[发明专利]一种单模块数据处理的对讲机系统

说明书

本发明公开了一种单模块数据处理的对讲机系统，包括选择匹配对讲机模块、拾音器、压缩和解压模块、LoRa无线模块、切换收发模块、语音播放器和稳压电源模块。单模块数据处理的对讲机系统结构紧凑，成本较低。本发明通过将数据量较大的语音信号分段实时压缩并发送使窄带物联网可以直接收发语音信号，并且通信延时极小，可以实现近似于打电话的通信效果，让窄带物联网真正实现语音互联。相比于现有的MPEG标准的压缩技术，无需等待一段语音结束后再进行压缩处理，而是将语音信号分段实时压缩，无需等待漫长时延，在实现实时性通信的同时也极大地保留了语音的质量。相较于MPEG格式压缩率更高，更加适合在窄带物联网的极低速率下传输。

本申请是申请日为2019年01月29日、名称为“用于窄带物联网的实时语音压缩和解压的方法”、申请号为201910086356.4的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及在窄带物联网中语音通信的技术领域，更具体地说，涉及一种单模块数据处理的对讲机系统，以及语音压缩和解压在对讲机中的应用。

背景技术

随着信息技术的爆炸性发展，当今的世界已经进入万物互联的时代，各种物联网技术层出不穷。但是，由于窄带物联网固有的带宽窄，传输速率低，时延较长等特点。导致使用Zigbee、LoRa以及NB-IOT等通信方式在传输语音信号时存在较大的困难，如何有效利用窄带物联网有限的带宽资源，实现数据量为22KB/s以上的语音收发，已经成为迫切需要解决的问题。

1、以LoRa为例：在用LoRa技术传输数据时，如果传输的码速率小于8B/s时，传输距离可达到25公里(空旷场地)，而当码速率达到960B/s时，同等条件下的传输距离已下降至1Km以下，而一般的语音通信的数据量达到22KB/s，在未压缩的情况下，基本上无法通过LoRa的方式传输。

2、Zigbee的理论带宽为256KB/s，但其所传输的数据中各种协议的数据包实际占有很大比重，能够留给语音通信用的带宽十分有限，如果不对高达22KB/s的语音数据进行压缩，即使Zigbee可以勉强传输，也会带来很大的时延。

3、现有最常用的语音压缩技术为MPEG2，此技术已经非常成熟，但如果直接用于窄带无线通信时，会有以下缺陷：

(1)实时性不强：MPEG2至少需要采样够一个完整的语音音节的数据后，压缩成的数据才足以保证通话质量，而一个完整的音节至少时长为0.4～0.7s，再加上通话时延，通常总通话时延至少在1s以上，而我们的实时语音压缩技术每50ms完成一帧压缩，因此在通话的实时性上远强于MPEG2。

(2)压缩比不足:MPEG2的压缩率是12:1--10:1，压缩比不足无法在窄带物联网中实时语音传输技术。对22KB/s速度的语音数据，在每次截取压缩总时长为20ms的语音数据时，我们的实时语音功率谱压缩技术可达40:1，甚至更高的压缩比，22KB/s能压缩在0.6KB/s以内，可实现窄带物联网的语音实时通畅通信。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，本发明提供一种单模块数据处理的对讲机系统，其通过对连续实时截取总时长为t的语音数据进行均匀取点组成帧数据，再对帧数据转成频域数据，进行求模计算功率谱等对语音数据的压缩处理得到各次谐波幅度比、基波频率值和总衰减系数的三种重要数值，并将三种重要数值按照数据传输协议的帧数据格式排列生成传输序码列即得到压缩比高的语音信号。并且是连续实时截取压缩，使得说话过程中每设定的t时间压缩出一帧数据，延时小，不易被察觉，实时性较好。并针对压缩的方法得到对应的解压方法，将压缩的语音信号还原播放，实现数据量为22KB/s以上的语音在窄带物联网上通畅实时收发，极大保留了通话时的语音质量。

一种单模块数据处理的对讲机系统，包括：

选择匹配对讲机模块，其用于选定需要语音通讯的其他对讲机；