基于DSP的機載選呼解碼器設(shè)計　

4 仿真和實驗

　　本節(jié)首先通過仿真實驗?zāi)M選呼信號數(shù)據(jù)，對解碼器性能進(jìn)行分析，然后在某型飛機試驗室實驗上對系統(tǒng)進(jìn)行驗證，確認(rèn)基于DSP的解碼器的實用性。

4.1 仿真及結(jié)果

　　利用MATLAB實驗環(huán)境生成選呼模擬信號，由音調(diào)T-A、T-B、T-C、T-D構(gòu)成，每個音調(diào)幅度為0.14。為驗證算法的魯棒性，按文獻(xiàn)1中最差環(huán)境描述在原始信號中加入一定白噪聲，使得最終信噪比-6dB，其時域波形圖如圖6(a)所示，頻譜圖如圖6(b)所示。從圖中可以看出，雖時域上選呼信號被噪聲完成淹沒，但從頻域上可見選呼音調(diào)特征明顯。

　　采用Visual DSP 5.0++ Simulator開發(fā)環(huán)境模擬DSP解碼過程。圖7和圖8發(fā)布給出了狀態(tài)機首次進(jìn)入“Pulse1”狀態(tài)和“Pulse2”狀態(tài)時的波形幅度譜圖。可以看出，圖7信號由音調(diào)T-A于T-B構(gòu)成，圖8信號由音調(diào)T-C和T-D構(gòu)成。

　　根據(jù)圖5所述單幀信號處理算法流程，幅度最大值與幅度次大值比、信號幅度與噪聲幅度比，以及頻率偏移比均滿足選呼音調(diào)信號要求，因此認(rèn)為圖7和圖8所示信號均為選呼音調(diào)信號，表明了單幀信號處理的可行性。

　　利用圖4的狀態(tài)跳轉(zhuǎn)圖完成最終解碼過程，最終狀態(tài)進(jìn)入”Finishing”，輸出解碼結(jié)果為T-A、T-B、T-C和T-D，與預(yù)期結(jié)果相同，實現(xiàn)成功解碼，保證了解碼控制的有效性。

　　通過對模擬選呼信號解碼的仿真，表明基于DSP的解碼算法在高噪聲環(huán)境適用，算法有效可行。

4.2 實驗及結(jié)果

　　通過某型飛機試驗室實驗對解碼器系統(tǒng)進(jìn)行驗證，地面編碼器生成選呼信號，由音調(diào)T-C、T-D、T-E、T-F構(gòu)成，經(jīng)短波電臺發(fā)送機調(diào)制后發(fā)送，經(jīng)空間傳播后由電臺接收機接收并解調(diào)后輸入到本文設(shè)計的選呼解碼器，利用示波器采集解碼器輸入信號如圖9所示，可以看出波形中殘留了部分由于調(diào)制解調(diào)引入的脈沖噪聲，但整體信號信噪比遠(yuǎn)高于圖6所示的模擬最差環(huán)境信號。

　　利用本文設(shè)計的解碼器對輸入信號實時解碼，圖10給出了狀態(tài)機進(jìn)入不同狀態(tài)下利用Visual DSP++ Emulator環(huán)境回讀的波形圖。圖10(a)和圖10(e)給出了首次進(jìn)入“Pulse1”狀態(tài)時的時域波形圖及其頻譜圖，從圖中可看出其對于選呼音調(diào)T-C和T-D與預(yù)期結(jié)果相同;圖10(b)和圖10(f)給出了首次進(jìn)入“Inverval”狀態(tài)時的時域波形圖及其頻譜圖，從圖中可看出，信號為白噪聲，狀態(tài)跳轉(zhuǎn)正確;圖10(c)和圖10(g)給出了首次進(jìn)入“Pulse2”狀態(tài)時的時域波形圖及其頻譜圖，從圖中可看出，其對于選呼音調(diào)T-E和T-F與預(yù)期結(jié)果相同;圖10(a)和圖10(e)給出了首次進(jìn)入“Finishing”狀態(tài)時的時域波形圖及其頻譜圖，從時域圖中看出，單幀信號位于選呼音頻結(jié)束部分，信號中仍殘留了部分選呼音調(diào)，但從頻率譜圖上可看出信號不滿足圖 5中描述的最大值與第三大值的幅度差，因此，判決本次選呼號結(jié)束，跳轉(zhuǎn)為“idle”狀態(tài)，不影響下一次選呼信號解碼，及時的判決提高了系統(tǒng)的處理效率。

　　綜合各狀態(tài)跳轉(zhuǎn)的波形圖可看出解碼器對選呼每幀信號判決準(zhǔn)確，最終成功解碼T-C、T-D、T-E、T-F。

　　通過試驗室實驗驗證了基于DSP的機載選呼解碼器對實際信號仍然有效，且執(zhí)行效率高。

5 結(jié)論

　　本文設(shè)計了一種基于DSP的機載選呼解碼器系統(tǒng)，利用數(shù)字信號處理算法和有限狀態(tài)機控制原理實現(xiàn)了純軟件化的解碼實現(xiàn)。通過高強度噪聲環(huán)境下的仿真實驗和某型飛機試驗室實驗對系統(tǒng)的有效性及實用性進(jìn)行了驗證，實驗結(jié)果表明本設(shè)計完成適用于綜合化機載音響電子設(shè)備的實現(xiàn)，提高飛機綜合化程度，降低飛機重量。

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　　本文來源于《電子產(chǎn)品世界》2017年第4期第36頁，歡迎您寫論文時引用，并注明出處。