DSP技术在通信中的应用

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.高速调制解调器中的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将来自数据终端的数字信号转成适合用户线传输的模拟信号，将来自用户线的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为标准的Modem所应用的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器件代替专用的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的编解码由DSP软件实现，甚至电话的编解码也可用软件方式由DSP完成。DAA接口完成信号的收发，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100MIPS的TMS320VC549来实现，则单片即可完成多路信号的调制解调。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标准的高速Modem的调制解调。

2.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的电话频带语音编码标准，见表1。 表中MOS（MeanOpinionScore）是一种国际上流行的用来评估编码器输出音质好坏的指标。

一般MOS(4的音质称为长途音质；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方式的波形编码由于本质上遵循Nyquist采样定理，所以在保证音质的前提下不可能获得很高的编码率。而从语音产生的机理出发，对人发音模型的有关参数进行编码，即分析-合成编码，则可获得较好音质的同时有效降低编码率，其中最具代表性的是线性预测编码(Linear Prediction Code-LPC)和码激励线性预测编码(Code Excited Linear Prediction Code-CELP)。 LPC的基本原理是根据人发声特点来建立语音产生的数学模型。人发声时有清音和浊音之分，清音无基音，呈现与白噪声类似的平坦频谱，所以可用白噪声作为清音的激励；浊音则有振动的基本频率(基音)，故可用具有一定基音频率的脉冲源作激励；而人的声管相当于一组滤波器，对不同的激励产生不同的响应，形成特定声音的输出.

为了提高重建话音的自然度，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。