DSP在通信中的應(yīng)用分析

在當(dāng)前的DSP市場上，通信設(shè)備是其最大的用戶，以下是其中的幾個(gè)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(shí)現(xiàn)語音合成(speech synthesis)、糾錯(cuò)編碼(error-correction coding)、基帶調(diào)制解調(diào)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(yīng)用項(xiàng)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(cuò)編碼。前向糾錯(cuò)(FEC，F(xiàn)orward Error-Correction)方案廣泛地使用在電信應(yīng)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(shù)的需求也就更加迫切。循環(huán)冗余檢驗(yàn)(CRC)和bit奇偶檢驗(yàn)仍然用于簡單的誤碼檢測。然而，更復(fù)雜的前向糾錯(cuò)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(cuò)與糾錯(cuò)。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(dòng)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(diào)制與解調(diào)。DSP能夠用來實(shí)現(xiàn)基帶調(diào)制解調(diào)功能。這些功能包括定時(shí)的恢復(fù)、自動(dòng)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(shí)現(xiàn)的。隨著高性能DSP的發(fā)展和多種目的硬件設(shè)計(jì)需要的增長，例如，IS-54標(biāo)準(zhǔn)就要求每個(gè)終端能夠處理三種調(diào)制方案：FM、FSK、DQPSK，現(xiàn)在往往用DSP通過其軟件來實(shí)現(xiàn)。

　　(2)軟件電臺(tái)(Software rideo)

　　近年來得到充分重視與迅速發(fā)展的軟件電臺(tái)，是利用同樣的硬件設(shè)備和不同的軟件模塊，來適應(yīng)不同頻段、不同調(diào)制方式下的通信。在軟件電臺(tái)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(shí)時(shí)信號處理器。軟件電臺(tái)概念的提出和最初的應(yīng)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(yīng)用前景。軟件電臺(tái)對DSP所提出的實(shí)時(shí)性很高的要求，正有力地促進(jìn)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(shí)時(shí)操作系統(tǒng)等多方面的發(fā)展。

　　(3)均衡和信道估計(jì)

　　對DSP來說，另一個(gè)計(jì)算量繁重的任務(wù)是信道模擬，用以估計(jì)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(shí)現(xiàn)的應(yīng)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(jì)技術(shù)，用以消除由于信道延時(shí)擴(kuò)展所引起的碼間干擾。

　　(4)語音和字符識(shí)別算法

　　DSP在完成核心的應(yīng)用之外，還常常用來完成用戶界面的任務(wù)。這是因?yàn)橐訢SP為基礎(chǔ)的產(chǎn)品具有很強(qiáng)的設(shè)計(jì)靈活性，允許系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者把附加的任務(wù)加給他們的DSP，以便更充分地利用其處理能力。在移動(dòng)電話中。其語音撥號功能就可以由DSP來實(shí)現(xiàn)。在使用個(gè)人數(shù)字助理(PDA、Personal Digital Assistent)技術(shù)時(shí)，把計(jì)算機(jī)和通信應(yīng)用結(jié)合在一起，人機(jī)界面設(shè)計(jì)就來得更重要。

　　(5)調(diào)制解調(diào)器(Modem)

　　調(diào)制解調(diào)器中復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算主要是依靠DSP或由DSP核組成的ASIC來完成的。在便攜式計(jì)算機(jī)中、對調(diào)制解調(diào)器的大小、重量、功耗特別關(guān)注時(shí)，對DSP的要求就來得更高。調(diào)制解調(diào)器的速度隨著DSP速度的提高而不斷地提高，到1997年已達(dá)到56kbps。

　　(6)綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(ISDN)

　　ISDN在顯著降低成本的同時(shí)，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(shí)時(shí)處理的新業(yè)務(wù)得到發(fā)展，如交互式出版、視頻會(huì)議、遠(yuǎn)程醫(yī)療、遠(yuǎn)程教學(xué)等。

　　以視頻會(huì)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(huì)議需要專門租用昂貴的寬帶信道。而以最新的DSP為基礎(chǔ)的視頻會(huì)議系統(tǒng)所實(shí)現(xiàn)的H.320編碼與國際視頻會(huì)議及ISDN視頻電話兼容。也就是說，可以在ISDN的6個(gè)基本速率接口(即6×64kbps)上運(yùn)行視頻會(huì)議。

　　由DSP來實(shí)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?yàn)镮SDN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(zhuǎn)換為數(shù)字信號而驅(qū)動(dòng)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(xué)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(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)，要依靠高性能的DSP來減小對存儲(chǔ)空間和傳輸帶寬的要求。需要由DSP來完成的任務(wù)包括視頻信號與音頻信號的編碼/解碼、彩色空間轉(zhuǎn)換、回音消除、濾波、誤碼校正、復(fù)用、bit流協(xié)議處理等。