现代社会对数据通信需求正向多样化、个人化方向发展。未来通信,无论是3G还是4G,都将离不开DSP技术(数字信号处理器),DSP作为一种功能强大的特种微处理器,主要应用在数据、语音、视像信号的高速数学运算和实时处理方面,可以说DSP将在未来通信领域中起着举足轻重的作用。
DSP技术在通信上应用广泛,如:高速调制解调器、语音编码、回波消除、VOIP、GSM、CDMA无线基站、xDSL、多媒体系统以及DTMF检测、数字留言机、传真等等。本文无法一一叙述,下面选取其中两个方面进行讨论。
1.语音编码
最近十年来语音编码技术取得了突破性进展,ITU等陆续通过了一系列低码率电话频带语音编码标准。其中MOS(MeanOpinionScore)是一种国际上流行用来评估编码器输出音质好坏指标。
一般MOS(4音质称为长途音质;MOS为4~3.5称通信质量;3.5~3.0称专业质量;小于3称合成质量。
对于PCM方式波形编码由于本质上遵循Nyquist采样定理,所以在保证音质前提下不可能获得很高编码率。而从语音产生机理出发,对人发音模型有关参数进行编码,即分析-合成编码,则可获得较好音质同时有效降低编码率,其中最具代表性是线性预测编码(Linear Prediction Code-LPC)和码激励线性预测编码(Code Excited Linear Prediction Code-CELP)。 LPC基本原理是根据人发声特点来建立语音产生数学模型。人发声时有清音和浊音之分,清音无基音,呈现与白噪声类似平坦频谱,所以可用白噪声作为清音激励;浊音则有振动基本频率(基音),故可用具有一定基音频率脉冲源作激励;而人声管相当于一组滤波器,对不同激励产生不同响应,形成特定声音输出.
为了提高重建话音自然度,编码端可以增加一组预测滤波器,采用闭环LPC结构,由特征参数激励得到预测信号,将此信号与原信号s(n)相减得到残差信号e(n),把此信号与有关参数一并编码传送,在解码端进行误差修正可有效改善语音质量。
2.高速调制解调器中DSP技术
由于在本地局与用户之间是模拟传输,所以数字终端(DataTerminal Equipment)和用户线之间就需要一个转换设备,称之为调制解调器(Modem)。PSTNModem将来自数据终端数字信号转成适合用户线传输模拟信号,将来自用户线模拟信号转成数字信号输入数据终端,从而完成通信。
以ITU-V.32为标准Modem所应用数字信号处理技术主要有正交调幅(QAM)、格形编码调制(TCM)、维特比译码(Veterbi)、回波消除(Echo Cancellation)与自适应均衡(Adaptive Equalization)等。如果以DSP器件代替专用集成电路来完成这些算法,则不仅升级容易,灵活性高,而且成本将大大下降。Modem编解码由DSP软件实现,甚至电话编解码也可用软件方式由DSP完成。DAA接口完成信号收发,音频接口则支持语音服务。以DSP汇编语言编制V.32Modem软件,波特率为2.4K时总运算量约是8.4MIPS,若用100MIPSTMS320VC549来实现,则单片即可完成多路信号调制解调。对于远端接入服务器(RemoteAccessServers---RAS)应用,单个TMS320C6201可以完成10-15路V.34标准高速Modem调制解调。