基于voip之vhf通信系统中话音质量增强方法研究

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1、基于VoIP之VHF通信系统中话音质量增强方法研究第一章绪论1.1课题研究背景和意义我国空域辽阔、机场众多，空中运输在现代交通运输中占的比重越来越大，机场与飞机的数量急剧增长，而我国民航事业相对于发达国家来说起步较晚，目前正处于迅速发展阶段，这就导致了大型机场以及繁忙空域的飞行流量特别大，空中交通状况拥挤不堪，航空器的飞行活动存在着一定的安全隐患。随着空中交通运输需求的日益增长，空中交通管制部门对设备的稳定性与实用性要求越来越高，设备的更新换代速度也越来越快，从20世纪70年代开始中国民航大量的

2、引进VHF(VeryHighFrequency)通信设备、导航设备、转报设备、二次雷达设备、自动化设备、天气观测设备等，空中交通管制方式逐渐实现了由程序管制到雷达管制的转变，极大的缩小了航空的器飞行间隔，有效的提高了空域利用率⑴。VHF地空通信是空中交通管制过程中必不可少的指挥手段，使用民航专用的VHF频段进行管制员与飞行员、飞行员与飞行员之间的语音通信，指挥空域内各航空器正常飞行。区域内地空通信双向中断10分钟就会造成事故征候，塔台地空通信双向中断3分钟也会造成事故征候，一旦发生事故征候，整个

3、区域内会实施流量控制，严重影响航空器的飞行安全，民航VHF通信系统非常重要。随着飞行流量的增加，VHF通信保障能力也在不断的增强，在十二五末，预计呼和浩特管制区内要实现VHF信号的双重覆盖，VHF设备也要进行大量的更新。VHF遥控台的增多与VHF设备的大量引进使得设备维护人员的工作量越来越大，只有不断的研究新技术与新设备才能更好的保障VHF通信系统正常运行。1.2课题主要研究内容本课题以民航内蒙古空管分局引进的一套VoIP-VHF地空通信系统为基础，围绕VoIP信号在模拟传输系统中传输时话音质量

4、变差问题进行深入研究。本文分析了VoIP-VHF通信系统的技术原理，分别从硬件与软件两方面入手研究导致话音质量变差的原因，深入分析了丢包的原因与目前的解决办法，首次提出了优化硬件链路与综合编码这两个减少丢包增强话音质量的方法。本课题的主要研究内容包括以下三个方面：(1)深入分析了民航空中交通指挥中VHF通信系统的使用现状，对VHF通信原理以及整个模拟VHF通信系统进行了剖析；详细分析了地面信号的传输方式与传输设备，目前有三种传输方式，主用光缆链路，备用微波链或卫星链路；分析了VoIP技术的信令协

5、议与传输协议，信令协议是SIP协议和H.323协议，传输协议是UDP/IP协议簇；研究了VoIP-VHF通信系统的使用情况与地面信号的传输方式，目前VoIP信号仍通过原有的复用器来传输，中间要经过协议转换设备才可以接入，所以造成话音质量变差。(2)分析了影响通话质量的因素，主要包括丢包、时延与抖动这3方面，分别研究了时延与抖动这两个因素的解决办法，主要从丢包入手，深入分析了导致丢包的原因，主要是超时丢包、网络拥塞与传输丢包这三个原因导致丢包。目前减小丢包的方法分为基于接收端的丢包恢复技术与基于发

6、送端的丢包补偿技术两大类，本文从丢包恢复与丢包补偿两方面出发，提出了一种综合编码方法，发送端使用奇偶校验编码与交织技术，接收端使用包复制技术。第二章基于VoIP的VHF通信系统2.1VHF通信系统VHF通信是指利用VHF频段的电磁波作为媒介进行无线电通信。众所周知，无线电频率是非常宝贵的不可再生资源，所以对频带的划分就显得非常重要。无线电频带划分标准如表2.1所示，无线电频率的分配由无线电委员会来决定，划分给民航空中交通指挥用的VHF频段是118-136.975MHz,该频段在全世界范围内只能用

7、于空中交通指挥。目前国内民航VHF地空通信的频率间隔是25kHz，在整个民航频段内可以设置759个频点，通过空间隔离重复使用这些频点。随着技术的进步，频率间隔会越来越小，现在已经研制出频率间隔为8.33kHz的VHF电台，这样可以使用更多的频点来进行空中交通指挥，极大的提高了频率资源利用率。VHF通信是一种无线通讯方式，以VHF频段的电磁波作为信息的载体，利用电磁波在空间中的传播来传递信息，电磁波在空间中通过时变磁场与时变电场的交替转换实现传播。根据通信距离与频率的不同，电磁波的传播方式分为视距

8、波、地面波、空间波三种[4]。频率在2MHz以下的电磁波有着沿弯曲地表传播的特性，它可以绕开一些障碍物来传播，这种传播方式叫地面波传播，地面波传播距离能够达到数百或数千公里以上，一般用于船舶助航。频率在2~30MHz的电磁波在大气层中传播时会受到电离层反射，该频段的电磁波可以利用这一特性在大气层中传播，这种传播方式就是空间波传播（图2.1),民航用的髙频通信就属于空间波传播方式[4]。.2.2VoIP技术及协议VoIP通信系统是基于分组交换的，必须把数字信号经过压缩、编码转换成语音数据中贞；然后