基于2.4GHz频率的数字无线音频传输系统及其方法

摘要

本发明公开了一种基于2.4GHz频率的数字无线音频传输系统及其方法，基于2.4GHz数字射频信号，采用前向纠错编码和交织编码以及相对应的前向纠错解码和解交织处理，同时采用跳频控制和调频同步跟踪，能有效避免无线音频传输误码即断音，同时避免多经干扰和离散同频干扰；采用加密编码，有效提高信号传输的安全性；数字无线音频传输话筒在对语音信号数字化之前进行低通滤波，能消除混叠失真，数字无线音频传输接收装置在对语音信号模拟化之后进行低通滤波，能消除高频的数码杂波。本发明能有效避免无线音频传输误码、多经干扰、电磁干扰、离散同频干扰和混叠失真，高保真，高安全性，带宽宽。

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信领域，特别是一种基于2.4GHz频率的数字无线音频传输系统及其方法。

背景技术

目前，无线音频传输系统,普遍使用VHF,UHF频段作为载波信号传输音频信号，这个过程是模拟信号的处理；在传输音频信号过程中很容易受到干扰，特别是当系统中有电磁兼容性不好的大功率设备时，其干扰很容易影响到这类传统的无线音频传输系统，经常会引起串音，断音，爆音等等问题,使得信号的信噪比下降。

对于模拟系统，干扰可以表现为噪音。音频范围以外的干扰很容易通过简单的低通或者带通滤波器将其滤除，而数字传输系统由于传输通道数多、内容丰富、数据量大，使得其码率较高，往往要求系统有数干兆的模拟带宽才可以更好地进行数据恢复，与20KH_Z甚至于7KH_Z的模拟带宽相比这意味着其受干扰的机会比模拟系统的大得多。

数字音频信号被干扰则有可能出现不规则的爆破音。传统的方法往往是通过校验确定当前帧的数据是否有误，若有误则将其丢弃，采用上一帧数据来做填补或者做插值，这种插值的方法并不合适，而当出现突发误码的时候则更会导致严重的爆破音、失真等问题。上述问题的存在使得传统无线音频传输的音质受到严重限制。 

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种抗干扰性强、高保真的基于2.4GHz频率的数字无线音频传输系统及其方法。

本发明解决其问题所采用的技术方案是：

基于2.4GHz频率的数字无线音频传输系统，包括数字无线音频传输话筒和数字无线音频传输接收装置，所述数字无线音频传输话筒沿语音信号流向依次包括：

拾音处理模块，用于拾音和放大语音信号，并对语音信号进行滤波处理；

编码模块，用于数字化模拟语音信号，并对数字化的语音信号进行编码，与拾音处理模块连接；

调制发射模块，用于对语音信号进行射频调制与发射，与编码模块连接；

所述数字无线音频传输接收装置沿语音信号流向依次包括：

信号接收处理模块，用于接收并处理数字无线音频传输话筒的射频信号；

信号解调模块，用于解调射频信号，与信号接收处理模块连接；

解码输出处理模块，用于对语音信号进行解码并输出语音信号，与信号解调模块连接；

其特征在于：

    所述拾音处理模块沿语音信号流向依次包括并连接有：前置音频放大处理单元、滤波处理单元；

所述编码模块沿语音信号流向依次包括并连接有：PCM编码处理单元、纠错编码处理单元；

所述调制发射模块沿语音信号流向依次包括并连接有：QPSK射频调制处理单元、跳频控制处理单元、射频功放处理单元和2.4GHz频率发射天线；

所述信号接收处理模块沿语音信号流向依次包括并连接有：2.4GHz频率接收天线、前置射频放大处理单元和跳频同步跟踪处理单元；

所述信号解调模块包括：QPSK射频解调处理单元；

所述解码输出处理模块沿语音信号流向依次包括并连接有：纠错解码处理单元、PCM解码处理单元、低通滤波处理单元和音频放大输出处理单元。

进一步地，所述编码模块还包括加密编码处理单元，所述加密编码处理单元输入端与纠错编码处理单元连接，输出端与QPSK射频调制处理单元连接；相对应地，所述解码输出处理模块还包括加密解码处理单元，所述加密解码处理单元输入端与QPSK射频解调处理单元连接，输出端与纠错解码处理单元连接。

优选地，所述纠错编码处理单元采用前向纠错编码和交织编码；所述纠错解码处理单元采用前向纠错解码和解交织处理去掉误码并恢复原码。

优选地，所述PCM编码处理单元进行量化精度为24bit 、采样频率为44.1kHz的脉冲编码调制数模转换处理，所述PCM编码处理单元支持144dB，22.05kHz的音频信号量化。

优选地，跳频控制处理单元采用1千次每秒的伪随机码序列跳频。所述跳频同步跟踪处理单元通过伪随机码计算并跟踪数字无线音频传输话筒的调频序列，确保数字无线音频传输话筒和数字无线音频传输接收装置的跳频严格同步。

