短波通信從誕生之日起就備受關(guān)注，由于通信距離較遠(yuǎn)、使用方便、組網(wǎng)靈活等優(yōu)點(diǎn)使其在無線電通信行業(yè)占有重要的位置，同時(shí)局限于短波通信的通信原理，也存在通信效果差、通信穩(wěn)定性低等缺點(diǎn)。要想盡量規(guī)避這些不足，對(duì)每次通信效果的總結(jié)尤為重要，基于這種思路，我們提出對(duì)每臺(tái)短波電臺(tái)在使用過程中的通信效果進(jìn)行采集和分析，經(jīng)過大量數(shù)據(jù)的積累，總結(jié)出相關(guān)頻率在相關(guān)時(shí)間的通信效果預(yù)期的方法來提高短波通信的使用效率。在這個(gè)過程中，對(duì)電臺(tái)語音信號(hào)質(zhì)量進(jìn)行分析是重中之重，基于此種需求，我們開發(fā)出短波電臺(tái)語音質(zhì)量分析器。

短波電臺(tái)語音質(zhì)量分析器（以下簡稱分析器）的作用是實(shí)時(shí)對(duì)短波電臺(tái)接收到的語音信號(hào)進(jìn)行分析和處理，并通過有效鏈路將分析結(jié)果和有效的數(shù)據(jù)上傳到控制中心服務(wù)器。具體操作流程是：首先對(duì)接收到的語音質(zhì)量進(jìn)行處理，得出一個(gè)語音質(zhì)量評(píng)分結(jié)果，將結(jié)果通過網(wǎng)絡(luò)或者北斗短報(bào)文上傳到控制中心的服務(wù)器，其次是對(duì)接收到的語音信號(hào)進(jìn)行降噪處理，提高聲音的信噪比，將處理后的語音信號(hào)本地播放、存儲(chǔ)并上傳到控制中心的服務(wù)器，并且在這個(gè)過程中對(duì)接收到的聲音信號(hào)進(jìn)行判斷，只有語音信號(hào)能上傳，短波電臺(tái)噪聲不上傳，減少對(duì)帶寬的占用。此短波電臺(tái)語音質(zhì)量分析器由浙江凱池電子公司研發(fā)。

分析器采用ARM+DSP的架構(gòu)，DSP的作用主要是采集短波電臺(tái)接收到的語音信號(hào)、對(duì)語音信號(hào)進(jìn)行分析，計(jì)算出信號(hào)質(zhì)量、對(duì)語音信號(hào)進(jìn)行降噪處理，提高信噪比、并對(duì)有效的語音信號(hào)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(zhì)量分析數(shù)據(jù)和有效語音信號(hào)，并通過相關(guān)有效的通信鏈路（有線網(wǎng)絡(luò)、3G/4G網(wǎng)絡(luò)、北斗短報(bào)文），將這些數(shù)據(jù)上傳到控制中心服務(wù)器、接收控制中心服務(wù)器的控制指令和本地指令、本地人機(jī)交互等功能。

圖1 分析器的硬件框架

分析器的硬件框架：

◆ 分析器的文件本地存儲(chǔ)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(hào)和語音信號(hào)分析質(zhì)量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到本地存儲(chǔ)卡內(nèi)進(jìn)行備份，等到通信恢復(fù)后，再上傳到控制中心；

◆ 分析器提供本地人機(jī)交互功能，可以在本地很方便的對(duì)分析器進(jìn)行設(shè)置和控制；

◆ 分析器提供有線網(wǎng)絡(luò)和3G/4G網(wǎng)絡(luò)兩種大數(shù)據(jù)量通信鏈路，可以通過這兩種鏈路將有效語音信號(hào)和語音信號(hào)分析質(zhì)量數(shù)據(jù)上傳到控制中心的服務(wù)器或者接收控制中心設(shè)置分析器的控制指令；

◆ 分析器提供北斗短報(bào)文通信鏈路來滿足安全、穩(wěn)定、高效的通信需求，可以通過北斗短報(bào)文的方式將語音信號(hào)分析質(zhì)量數(shù)據(jù)等小數(shù)據(jù)量數(shù)據(jù)上傳到控制中心服務(wù)器或者接收控制中心設(shè)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(duì)分析器進(jìn)行控制和設(shè)置；

