基于PIC的低速率無線語音通信系統(tǒng)

摘 要： 給出了ACELP算法在點對點通信中的應用方案，主要設計了基于Microchip公司的PIC系列高端芯片和以射頻收發(fā)芯片CC1100為核心的跳頻語音通信系統(tǒng)，為實現(xiàn)數(shù)字集群通信系統(tǒng)中的數(shù)字終端提供了可行的方案。
關鍵詞： ACELP；無線通信；單片機；CC1100

在移動電話已經(jīng)成為人們生活必需品的今天，一種低成本的點對點無線通信系統(tǒng)也在日益發(fā)展中。它是警務、保安人員和野外工作人員的必選通信設備，它不同于移動電話，不用根據(jù)通話時間計費，不存在網(wǎng)絡擁堵的問題，可以用于重大任務保障的通信和應付各種突發(fā)的緊急事件。在設計語音通信系統(tǒng)的過程中，語音信號處理[1]的方法關系到系統(tǒng)的性能，隨著對通信質量要求的提高，人們需要用較少的碼率來獲得盡可能好的合成語音質量[2]。
TETRA系統(tǒng)采用的低速率ACELP壓縮算法[3]，是一種改進型的CELP，其碼率被壓縮至4.567 kb/s，仍能保證高質量的話音服務[4]。近幾年對ACELP算法的研究大部分集中在算法的仿真。本文主要設計了ACELP算法應用的硬件系統(tǒng)。
1 系統(tǒng)概述
Microchip公司推出的dsPICXX器件[5]將高性能16位單片機的控制特點與DSP高速運算的優(yōu)點相結合，為嵌入式系統(tǒng)設計提供了適合的單芯片、單指令流的解決方案。其獨特的RISC結構精簡指令與傳統(tǒng)的采用CISC結構的單片機相比，可以達到2:1的代碼壓縮，速度提高4倍，使其執(zhí)行效率大為提高[6]。
在用單個dsPICXX器件實現(xiàn)復雜的算法處理和控制操作時，存在通話質量差，不易擴展等功能，作為改進方案設計了雙單片機結構，如圖1所示。將計算量較大的語音壓縮編碼部分單獨用dsPIC33FJ64GP706實現(xiàn)，用PIC24FJ32GA004作為主控芯片，控制信號之間的同步并處理按鍵信息，CC1100內有快速頻率變動合成器，能夠實現(xiàn)頻率跳躍，通過PIC24FJ32GA004不斷改變CC1100的載波頻率，實現(xiàn)了跳頻通信。