进一步地，所述数字无线音频传输系统采用八通道数字无线音频传输方式。

基于2.4GHz频率的数字无线音频传输系统的信号传输方法，其特征在于：

数字无线音频传输话筒的信号传输方法依次包括以下步骤：前置音频放大处理单元进行前置音频放大；滤波处理单元进行低通滤波或均衡滤波；PCM编码处理单元进行PCM编码；纠错编码处理单元进行纠错编码； QPSK射频调制处理单元进行QPSK射频调制；跳频控制处理单元进行跳频控制；射频功放处理单元进行射频功率放大；2.4GHz频率发射天线发射2.4GHz频率的射频信号；

数字无线音频传输接收装置的信号传输方法依次包括以下步骤：2.4GHz频率接收天线接收2.4GHz频率的射频信号；前置射频放大处理单元进行前置射频放大；跳频同步跟踪处理单元进行跳频同步跟踪；QPSK射频解调处理单元进行QPSK解调；纠错解码处理单元进行纠错解码；PCM解码处理单元进行PCM解码；低通滤波处理单元进行低通滤波；音频放大输出处理单元进行音频放大输出。

本发明的有益效果是：本发明的一种基于2.4GHz频率的数字无线音频传输系统及其方法，基于2.4GHz数字射频信号，采用前向纠错编码和交织编码以及相对应的前向纠错解码和解交织处理，同时采用跳频控制和调频同步跟踪，能有效避免无线音频传输误码即断音，同时避免多经干扰和离散同频干扰；采用加密编码，有效提高信号传输的安全性；无线麦克风话筒在对语音信号数字化之前进行低通滤波，能消除混叠失真，无线麦克风接收装置在对语音信号模拟化之后进行低通滤波，能消除高频的数码杂波。本发明的一种基于2.4GHz频率的数字无线音频传输系统及其方法，能有效避免无线音频传输误码、多经干扰、电磁干扰、离散同频干扰和混叠失真，具有高保真，高安全性，带宽宽的优点。

附图说明

下面结合附图和实例对本发明作进一步说明。

图1是本发明基于2.4GHz频率的数字无线音频传输系统数字无线音频传输话筒的模块连接示意图；

图2是本发明基于2.4GHz频率的数字无线音频传输系统数字无线音频传输接收装置的模块连接示意图；

图3是本发明基于2.4GHz频率的数字无线音频传输系统数字无线音频传输话筒的各单元连接示意图；

图4是本发明基于2.4GHz频率的数字无线音频传输系统数字无线音频传输接收装置的各单元连接示意图；

图5是本发明基于2.4GHz频率的数字无线音频传输系统数字无线音频传输话筒的信号传输方法；

图6是本发明基于2.4GHz频率的数字无线音频传输系统数字无线音频传输接收装置的信号传输方法；

图7是本发明基于2.4GHz频率的数字无线音频传输系统第二个实施例中数字无线音频传输话筒的各单元连接示意图；

图8是本发明基于2.4GHz频率的数字无线音频传输系统第二个实施例中数字无线音频传输接收装置的各单元连接示意图。

具体实施方式

参照图1- 图8，本发明的基于2.4GHz频率的数字无线音频传输系统 ，其数字无线音频传输话筒包括：

拾音处理模块1，用于拾音和放大语音信号，并对语音信号进行滤波处理；所述拾音处理模块1沿语音信号流向依次包括并连接有：前置音频放大处理单元11、滤波处理单元12；前置音频放大处理单元11采用大动态、低噪声、高线性、低失真、可调增益、差分输入、集成线路音频放大器；滤波处理单元12中，进行必要的量化前的低通滤波处理以消除混叠失真，均衡滤波可以实现所希望的任意频响曲线。

编码模块2，用于数字化模拟语音信号，并对数字化的语音信号进行编码，与拾音处理模块1连接；所述编码模块2沿语音信号流向依次包括并连接有：PCM编码处理单元21、纠错编码处理单元22；PCM编码处理单元21进行量化精度为24bit 、采样频率为44.1kHz的脉冲编码调制数模转换处理，所述PCM编码处理单元21支持144dB、22.05kHz的音频信号量化；纠错编码处理单元22采用前向纠错编码和交织编码处理，有效地解决了无线音频传输误码即断音问题。

调制发射模块3，用于对语音信号进行射频调制与发射，与编码模块2连接；所述调制发射模块3沿语音信号流向依次包括并连接有：QPSK射频调制处理单元31、跳频控制处理单元32、射频功放处理单元33和2.4GHz频率发射天线34；QPSK射频调制处理单元31采用QPSK技术，QPSK（四相相移键控）是一种易于实现的比较成熟有效的射频调制解调方案，它具有一系列独特的优点，目前已经广泛应用于无线通信中，成为现代通信中一种十分重要的调制解调方式；跳频控制处理单元32采用1千次每秒的伪随机码序列跳频，再以前向纠错编码相配合，实现抗干扰作用；射频功放处理单元33将已调制的射频信号放大到接近20dBm的功率以获得足够的无线音频传输覆盖范围。

