引言 

语音通信交换系统又称内话系统，主要为管制人员提供地面之间的有线通信业务和地面与航空器之间的无线通信业务，是空管系统五种关键设备之一。该系统可以为管制用户提供多种无线功能、有线功能、席位功能，可以满足管制人员在不同场景下的工作需求。Frequentis内话系统通过各接口板卡接入有线和无线资源，通过系统内部分布的通信处理模块进行处理，通过中央处理单元进进行话音和数据的交换，并通过席位处理单元实现人机界面的控制，实现地空通信和地地通信。

一、语音通信交换系统话音的处理流程

Frequentis内话系统的拓扑结构为星型结构，系统主要由四个部分组成，核心交换单元、接口单元、席位处理单元和监控维护单元。系统运行采用分散型呼叫控制，核心处理单元负责语音呼叫和音频的路由转接，不会对语音进行处理。内话系统接收到模拟无线信号，在无线机框内进行数字化，并进行音频放大衰减等处理，之后数据通过中央处理单元传输到席位，不会再对语音信号进行处理，在席位端进行数模转换，转换成模拟信号，并进行放大衰减等处理，提供管制员使用。对于管制员指挥的话音信号，管制员指令通过耳机MIC口收集，将模拟话音信号转为电信号，经过席位处理单元，由电信号转换为数字信号，进入Frequentis内话系统进行内部处理交换，通过无线接口模块将数字信号转换为模拟信号输出至后端传输设备及甚高频电台，进行管制指挥话音发射，实现地面与飞机的通信，信号传输过程如图1。

图1 飞坤内话系统地空通信信号流程图

信号处理过程涉及头戴式耳机/送话器与席位单元的匹配调整，语音通信交换系统内部参数的调整，以及接口单元与后端传输设备及电台的音频匹配及调整，参数的调整将影响地空通信的音频质量。

二、Frequentis VCS3020X的音频处理机制

语音通信交换系统内部交换的信号为数字信号，但管制员指挥的语音信号及电台送给内话系统的信号均为模拟信号，因此需要进行模数转换，Frequentis内话系统在接口模块和席位处理单元部分完成信号的模数转换，模数转换过程主要分采样、量化、编码三个过程。Frequentis内话系统采用G.711（A-Law）编码方式，使用13折线8位编码。当8位编码中所有位均为1时，对应数字域中+3.14 dBm0，当只使用最后一位时，对应数字域-65 dBm0，根据手册说明，信号介于-33dBm0至+3.14 dBm0之间，信号具有最佳的音频质量，信号介于-65 dBm0至-33dBm0之间，话音信号失真较大，考虑到话音信号一般介于-33dBm0至+3.14 dBm0之间，Frequentis内话系统以-15 dBm0作为系统基准电平，但外部送入内话系统的话音电平因系统并线、设备调整等因素影响大小不一，为确保语音通信交换系统内部处理的音频质量，需要在Frequentis内话系统上进行参数调整。

三、Frequentis VCS3020X的参数调整策略

1.无线接口卡音频调整策略。Frequentis内话系统监控终端上，可以在 TMCS 硬件树中为无线接口卡（ERIF板）参数进行配置，在line Level中可以对应调整ERIF板卡参数。参数分为两项，一项为AGC参数，一项为I/O leves参数。AGC参数作用为电平限制，可以设置发射之路和接收之路的电平设置值，电平低于设置值时不受电平限制器影响，高于电平限制器的音量则被限制在设置值之内，AGC的作用见图2。

图2：音频AGC的作用示意图

I/O leves值则调整信号的放大和衰减值，main RX和standby RX主要调整接收支路，Frequentis内话系统的基准电平为-15 dBm0，以main RX调整为-10dbm为例，意思是把线路送进来的音频衰减5dB之后进行内部模数转换，送至席位，以-15 dBm0为基准，说明main RX值设置的越小，则在ERIF板上对信号的增益越大，main RX值设置的越大，则在ERIF板上对信号的衰减越大。TX值则调整发射支路的值，系统认为从管制席位传输到ERIF卡的信号应该是-15 dBm0，TX设置的值则为把管制员送过来的信号以多大的电平值送给后端系统，当TX值设置为-20dbm时，则认为把管制员送过来的音频电平衰减5dB，变成-20dbm送给后端系统，录音和TX的原则一致。因此调整ERIF板卡值可以调整板卡对信号的接收和衰减值。当不单独对某一个板卡进行设置时，系统使用的是系统参数中RIFPotVal的值。AGC参数和I/O leves值均对系统的输入和输出参数有影响，经实际测试，I/O leves值与AGC的关系则是先进行外部输入信号的放大和缩小，再进行电平限幅。

2席位音频电平调整对输出电平的影响。在TMCS硬件树找到对应调整的席位,在general项audio setting中有AGC和AGC memory选项，选择AGC则只影响输出的路径，对本席位输入无效，AGC memory则可以为后续的音频信号保持最后的AGC电平。Limiter for CWP则为电平限制器，仅影响耳机/听筒中的扬声器，可作为电平过高信号的“听力保护器”。通过调整AGC out level值，可以影响ERIF输出信号电平值，使得输出信号的值为AGC Out level值。通过调整 AGC InTrigger level值，可以影响席位接口盒LEMON头处的输出值。

图3：席位AGC和limiter参数示意

3 耳机的自动检测匹配。飞坤内话系统监控硬件树中找到对应的硬件席位，选择OP Setting，选择Automatic HS Detection功能，开启耳机自动检测，识别部分官方授权的外设设备，系统自动检测的原理是通过检测席位插孔盒LEMO口的第9针脚和第10针脚之间的电阻值，来识别不同的耳机类型，在headset types中对应调整不同耳机的Mic In值，调整放大倍数，系统自动匹配耳机则自动匹配对应的放大倍数。

四、实际运行案例分析

实际运行中，经常碰到无线呼叫音质差、管制员听机组声音有啸叫、声音有中断、声音比较空洞等问题，对于发射而言，一般我们可以通过调整耳机与席位的匹配，通过调整输入的放大值来调整音频信号，对于内话系统和后端传输及甚高频电台的连接，可以通过调整内话系统接口的增益及衰减，进而使电台的调制度达到标准要求，满足输出音频质量要求。对于接收部分，也同样可以调整音频放大衰减值，来调整音频质量。例如，因为甚高频台站多并了一路线路，导致线路电平降低，管制员听到的话音音量偏低，我们可以调整电台的输出音量，同时也可以调整对应无线接口板的电平值，调整线路增益，两者进行匹配调整，达到想要的音频电平效果。

五、结语

Frequentis内话系统功能比较完善，在实际运行过程中，本文主要分析了飞坤内话系统内部无线接口及席位AGC等对输出音频的影响，其余参数未再详述，进行系统音频调整需要全面协调考虑，以达到理想的音频质量。

参考文献：

1.Voice Communication System Maintenance Manual VCS 3020X Rel. 7.1

2.VCS 3020X Rel 7.1 System Configuration

3.基于谱减法的内话系统语音增强技术 韩丹