基于CAT1的公网对讲系统的制作方法

基于cat1的公网对讲系统
技术领域
1.本发明涉及信号传输技术领域，特别是涉及基于cat1的公网对讲系统。


背景技术：

2.自2013年工业和信息化部向运营商正式发放4g牌照以后，宣告我国通信行业已经进入4g时代；2020年4月工业和信息化部又发布了《关于深入推进移动物联网全面发展的通知》(下面简称通知),通知中明确指出要推动2g/3g物联网业务迁移转网，提到以cat1满足中等速率物联需求和话音需求。本属于4g的cat1产品接入网络不需要升级基站的硬件环境，软件上更改一些参数的配置，就能够无缝接入现有的网络环境。与2g/3g相比，cat1速率高、功耗低、成本低、尺寸小及更高的集成度，与cat4及以上相比，cat1的下行速率10m,上行速率5m，但能满足用户物联网中等速率使用场景，因此cat1产品具有广阔的市场应用前景。
3.但是，作为低配置、低速率、覆盖范围小的cat1毕竟只是对物联网环境的一种弥补，较高应用速率、更广更深更复杂使用场景还是需要5g来覆盖，还是需要投入更多的资源。


技术实现要素：

4.鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明实际要解决的技术问题在于：提供一种既能满足用户实现语音通话，又能够在不升级基站的前提条件下无缝接入lte公网的基于cat1的公网对讲系统。
5.为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于cat1的公网对讲系统，所述系统包括：lte天线模块、射频前端模块、调制解调模块、bt/wlan通信模块以及电源管理与对讲功能模块；其中，所述射频前端模块连接所述lte天线模块、调制解调模块以及电源管理与对讲功能模块，所述bt/wlan通信模块以及电源管理与对讲功能模块连接所述调制解调模块；所述lte天线模块用于从基站接收射频信号以及发送来自所述射频前端模块的射频信号；所述射频前端模块用于对接收到的射频信号进行通道切换以及滤波处理；所述调制解调模块用于对来自所述射频前端模块的射频信号以及来自所述电源管理与对讲功能模块的音频信号进行解调；所述bt/wlan通信模块用于通过bt和/或wlan发送经过所述调制解调模块的射频信号；所述电源管理与对讲功能模块，用于分别进行电源管理以及将来自所述调制解调模块的射频信号进行数模转换或将接收到的音频信号进行模数转换。
6.于本发明的一实施例中，所述射频前端模块包括：射频开关、滤波单元、射频功率放大器以及控制开关。
7.于本发明的一实施例中，所述滤波单元包括：双工器和/或滤波器。
8.于本发明的一实施例中，所述电源管理与对讲功能模块包括：电源管理与音频编解码单元，用于分别进行电源管理以及将来自所述调制解调模块的射频信号进行数模转换或将接收到的音频信号进行模数转换。
9.于本发明的一实施例中，所述电源管理与对讲功能模块还包括：与所述电源管理
与音频编解码单元连接的音频pa单元以及播放单元，用于对经过数模转换的信号进行放大并向外播放；和/或，与所述电源管理与音频编解码单元连接的音频采集单元，用于采集音频信号并发送至所述电源管理与音频编解码单元，以对该音频信号进行模数转换。
10.于本发明的一实施例中，所述调制解调模块包括：集成有射频收发器和蓝牙射频的调制解调器。
11.于本发明的一实施例中，所述电源管理与音频编解码单元包括：电源管理子单元、音频编解码子单元以及用户界面支持功能子单元。
12.于本发明的一实施例中，所述调制解调模块和/或电源管理与音频编解码单元包括：一或多个可扩展接口。
13.于本发明的一实施例中，所述bt/wlan通信模块包括：bt/wlan滤波器以及与所述bt/wlan滤波器连接的bt/wlan天线。
14.于本发明的一实施例中，所述公网对讲系统还包括：与所述调制解调模块连接的sim卡模块电路、usb模块电路以及ptt模块电路中的一种或多种。
15.如上所述，本发明的基于cat1的公网对讲系统，通过系统中设置的lte天线模块、射频前端模块、调制解调模块、bt/wlan通信模块以及电源管理与对讲功能模块实现在cat1的基础平台上实现lte网络的覆盖，不仅满足中等速率下的客户使用要求，还同时具备bt/wlan功能，该公网对讲系统可在不升级基站硬件环境的条件下，接入lte网络实现并实现对讲功能，能够突破传统对讲机的距离限制、场合限制、频率限制，且具有较低的开发成本。
附图说明
16.图1显示为本发明一实施例中基于cat1的公网对讲系统的结构示意图。
17.图2a显示为本发明一实施例中基于cat1的公网对讲系统的结构示意图。
18.图2b显示为本发明一实施例中基于cat1的公网对讲系统的结构示意图。
19.图3显示为本发明一实施例中射频前端模块的结构示意图。
20.图4显示为本发明一实施例中电源管理与对讲功能模块的结构示意图。
