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短波通信從誕生之日起就備受關注，由于通信距離較遠、使用方便、組網靈活等優點使其在無線電通信行業占有重要的位置，同時局限于短波通信的通信原理，也存在通信效果差、通信穩定性低等缺點。要想盡量規避這些不足，對每次通信效果的總結尤為重要，基于這種思路，我們提出對每臺短波電臺在使用過程中的通信效果進行采集和分析，經過大量數據的積累，總結出相關頻率在相關時間的通信效果預期的方法來提高短波通信的使用效率。在這個過程中，對電臺語音信號質量進行分析是重中之重，基于此種需求，我們開發出短波電臺語音質量分析器。

短波電臺語音質量分析器（以下簡稱分析器）的作用是實時對短波電臺接收到的語音信號進行分析和處理，并通過有效鏈路將分析結果和有效的數據上傳到控制中心服務器。具體操作流程是：首先對接收到的語音質量進行處理，得出一個語音質量評分結果，將結果通過網絡或者北斗短報文上傳到控制中心的服務器，其次是對接收到的語音信號進行降噪處理，提高聲音的信噪比，將處理后的語音信號本地播放、存儲并上傳到控制中心的服務器，并且在這個過程中對接收到的聲音信號進行判斷，只有語音信號能上傳，短波電臺噪聲不上傳，減少對帶寬的占用。

分析器采用ARM+DSP的架構，DSP的作用主要是采集短波電臺接收到的語音信號、對語音信號進行分析，計算出信號質量、對語音信號進行降噪處理，提高信噪比、并對有效的語音信號播放和傳輸給ARM；ARM主要的作用是接收DSP傳輸過來的語音質量分析數據和有效語音信號，并通過相關有效的通信鏈路（有線網絡、3G/4G網絡、北斗短報文），將這些數據上傳到控制中心服務器、接收控制中心服務器的控制指令和本地指令、本地人機交互等功能。

     

分析器的硬件框架如圖1所示：

◆  分析器的文件本地存儲功能是在不能通過有效通信鏈路和控制中心通信的情況下，將分析器接收到的有效語音信號和語音信號分析質量數據存儲到本地存儲卡內進行備份，等到通信恢復后，再上傳到控制中心；

◆  分析器提供本地人機交互功能，可以在本地很方便的對分析器進行設置和控制；

◆  分析器提供有線網絡和3G/4G網絡兩種大數據量通信鏈路，可以通過這兩種鏈路將有效語音信號和語音信號分析質量數據上傳到控制中心的服務器或者接收控制中心設置分析器的控制指令；

◆  分析器提供北斗短報文通信鏈路來滿足安全、穩定、高效的通信需求，可以通過北斗短報文的方式將語音信號分析質量數據等小數據量數據上傳到控制中心服務器或者接收控制中心設置分析器的控制指令；

◆  分析器提供本地操作串口，可以通過串口在本地對分析器進行控制和設置；

◆  ARM和DSP通過USB接口進行數據交互；

◆  音頻編解碼器通過I2S接口與DSP進行數據交互；

◆  分析器提供MIC輸入、線輸入、線輸出、功放輸出四種模擬音頻接口，可以很方便的連接到短波電臺的音頻信號輸出接口，并通過線輸出和功放輸出，可以將分析器處理后的音頻信號分別連接到有源功放系統和無源功放系統進行本地播放。

 

分析器的具體使用方法如圖2所示：

◆  分析器通過音頻線獲得短波電臺接收到的音頻信號，對音頻信號進行處理，每2.5s得出一個語音信號質量分析結果，并將結果通過各種通信鏈路（北斗短報文、有線網絡、3G/4G網絡）發送給控制中心；

◆  分析器在計算語音信號質量分析結果的同時，對短波電臺接收到的音頻信號進行降噪處理和有效語音檢測，通過降噪處理，可以明顯提高短波電臺接收到的音頻信號的信噪比和語音質量，通過有效語音檢測，可以區分出包含語音信號的音頻數據和不包含語音信號的音頻數據，在進行本地存儲和上傳到服務器時，只處理含有語音信號的音頻信號，可以明顯的節省存儲空間、網絡帶寬和各級處理器占用率；

◆  分析器可以通過各種通信鏈路（北斗短報文、有線網絡、3G/4G網絡）接收控制中心的控制指令；

◆  對于短波移動臺，可以采用北斗短報文和3G/4G網與控制中心進行數據交互。小數據量的信息，如語音質量分析結果、對分析器的遠程控制指令等，可以采用北斗報文或者3G/4G的方式進行傳輸，大數據量的數據，如分析器需要上傳的語音信號，可以通過3G/4G的方式進行傳輸。如果此時沒有可用的3G/4G信號，分析器會自動將數據存儲在本地；

◆  對于短波基地臺，除了可以使用上述通信鏈路外，還可以使用更加穩定的有線網，可以使數據傳輸更安全、更及時。

分析器在短波通信網中的使用方式如圖3所示：

◆  只需要通過一根音頻線連接到短波電臺，采集電臺接收到的音頻信號，不影響短波電臺正常通信；

◆  每一臺短波電臺連接一臺分析器，分析器對電臺接收到的音頻信號進行實時分析和處理，將含有語音的音頻數據和語音質量分析結果通過各種有效的通信鏈路（北斗短報文、3G/4G網絡、有線網絡）發送到控制中心；

◆  每一臺分析器有唯一的ID號，控制中心通過各種有效的通信鏈路（北斗短報文、3G/4G網絡、有線網絡）可以分別對每一臺分析器進行控制；

◆  控制中心可以通過每臺分析器上傳的數據，進行進一步的處理，從而分析出每臺短波電臺在本次通信過程中的通信質量。

在使用短波進行通信時，對通信質量的判斷往往是通過操作人員的主觀感知獲得的，存在不準確和不一致性，而且不能對通信結果進行采集、存儲、量化和分析。短波電臺語音質量分析器的出現，很好的解決了這一問題，可以自動的總結該次通信效果，將每次量化分析的數據進行存儲，為更高層次的數據處理提供數據積累。