DSP在通信中的應用

時間：2018-08-30 08:40:02

關鍵字： DSP fec 總線與接口通信

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[導讀]數(shù)字式蜂房系統(tǒng)使用通用DSP來實現(xiàn)語音合成(speech synthesis)、糾錯編碼(error-correction coding)、基帶調制解調器(baseband modem)、以及系統(tǒng)控制等功能。

在當前的DSP市場上，通信設備是其最大的用戶，以下是其中的幾個例子：

(1)數(shù)字式蜂房系統(tǒng)

數(shù)字式蜂房系統(tǒng)使用通用DSP來實現(xiàn)語音合成(speech synthesis)、糾錯編碼(error-correction coding)、基帶調制解調器(baseband modem)、以及系統(tǒng)控制等功能。

a.語音合成、語音壓縮與編碼是DSP最早和最廣泛的應用項目。在有線和無線通信中，矢量編碼器用于將語音信號壓縮到有限帶寬的信道中。

b.糾錯編碼。前向糾錯(FEC，F(xiàn)orward Error-Correction)方案廣泛地使用在電信應用中、用以降低噪聲信道中的bit誤碼率。隨著越來越多的數(shù)據(jù)要通過有限帶寬的信道、對改善的FEC技術的需求也就更加迫切。循環(huán)冗余檢驗(CRC)和bit奇偶檢驗仍然用于簡單的誤碼檢測。然而，更復雜的前向糾錯方案，例如Verbi卷積編碼和Reed-Solomon(RS)編碼常常使用于多bit的檢錯與糾錯。通常，鏈接的編碼方案在降低bit誤碼方面要優(yōu)于簡單的方案。例如，美國數(shù)字蜂房移動電話的IS-54語音信道規(guī)范，就由CRC和卷積碼來共同保證。

c.基帶調制與解調。DSP能夠用來實現(xiàn)基帶調制解調功能。這些功能包括定時的恢復、自動增益和頻率控制、符號檢測、脈沖整形、以及匹配濾波器等。許多功能以往是用硬件來實現(xiàn)的。隨著高性能DSP的發(fā)展和多種目的硬件設計需要的增長，例如，IS-54標準就要求每個終端能夠處理三種調制方案：FM、FSK、DQPSK，現(xiàn)在往往用DSP通過其軟件來實現(xiàn)。

(2)軟件電臺(Software rideo)

近年來得到充分重視與迅速發(fā)展的軟件電臺，是利用同樣的硬件設備和不同的軟件模塊，來適應不同頻段、不同調制方式下的通信。在軟件電臺中，最重要和最具挑戰(zhàn)性的部分就是高性能的A/D、D/A變換器和以DSP為核心的實時信號處理器。軟件電臺概念的提出和最初的應用都是在軍用通信中;但近年來在各種民用通信系統(tǒng)中也已顯露出了廣闊的應用前景。軟件電臺對DSP所提出的實時性很高的要求，正有力地促進著DSP的發(fā)展，其中包括單片處理器的性能、多處理器協(xié)同工作的能力、DSP軟件開發(fā)的環(huán)境和DSP實時操作系統(tǒng)等多方面的發(fā)展。

(3)均衡和信道估計

對DSP來說，另一個計算量繁重的任務是信道模擬，用以估計回聲、噪音或碼間干擾。線路回聲對消是在公用有線電話上適合用DSP來實現(xiàn)的應用?；芈暫驮胍舻膶ο麑τ谟芯€和無線通信同樣重要。

均衡是又一種信道估計技術，用以消除由于信道延時擴展所引起的碼間干擾。

(4)語音和字符識別算法

DSP在完成核心的應用之外，還常常用來完成用戶界面的任務。這是因為以DSP為基礎的產品具有很強的設計靈活性，允許系統(tǒng)的設計者把附加的任務加給他們的DSP，以便更充分地利用其處理能力。在移動電話中。其語音撥號功能就可以由DSP來實現(xiàn)。在使用個人數(shù)字助理(PDA、Personal Digital Assistent)技術時，把計算機和通信應用結合在一起，人機界面設計就來得更重要。

(5)調制解調器(Modem)

調制解調器中復雜的數(shù)學運算主要是依靠DSP或由DSP核組成的ASIC來完成的。在便攜式計算機中、對調制解調器的大小、重量、功耗特別關注時，對DSP的要求就來得更高。調制解調器的速度隨著DSP速度的提高而不斷地提高，到1997年已達到56kbps。

(6)綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)(ISDN)

ISDN在顯著降低成本的同時，使數(shù)據(jù)傳輸速率得到很大的提高。從而使一些需要高速數(shù)據(jù)傳輸率和信息實時處理的新業(yè)務得到發(fā)展，如交互式出版、視頻會議、遠程醫(yī)療、遠程教學等。

以視頻會議為例。由于需要很寬的帶寬來傳輸視頻圖象和聲音，傳統(tǒng)的電視會議需要專門租用昂貴的寬帶信道。而以最新的DSP為基礎的視頻會議系統(tǒng)所實現(xiàn)的H.320編碼與國際視頻會議及ISDN視頻電話兼容。也就是說，可以在ISDN的6個基本速率接口(即6×64kbps)上運行視頻會議。

由DSP來實現(xiàn)的雙模式Modem，既可以在模擬信道上以模擬模式工作、也可以在ISDN信道上以數(shù)字格式工作，因為ISDN系統(tǒng)是數(shù)字式的。

(7)多媒體

多媒體是由將傳統(tǒng)的模擬視頻信號和聲音信號轉換為數(shù)字信號而驅動的。電影和電視已經(jīng)可以裝入VCD和DVD供家庭娛樂、電子游戲、商業(yè)展覽、教學等。數(shù)字式的視頻數(shù)據(jù)很快就可以通過電纜電視、電話線、蜂房電話和衛(wèi)星等信道傳輸。由視頻和聲音信號數(shù)字化所產生的大量數(shù)據(jù)，要依靠高性能的DSP來減小對存儲空間和傳輸帶寬的要求。需要由DSP來完成的任務包括視頻信號與音頻信號的編碼/解碼、彩色空間轉換、回音消除、濾波、誤碼校正、復用、bit流協(xié)議處理等。