21.图5显示为本发明一实施例中bt/wlan通信模块的结构示意图。
22.图6显示为本发明一实施例中基于cat1的一种公网对讲pcba系统的结构示意图。
23.图7显示为本发明一实施例中射频前端的结构示意图。
具体实施方式
24.以下通过特定的具体实例说明本技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本技术的其他优点与功效。本技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用系统，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用系统，在没有背离本技术的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
25.下面以附图为参考，针对本技术的实施例进行详细说明，以便本技术所属技术领域的技术人员能够容易地实施。本技术可以以多种不同形态体现，并不限定于此处说明的实施例。
26.为了明确说明本技术，省略与说明无关的部件，对于通篇说明书中相同或类似的
构成要素，赋予了相同的参照符号。
27.在通篇说明书中，当说某部件与另一部件“连接”时，这不仅包括“直接连接”的情形，也包括在其中间把其它元件置于其间而“间接连接”的情形。另外，当说某种部件“包括”某种构成要素时，只要没有特别相反的记载，则并非将其它构成要素排除在外，而是意味着可以还包括其它构成要素。
28.当说某部件在另一部件“之上”时，这可以是直接在另一部件之上，但也可以在其之间伴随着其它部件。当对照地说某部件“直接”在另一部件“之上”时，其之间不伴随其它部件。
29.虽然在一些实例中术语第一、第二等在本文中用来描述各种元件，但是这些元件不应当被这些术语限制。这些术语仅用来将一个元件与另一个元件进行区分。例如，第一接口及第二接口等描述。再者，如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。因此，“a、b或c”或者“a、b和/或c”意味着“以下任一个：a；b；c；a和b；a和c；b和c；a、b和c”。仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。
30.此处使用的专业术语只用于言及特定实施例，并非意在限定本技术。此处使用的单数形态，只要语句未明确表示出与之相反的意义，那么还包括复数形态。在说明书中使用的“包括”的意义是把特定特性、区域、整数、步骤、作业、要素及/或成份具体化，并非排除其它特性、区域、整数、步骤、作业、要素及/或成份的存在或附加。
31.表示“下”、“上”等相对空间的术语可以为了更容易地说明在附图中图示的一部件相对于另一部件的关系而使用。这种术语是指，不仅是在附图中所指的意义，还包括使用中的装置的其它意义或作业。例如，如果翻转附图中的装置，曾说明为在其它部件“下”的某部件则说明为在其它部件“上”。因此，所谓“下”的示例性术语，全部包括上与下方。装置可以旋转90
°
或其它角度，代表相对空间的术语也据此来解释。
32.虽然未不同地定义，但包括此处使用的技术术语及科学术语，所有术语均具有与本技术所属技术领域的技术人员一般理解的意义相同的意义。普通使用的字典中定义的术语追加解释为具有与相关技术文献和当前提示的内容相符的意义，只要未进行定义，不得过度解释为理想的或非常公式性的意义。
33.鉴于现有技术的缺失，通过系统中设置的lte天线模块、射频前端模块、调制解调模块、bt/wlan通信模块以及电源管理与对讲功能模块实现在cat1的基础平台上实现lte网络的覆盖，不仅满足中等速率下的客户使用要求，还同时具备bt/wlan功能，该公网对讲系统可在不升级基站硬件环境的条件下，接入lte网络实现并实现对讲功能，能够突破传统对讲机的距离限制、场合限制、频率限制，且具有较低的开发成本并解决现有技术中的问题。
34.下面以附图为参考，针对本发明的实施例进行详细说明，以便本发明所述技术领域的技术人员能够容易地实施。本发明可以以多种不同形态体现，并不限于此处说明的实施例。
35.如图1所示，展示本发明实施例中的基于cat1的公网对讲系统的结构示意图。
36.所述系统包括：lte天线模块11、射频前端模块12、调制解调模块13、bt/wlan通信模块14以及电源管理与对讲功能模块15；
37.其中，所述射频前端模块12连接所述lte天线模块11、调制解调模块13以及电源管理与对讲功能模块15，所述bt/wlan通信模块14以及电源管理与对讲功能模块15连接所述调制解调模块13；
38.所述lte天线模块11用于从所述基站接收射频信号发送给所述射频前端模块12，以及向基站发送来自所述射频前端模块12的射频信号；
