OMAP5912的嵌入式無線組播通信設計

摘要：提出一種便攜式的無線通信系統，它采用OMAP5912作為系統中央處理器，利用Wi-Fi模塊組建Ad-Hoe無線網絡，采用G729a編解碼傳輸語音信息，并利用混音技術實現多方通話功能。測試表明，該系統不需要專用基站，可隨時隨地實現實時語音通信，適合應急通信等無線應用場合。
關鍵詞：無線通信；嵌入式系統；語音編解碼；Wi-Fi

引言
當前移動電話以方便、快捷的通話特點已經成為人們的日常生活品之一。然而，它需要基站支持。如果處于基站覆蓋區外，用戶就很難進行通信。并且它一般只適合兩個用戶之間通信，這難以適用于應急通信或臨時會議等應用場合。針對這一問題，本文提出一種采用Wi-Fi(Wireless Fidelity，無線保真)傳輸技術的嵌入式系統。它利用Ad-Hoc進行自組織組網，實現多人同時進行通話的目的。該系統不需要專用基站，從而解決移動電話需要專網的不足。

1 系統設計思想
無線多方通話系統是指在同一個系統中允許多人同時進行對話，它不同于常規對講機。對講機只能實現半雙工通信，即發起方在說話時，聽不到其他人的語音。通信雙方時常因為搶話而難以順利溝通。如果多人同時搶話，將造成系統無法正常通信。
為了實現無線多方通話，需要解決兩個關鍵問題：無線局域網的建立、系統語音通信的方法。無線局域網可以采用基于AP方式的組網和基于Ad-Hoc方式的組網。基于AP方式的組網需要選擇一個中心節點，它負責轉發和處理下面各成員之間的語音信息。然而，如果該節點失效，整個網絡就會癱瘓，而基于Ad-Hoc方式的網絡內各用戶地位均等，各用戶在彼此覆蓋范圍可以建立對等的通信關系直接通信。考慮到系統的便攜性和實用性，系統采用基于Ad-Hoc方式進行無線組網。
在建立無線局域網后，可以采用RTP協議實現簡單的點對點語音通話。為了實現多方話務系統，還需要采用組播方式。由于無線局域網的有效帶寬有限，為了容納更多的用戶，需要采用合適的語音編解碼算法以降低各自帶寬的需求。語音編碼一般分為三種類型：波形編碼、參數編碼和波形參數混合編碼。波形編碼的語音自然度高，但是壓縮效率比較差，常在32 kbps以上。參數編碼特點是語音壓縮效率高，但是自然度比較差，能夠在極低速率進行編碼。而波形參數混合編碼結合了以上兩者的長處，代表算法有G．723、G．729等，能在4～16 kbps的速率上進行高質量的語音合成。考慮到算法的復雜度和對語音的需求，這里選用適合嵌入式應用的G729a算法。接收方接收到多個用戶的語音信息后先進行相應的語音解碼，然后采取混音技術實現實時接聽多人話音。
考慮到系統的便攜性以及系統開發的難易程度，選擇Linux2．6操作系統作為軟件開發平臺，以TI的OMAP5912作為中央處理器，利用無線網卡組建Ad-Hoc網絡，利用Qt技術實現圖形界面顯示和系統控制。最終完成在局域網內進行多方話務通信的功能。

2 系統硬件設計
本系統結構如圖1所示。該無線局域網內有N個用戶，其中N的取值范圍為[2，253]。每個用戶的系統架構相同，它包括語音采集／播放模塊、觸摸屏、無線網卡、中央處理單元和電源模塊。