2.4G数字无线对讲系统MAC层协议设计与实现

摘要

无线对讲系统已经深入到公共生活的各个角落,是不可或缺的通信工具。伴随时代的发展,各行各业的指挥运作方式越来越复杂,也对无线对讲系统的管理调度功能提出了更高的要求。无中心对讲系统正是在这样的背景之下催生出的研究发展方向,其不受公网限制、灵活组网的特点正能够满足小范围指挥调度的需求,在未来将成为专网专用不可或缺的管理调度工具。然而,由于频谱资源的日益紧张、数字语音终端高昂的成本、语音终端缺乏自集群技术等多方面原因,限制了无中心对讲技术的研究和发展。
　　在此背景下,本文立足于解决无中心对讲系统终端在自集群方式下多终端接入载频时的信道分配与调度问题,同时以低成本方案对数字终端进行设计精简。基于对数字无中心对讲系统及无线语音MAC层协议领域的发展现状研究,本文进行的主要工作有:
　　(1)针对无中心数字对讲系统信道接入层面的设计要求,提出了一种基于竞争和时分多址调度方式的混合型无线语音MAC层协议。通过将基础信道和语音传输信道分离、构建时分多址下基于单向链路的时隙分配和对时同步协议,实现了多终端接入载频时的信道自分配调度,提高了信道利用率,满足了无中心对讲系统在通信过程中对基础信道调度的需求。在协议设计时,本文兼顾协议的性能和可实现性,充分考虑了低成本语音终端对于低功耗和低运算复杂度的要求。
　　(2)基于 MAC层协议设计,综合数字语音终端的发展现状和设计要求,提出了一种适用于无中心语音对讲系统的数字终端设计方案。该方案涵盖了硬件选型及设计,软件分层及调度等多方面内容,通过嵌入式技术和2.4G无线射频通信技术的综合运用,完成了工作在 ISM开放频段的数字语音对讲终端的设计与实现。在终端设计时,本文对终端设计方案进行了精简,降低了实现成本和功耗。实验测试结果证明:本文所设计协议及终端方案符合无中心对讲系统的传输要求,保证了数字无中心对讲终端的正常使用。

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第1章 引言

1.1 研究背景

1.2 课题研究现状概述

1.3 论文主要工作

1.4 章节安排

第2章 数字无线语音对讲系统概述

2.1 模拟与数字对讲机系统

2.2 数字无中心对讲系统

2.3 本章小结

第3章 无线MAC层协议概述

3.1 概念

3.2 当前无线MAC层协议对比

3.3 无中心对讲系统MAC层协议设计要求

3.4 本章小结

第4章 无线语音MAC层协议设计

4.1 设计目标

4.2 协议设计

4.4 本章小结

第5章 终端设计

5.1 设计目标及设计内容

5.2 总体设计

5.3 射频收发模块

5.4 语音控制

5.5 MAC层协议的平台实现

5.6 本章小结

第6章 实验测试

6.1 测试条件

6.2 测试方法

6.3 性能测试及分析

6.4 性能比较

6.5 本章小结

第7章 总结与展望

7.1 总结

7.2 展望

参考文献

致谢