCU，以进行后续的处理。