◆ ARM和DSP通過USB接口進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；

◆ 音頻編解碼器通過I2S接口與DSP進(jìn)行數(shù)據(jù)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(tái)的音頻信號(hào)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(hào)分別連接到有源功放系統(tǒng)和無源功放系統(tǒng)進(jìn)行本地播放。

圖2 分析器的具體使用方法

分析器的具體使用方法：

◆ 分析器通過音頻線獲得短波電臺(tái)接收到的音頻信號(hào)，對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行處理，每2.5s得出一個(gè)語音信號(hào)質(zhì)量分析結(jié)果，并將結(jié)果通過各種通信鏈路（北斗短報(bào)文、有線網(wǎng)絡(luò)、3G/4G網(wǎng)絡(luò)）發(fā)送給控制中心；

◆ 分析器在計(jì)算語音信號(hào)質(zhì)量分析結(jié)果的同時(shí)，對(duì)短波電臺(tái)接收到的音頻信號(hào)進(jìn)行降噪處理和有效語音檢測(cè)，通過降噪處理，可以明顯提高短波電臺(tái)接收到的音頻信號(hào)的信噪比和語音質(zhì)量，通過有效語音檢測(cè)，可以區(qū)分出包含語音信號(hào)的音頻數(shù)據(jù)和不包含語音信號(hào)的音頻數(shù)據(jù)，在進(jìn)行本地存儲(chǔ)和上傳到服務(wù)器時(shí)，只處理含有語音信號(hào)的音頻信號(hào)，可以明顯的節(jié)省存儲(chǔ)空間、網(wǎng)絡(luò)帶寬和各級(jí)處理器占用率；

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

◆ 對(duì)于短波移動(dòng)臺(tái)，可以采用北斗短報(bào)文和3G/4G網(wǎng)與控制中心進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。小數(shù)據(jù)量的信息，如語音質(zhì)量分析結(jié)果、對(duì)分析器的遠(yuǎn)程控制指令等，可以采用北斗報(bào)文或者3G/4G的方式進(jìn)行傳輸，大數(shù)據(jù)量的數(shù)據(jù)，如分析器需要上傳的語音信號(hào)，可以通過3G/4G的方式進(jìn)行傳輸。如果此時(shí)沒有可用的3G/4G信號(hào)，分析器會(huì)自動(dòng)將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在本地；

◆ 對(duì)于短波基地臺(tái)，除了可以使用上述通信鏈路外，還可以使用更加穩(wěn)定的有線網(wǎng)，可以使數(shù)據(jù)傳輸更安全、更及時(shí)。

圖3 分析器在短波通信網(wǎng)中的使用方式

分析器在短波通信網(wǎng)中的使用方式：

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

◆ 每一臺(tái)短波電臺(tái)連接一臺(tái)分析器，分析器對(duì)電臺(tái)接收到的音頻信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析和處理，將含有語音的音頻數(shù)據(jù)和語音質(zhì)量分析結(jié)果通過各種有效的通信鏈路（北斗短報(bào)文、3G/4G網(wǎng)絡(luò)、有線網(wǎng)絡(luò)）發(fā)送到控制中心；

◆ 每一臺(tái)分析器有唯一的ID號(hào)，控制中心通過各種有效的通信鏈路（北斗短報(bào)文、3G/4G網(wǎng)絡(luò)、有線網(wǎng)絡(luò)）可以分別對(duì)每一臺(tái)分析器進(jìn)行控制；

◆ 控制中心可以通過每臺(tái)分析器上傳的數(shù)據(jù)，進(jìn)行進(jìn)一步的處理，從而分析出每臺(tái)短波電臺(tái)在本次通信過程中的通信質(zhì)量。

在使用短波進(jìn)行通信時(shí)，對(duì)通信質(zhì)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(zhǔn)確和不一致性，而且不能對(duì)通信結(jié)果進(jìn)行采集、存儲(chǔ)、量化和分析。短波電臺(tái)語音質(zhì)量分析器的出現(xiàn)，很好的解決了這一問題，可以自動(dòng)的總結(jié)該次通信效果，將每次量化分析的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，為更高層次的數(shù)據(jù)處理提供數(shù)據(jù)積累。