其数字无线音频传输接收装置沿语音信号流向依次包括：

信号接收处理模块4，用于接收并处理数字无线音频传输话筒的射频信号；所述信号接收处理模块4沿语音信号流向依次包括并连接有：2.4GHz频率接收天线41、前置射频放大处理单元42和跳频同步跟踪处理单元43；前置射频放大处理单元42进行2.4GHz射频底噪放大处理以便于解调出所承载的数字信号；跳频同步跟踪处理单元43通过伪随机码计算跟踪无线麦克风话筒的跳频序列以确保无线麦克风话筒和无线麦克风接收装置的跳频严格同步，再与前向纠错编码相配合，有效地避免多经干扰和离散同频干扰。

信号解调模块5，用于解调射频信号，与信号接收处理模块4连接；所述信号解调模块5包括：QPSK射频解调处理单元51；

解码输出处理模块6，用于对语音信号进行解码并输出语音信号，与信号解调模块5连接；所述解码输出处理模块6沿语音信号流向依次包括并连接有：纠错解码处理单元61、PCM解码处理单元62、低通滤波处理单元63和音频放大输出处理单元64；纠错解码处理单元61进行Reed－Solomon前向纠错解码和解交织处理，去掉误码恢复原码，有效地解决了无线音频传输误码即断音问题；PCM解码处理单元62将量化精度为24bit、 采样频率为44.1KHz的脉冲编码调制信号转换成模拟信号；低通滤波处理单元63进行必要的模拟语音信号的低通滤波处理以消除高频的数码杂波；音频放大输出处理单元64将音频信号放大到适合下级设备处理的电平值输出。

所述数字无线音频传输系统采用八通道数字无线音频传输方式，可以支持八个无线音频传输话筒同时工作，八个通道同时工作互不干扰。

数字无线音频传输系统，能有效避免无线音频传输误码、多经干扰、电磁干扰、离散同频干扰和混叠失真，高保真，高安全性，带宽宽。

参照图5、图6，基于2.4GHz频率的数字无线音频传输系统的信号传输方法，其数字无线音频传输话筒的信号传输方法依次包括以下步骤：前置音频放大处理单元11进行前置音频放大；滤波处理单元12进行低通滤波或均衡滤波；PCM编码处理单元21进行PCM编码；纠错编码处理单元22进行纠错编码； QPSK射频调制处理单元31进行QPSK射频调制；跳频控制处理单元32进行跳频控制；射频功放处理单元33进行射频功率放大；2.4GHz频率发射天线34发射2.4GHz频率的射频信号；

其数字无线音频传输接收装置的信号传输方法依次包括以下步骤：2.4GHz频率接收天线41接收2.4GHz频率的射频信号；前置射频放大处理单元42进行前置射频放大；跳频同步跟踪处理单元43进行跳频同步跟踪；QPSK射频解调处理单元51进行QPSK解调；纠错解码处理单元61进行纠错解码；PCM解码处理单元62进行PCM解码；低通滤波处理单元63进行低通滤波；音频放大输出处理单元64进行音频放大输出。

参照图7、图8，作为本发明的第二个实施例，所述编码模块2还包括加密编码处理单元23，所述加密编码处理单元23输入端与纠错编码处理单元22连接，输出端与QPSK射频调制处理单元31连接；相应地，所述解码输出处理模块6还包括加密解码处理单元65，所述加密解码处理单元65输入端与QPSK射频解调处理单元51连接，输出端与纠错解码处理单元61连接。

在本发明的第二个实施例中，基于2.4GHz频率的数字无线音频传输系统的信号传输方法，其数字无线音频传输话筒的信号传输方法依次包括以下步骤：前置音频放大处理单元11进行前置音频放大；滤波处理单元12进行低通滤波或均衡滤波；PCM编码处理单元21进行PCM编码；纠错编码处理单元22进行纠错编码；加密编码处理单元23进行加密编码； QPSK射频调制处理单元31进行QPSK射频调制；跳频控制处理单元32进行跳频控制；射频功放处理单元33进行射频功率放大；2.4GHz频率发射天线34发射2.4GHz频率的射频信号；

其无线麦克风接收装置的信号传输方法依次包括以下步骤：2.4GHz频率接收天线41接收2.4GHz频率的射频信号；前置射频放大处理单元42进行前置射频放大；跳频同步跟踪处理单元43进行跳频同步跟踪；QPSK射频解调处理单元51进行QPSK解调；加密解码处理单元65进行加密解码；纠错解码处理单元61进行纠错解码；PCM解码处理单元62进行PCM解码；低通滤波处理单元63进行低通滤波；音频放大输出处理单元64进行音频放大输出。

    以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。