基于DSP的综合话音、传真等实时数据处理平台研究

摘要

近年来，由于半导体制造工艺的发展和计算机体系结构等方面的改进，DSPs芯片的功能越来越强大，这使得信号处理研究的重点在很大程度上可以放在软件算法上，而不用像过去那样需要过多地考虑硬件实现。DSP是为高性能应用而专门设计的芯片，以DSP器件为核心的各种应用解决方案随之产生。 DSP技术在许多领域中均有着广泛的应用，特别是在通信领域里，由于具有极强的实时性和极高的性能，使其对话音等数据进行实时处理成为可能。由于它是通过面向芯片结构指令的软件编程来实现其功能的，同时，DSP提供有充裕的空间和可扩展性，因而设计人员通过修改软件而不需更改硬件平台就可以改进系统原有设计方案，为系统添加新功能或强化现有功能，因而具有极强的灵活性。 本课题主要分为两个部分：增量调制信号解码算法，修正的5比特ADPCM解码算法以及信号检测算法的研究与实现；基于DSP的硬件实时处理平台的设计。 本文根据课题的要求，在研究现有算法的基础上，结合话音信号和传真信号的特点，提出了一种话音检测的改进算法－短时自相关慢速下降检测算法和传真信号的能量检测算法，提高了信号检测的准确度，完成了信号检测任务；提出了可变帧长的语音编码算法改进了增量调制算法中存在的对突变信号跟踪过慢、对尖峰的刻画能力不够的缺陷问题，更好地还原出了原始波形的走势；基于最大限度地保留信号信息的思想，提出了修正的分数倍内插滤波器的高效实现结构并澄清了课题中要处理信号的控制信息和分配信息格式，解决了以色列VBD 5比特ADPCM算法中内插处理和同步定位的难题。试验结果证明了算法的有效性。 本文为解决课题中数据处理终端的通用性、可编程性和可移植性问题，应用软件无线电的思想，提出了“硬件平台通用化、功能定义软件化、系统结构模块化”的设计思路，使系统具有良好的功能扩展性和功能可重定义特征。该设计思想的特点，根本上解决了数据处理设备通用性差、难以适应信号多变性的问题。 本文基于TI公司生产的DSP芯片TMS320C6701，设计了综合数据（话音、传真等）实时处理平台，在该平台上完成了信号解码算法和信号检测算法，满足了课题组“集成化综合处理系统”项目的后端综合数据处理实时性的要求，极大提高了系统的通用性和可移植性。