基于DSP的TETRA話音編碼設計與實現

現代電子技術　　摘　要：陸上集群無線電通信（tetra）系統(tǒng)是歐洲電信標準協(xié)會（etsi）在專用移動通信（pmr）和公共接入移動通信（pamr）網絡領域惟一支持無線數字集群的開放標準，本文主要介紹了該系統(tǒng)中話音編碼算法，并討論了其在dsp上實現的具體流程。
關鍵詞：tetra；話音編碼；acelp；dsp
1　引　言
　　tetra是etsi制定的一種全新的數字集群系統(tǒng)，他可以提供語音和快速數據傳輸業(yè)務。tetra集成了移動數據終端、pmr調度電話、蜂窩電話和尋呼機的功能，并且可以直接傳送internet協(xié)議報文，支持可視電話功能，而語音又是最主要的業(yè)務。無線系統(tǒng)中，帶寬是影響語音服務質量最關鍵的因素，為降低語音傳輸所要求的帶寬，tetra系統(tǒng)采用代數碼激勵線性預測編碼（acelp）壓縮算法，保證了高質量的語音服務，其編碼速率為4．567 kb／s。

　　acelp是一種改進型的celp，繼承了傳統(tǒng)celp的主要優(yōu)點，并克服了其缺點。傳統(tǒng)celp用固定的隨機碼本來逼近語音信號的余量信號，缺乏靈活性，不能很好地控制碼本的頻域特性。acelp采用代數碼本結構，不僅降低了碼本的存儲量和搜索量，還提供了頻域控制函數，從而增強了碼字的靈活性和多樣性，能更好地逼近余量信號，具體算法可參見tetra標準ets395-2。2　系統(tǒng)設計
　　 針對tetra的話音編碼算法實時要求高，運算量 大，核心處理器采用了ti公司的tms320系列的5409芯片，該芯片主要特點有：速度快，處理能力可達到100 mi／s；低功耗，3 v電壓供電，內核電壓1．8 v；提供32 kbram，16 kbrom；3個多通道自動緩沖串口（mcbsp）。

　　a／d轉換芯片采用ti公司的aic20芯片，完成模擬話音與數字話音的轉換工作。由于采用了過采樣技術，aic20可提供高分辨率的a／d，d／a 轉換；3 v供電，功耗低于30 mw；具有軟件可編程寄存器，配置方便，不改變硬件電路，僅改寫軟件就可滿足多種需求。

　　存儲芯片選用atmel公司的at49lv001，用于存儲程序，dsp加電便可從flash中引導程序運行。at49lv001讀寫電壓均為3 v，可大大簡化電源設計，存儲空間為128 kb，足以存儲tetra的話音編碼算法。

2．1　硬件設計
2．1．1　時鐘電路設計
　　 這里為5409提供2種時鐘電路設計方法：
　　（1）將晶振產生的外部時鐘源直接輸入到x2／clkin引腳，x1懸空。
　?。?）利用5409內部提供的鎖相環(huán)（pll）時鐘產生電路將內部時鐘倍頻或分頻得到。

　　在此采用第二種方法，如圖1所示。在x1和x2/clkin之間接一個16．384 mhz的晶振，同時將clkmd1，clkmd2，clkmd3通過上拉電阻設置為邏輯0，1，0，即倍頻數為5，dsp工作在80 mhz，若需改變dsp的工作頻率，可通過軟件修改地址0x58的clkmd寄存器的值設置倍頻數?！　?．1．2　dsp與codec接口設計
　　5409與aic20接口如圖2所示，由dsp的clkout提供mclk，codec工作在主模式，sclk和fs為輸出，為dsp提供bclk和 bfs。值得注意的是，由于aic20有2個采樣通道，在與dsp串口連接時，為配合codec的時序，dsp串口需配置成接收2個通道的采樣值（即32 b），但只取一個通道的采樣值；串口發(fā)送時，也要向2個通道發(fā)送數據。mcbsp中的部分控制比特位配置如下：
　　　　當aic20工作在主模式時，fs＝mclk／（16×p×n×m），通過設置控制寄存器4可改變p，n，m的值。fs＝8 khz，mclk＝81．92 mhz，取p＝8，n＝8，m＝10。

2．1．3　dsp與存儲器接口設計

　　at49lv001存儲器內部以扇區(qū)組織，在對其編程前，必須對相應區(qū)域擦除。使用時可根據需要選擇扇區(qū)擦除或芯片擦除。圖3為5409與 at49lv001的接口示意圖，at49lv001的地址總線和數據總線分別接至5409的地址總線和數據總線，5409的地址總線a22～a18懸空，數據總線d15～d8懸空。ds作為使能信號，xf則控制編程狀態(tài)。應當注意，at49lv001為8 b存儲器，dsp為16 b處理器，所以每存儲一條dsp指令需2個存儲單元，且高字節(jié)在前?！　?img height=136 src="/embed_pic/7b359f7c7e8660944.jp