39.所述射频前端模块12用于对从所述lte天线模块11接收到的射频信号进行通道切换以及滤波处理发送给所述调制解调模块13，或对从所述调制解调模块13接收到的射频信号进行通道切换以及滤波处理发送给lte天线模块11；
40.所述调制解调模块13用于对来自所述射频前端模块12的射频信号进行以及来自所述电源管理与对讲功能模块15的音频信号进行解调；所述调制解调模块13实现数据的模数转换以及数模转换。
41.所述bt/wlan通信模块14用于通过bt和/或wlan发送经过所述调制解调模13块的射频信号；
42.所述电源管理与对讲功能模块15，用于分别进行电源管理以及将来自所述调制解调模块13的射频信号进行数模转换或将接收到的音频信号进行模数转换。
43.需要注意的是，在本实施例中需说明的是应理解图1实施例中的各个模块的划分仅仅是一种逻辑功能的划分，实际实现时可以全部或部分集成到一个物理实体上，也可以物理上分开。且这些模块可以全部以软件通过处理元件调用的形式实现；也可以全部以硬件的形式实现；还可以部分模块通过处理元件调用软件的形式实现，部分模块通过硬件的形式实现；
44.例如各模块可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路，例如：一个或多个特定集成电路(application specific integrated circuit，简称asic)，或，一个或多个微处理器(digital signal processor，简称dsp)，或，一个或者多个现场可编程门阵列(field programmable gate array，简称fpga)等。再如，当以上某个模块通过处理元件调度程序代码的形式实现时，该处理元件可以是通用处理器，例如中央处理器(central processing unit，简称cpu)或其它可以调用程序代码的处理器。再如，这些模块可以集成在一起，以片上系统(system-on-a-chip，简称soc)的形式实现。
45.在本实施例中，所述lte天线模块11用于从所述基站接收的射频信号可以作为下行信号，向基站发送的来自所述射频前端模块12的射频信号则作为上行信号；其中，所述下行信号所对应的在所述于cat1的公网对讲系统的工作原理为：如图2a所示，所述lte天线模块11从基站接收所述上行信号发送所述射频前端模块12进行信道切换以及滤波操作，再到达所述调制解调模块13，以进行后续操作(可以通过bt/wlan通信模块向外发送或发送给电源管理与对讲功能模块)；所述上行信号所对应的在所述于cat1的公网对讲系统的工作原理为：如图2b所示，所述上行信号(来自所述bt/wlan通信模块或电源管理与对讲功能模块)经过所述调制解调模块13调制处理后，经过射频前端模块12进行信道切换以及滤波操作，最后由所述lte天线模块11经过空间传回到基站。
46.可选的，所述电源管理与对讲功能模块可以将经过数模转换或模数转换的信号发
送给所述调制解调模块和/或调制解调模块。
47.可选的，如图3所示，所述射频前端模块包括：射频开关31、滤波单元32、射频功率放大器33以及控制开关34。
48.其中，所述射频开关31连接所述滤波单元32，所述滤波单元32连接所述射频功率放大器33以及控制开关34；
49.所述射频开关31用于对射频信号进行信道切换，所述滤波单元32用于对射频信号进行滤波，所述射频功率放大器33用于对射频信号进行放大，所述控制开关34用于控制所述射频前端模块的开关。
50.需要说明的是，所述射频开关31、滤波单元32、射频功率放大器33以及控制开关34的个数可为一个或多个，本实施例中的图3中均以一个为示例，不对此作限制。
51.可选的，所述滤波单元32包括：双工器和/或滤波器。具体的，根据信号所处的不同频段来选择双工器/滤波器作为滤波单元进行滤波。例如，fdd(时分双工模式)使用双工器、tdd(指频分双工模式)使用滤波器。
52.可选的，如图4所示，所述电源管理与对讲功能模块包括：电源管理与音频编解码单元41；用于分别进行电源管理以及将来自所述调制解调模块的射频信号进行数模转换或将接收到的音频信号进行模数转换。需要注意的是，所述接收到的音频信号可以为从外部设备接收也可以为自身接收。
53.可选的，所述电源管理与音频编解码单元41包括：用于进行电源管理的电源管理子单元411、进行音频编解码的音频编解码子单元412以及用户界面支持功能子单元413。所述电源管理与音频编解码单元41将电源管理、音频编解码、电池管理和用户界面支持功能统一集成。
54.可选的，电源管理与音频编解码单元包括：一或多个可扩展接口。
55.可选的，所述电源管理与对讲功能模块还包括：与所述电源管理与音频编解码单元41连接的音频pa单元42以及播放单元43，用于对经过数模转换的信号进行放大并向外播放；和/或，与所述电源管理与音频编解码单元连接的音频采集单元44，用于采集音频信号并发送至所述电源管理与音频编解码单元41，以对该音频信号进行模数转换。
56.其中，所述播放单元43可以为显示播放单元也可以为音频播放单元；例如，为喇叭，或者lcd。所述音频采集单元44可以为任一具有音频信号采集的装置，优选的，在对讲系统中采用mic接口。
57.可选的，如图1所示，所述调制解调模块13包括：集成有射频收发器和蓝牙射频的调制解调器，可以对bluetooth/wlan正常信号进行调制。
58.可选的，所述调制解调模块13还包括：一或多个可扩展接口。
59.可选的，如图5所示，所述bt/wlan通信模块包括：bt/wlan滤波器51以及与所述bt/wlan滤波器51连接的bt/wlan天线52。
60.所述bt/wlan滤波器51用于对来自所述调制解调模块13的射频信号进行bt/wlan滤波，以供可通过bt/wlan天线52向外部设备发送。所述bt/wlan滤波器51还用于对由bt/wlan天线52接收的信号进行滤波。需要注意的是，所述bt/wlan滤波器与所述bt/wlan天线是相互对应的，若所述滤波器为bt滤波器则天线为bt天线，若滤波器为wlan滤波器则天线为wlan天线，如果是bt/wlan滤波器为bt和wlan双频，则天线可为bt和wlan双频天线，也可
以为bt或wlan单频天线；同样的，如果是bt/wlan天线为bt和wlan双频，则滤波器可为bt和wlan双频滤波器，也可以为bt或wlan单频滤波器。
61.可选的，所述公网对讲系统还包括：与所述调制解调模块连接的sim卡模块电路、usb模块电路以及ptt(一键通)模块电路中的一种或多种。
62.为了更好的解释本发明的cat1的公网对讲系统，结合以下具体实施例进行说明。
63.实施例1：基于cat1的一种公网对讲pcba系统；如图6所示为本实施中的系统结构图。
64.所述系统包括：lte天线接口、射频前端(rf-fem)、集成调制解调器(uis8910dm)、电源管理 音频编解码器、音频功率放大器(pa)、bluetooth/wlan滤波器(saw)、bt/wlan天线、speaker接口、mic接口以及lcd。
65.其中，所述lte天线接口连接所述射频前端，所述射频前端连接所述集成调制解调器以及电源管理 音频编解码器，所述电源管理 音频编解码器以及bluetooth/wlan滤波器连接所述集成调制解调器，所述bt/wlan天线连接所述bluetooth/wlan滤波器，所述音频功率放大器(pa)连接所述电源管理 音频编解码器以及speaker接口，所述mic接口以及lcd连接所述电源管理 音频编解码器。该系统的基本工作原理是：下行信号通过lte天线从空间接收到基站信号，首先经过射频前端经过信道切换、滤波，再到达集成调制解调器。同理，上行信号从集成调制解调器处理后，经过射频前端中射频功率放大器放大、不同频段双工器/滤波器的滤波、射频开关的信道切换，最后由lte天线经过空间传回到基站。过配对协议成功配对后，所述集成调制解调器出来的信号先经过saw后，bluetooth/wlan天线再将信号经过空间传送到主设备。
66.经过电源管理 音频编解码数模转换处理的语音信号经音频pa的放大后，通过喇叭speaker接口发出声音；从mic接口拾取的音频信号经电源管理 音频编解码实现模数转换。所述集成调制解调器集成了射频收发器和蓝牙射频，且具有很多的可扩展接口。电源管理 音频编解码将电源管理、音频编解码、电池管理和用户界面支持功能统一集成，且具有可扩展接口。
67.如图7所示，为所述射频前端的结构示意图，包括：射频开关、多个滤波单元、射频功率放大器以及两个控制开关。其中，所述射频开关连接所述滤波单元，所述滤波单元连接所述射频功率放大器以及控制开关。
68.实验证明，lte各频段及带宽信号不影响bluetooth/wlan正常信号接收，bluetooth打开时，不影响lte各频段信号接收。
69.综上所述，本发明的基于cat1的公网对讲系统，通过系统中设置的lte天线模块、射频前端模块、调制解调模块、bt/wlan通信模块以及电源管理与对讲功能模块实现在cat1的基础平台上实现lte网络的覆盖，不仅满足中等速率下的客户使用要求，还同时具备bt/wlan功能，该公网对讲系统可在不升级基站硬件环境的条件下，接入lte网络实现并实现对讲功能，能够突破传统对讲机的距离限制、场合限制、频率限制，且具有较低的开发成本并解决现有技术中的问题。因此，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
70.上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因
此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。