Интернет-журнал "Домашняя лаборатория", 2007 №8
Шрифт:
В передатчике размещается голосовой датчик (VAD). Его задача состоит в выделении речи из шумового фона и в игнорировании шума без речи. Входным массивом для голосового датчика является набор параметров, вычисленных речевым кодером. VAD использует эту информацию для принятия решения: содержит или не содержит речь каждый блок по 20 мс, поступающий на кодер.
Генератор "комфортного" шума (CNI) встраивается в приемник. "Комфортный" шум вырабатывается во время строба паузы, когда алгоритм DTX выключает передатчик; этот шум подобен по амплитуде и спектру фоновому шуму в передатчике. Цель генерации CNI состоит в подавлении неприятного эффекта переключения между речью на фоне шума и тишиной. Если сигнал принимается без системы CNI, то слышно быстрое чередование
Когда задействован шумовой генератор DTX, каждый передаваемый голосовой пакет перед отключением передатчика сопровождается блоком данных, описывающих параметры шумового фона (SID). Этот блок данных служит маркером окончания передачи речи для приемной стороны. Он содержит характерные параметры фонового шума в передатчике, например, информацию о спектре, полученную с помощью линейного прогнозирующего кодирования.
Блок данных SID используется генератором "комфортного" шума приемника для синтеза цифрового фильтра, который, при возбуждении его псевдослучайным шумом, генерирует отклик, подобный фоновому шуму в передатчике. Этот "комфортный" шум вставляется в паузы между получаемыми голосовыми пакетами. Параметры шума обновляются через равные промежутки времени с помощью передаваемых во время речевых пауз SID-пакетов.
Для обнаружения и коррекции ошибок в приемнике, процессор добавляет в поток данных служебные биты, за счет чего выходной битрейт кодера увеличивается до 22,8 Кбит/с. Биты в пределах одного блока равномерно перемешиваются со служебными битами псевдослучайным образом, повышая тем самым помехоустойчивость системы.
ТЕЛЕФОНЫ СТАНДАРТА GSM, ИСПОЛЬЗУЮЩИЕ ПРОЦЕССОР ОБРАБОТКИ SOFTFONE™ И КОМПЛЕКТ МИКРОСХЕМ РАДИОКАНАЛА OTHELLO™
Компания Analog Devices недавно анонсировала два новых комплекта микросхем, которые имеются в большинстве телефонов стандарта GSM. Комплект SoftFone™ выполняет функции предварительной цифровой обработки, в то время как набор микросхем радиоканала Othello ™ оперирует с радиочастотными сигналами.
Первоначально под GSM были выделены частотные диапазоны от 890 МГц до 915 МГц для мобильных передатчиков и от 935 МГц до 960 МГц для мобильных приемников. Другие частотные диапазоны были выделены для расширения емкости GSM систем за счет диапазона цифровой коммуникационной службы (DCS) от 1710 МГц до 1785 МГц и от 1805 МГц до 1880 МГц. Все страны, использующие стандарт GSM, применяют одну из этих двух пар частот. В Соединенных Штатах эти диапазоны были выделены FCC. В середине 90-х годов в Соединенных Штатах под GSM был выделен еще один пакет частот: от 1850 МГц до 1910 МГц и от 1930 МГц до 1990 МГц.
Благодаря распределению частот в GSM-системах других стран (за пределами США), большинство телефонов GSM должно поддерживать обработку обоих частотных диапазонов: и GSM, и DCS. Комплекты SoftFone и Othello включают в себя все главные функции, необходимые для реализации двух- или трехдиапазонных сотовых телефонов GSM. Комплект ИМС AD20msp430 SoftFone™ интегрирует всю низкочастотную часть GSM-телефона. Этот комплект низкочастотной обработки использует комбинацию спецификаций GSM-систем и усовершенствованной технологии аналоговой и цифровой обработки сигналов, что устанавливает новый стандарт качества GSM/GPRS-терминалов.
Архитектура SoftFone полностью основана на использовании быстродействующей оперативной памяти. Программное обеспечение загружается из FLASH-памяти и из ОЗУ на кристалле и направляется на выполнение. Такое решение способствует оперативному развитию системы, поскольку не требует замены жесткой логики. Кроме того, программное обеспечение телефона легко обновляется, что позволяет расширять его функциональные возможности. При использовании в комбинации с комплектом "Othello" от Analog Devices схема полнофункционального многодиапазонного
Микросхема AD20msp430 выполняет функции двух микросхем: AD6522 — процессора предварительной обработки на базе DSP и AD6521 — голосового кодека. Применение модуля AD20msp430 вместе с микросхемой радиоканала "Othello" позволяет существенно сократить число компонентов и материалоемкость (ВОМ) телефонов и терминалов данных стандарта GSM. Программное обеспечение и аппаратные средства AD20msp430 уже достаточно давно успешно интегрируются в телефоны GSM.
Это уже четвертое поколение комплектов стандарта GSM, разработанных Analog Devices, каждое из которых было по достоинству оценено многочисленными сетевыми операторами и разработчиками телефонов. Каждое новое поколение обладало новыми функциональными возможностями, в то время как стоимость и энергопотребление комплектов неуклонно снижались. Новый комплект AD20msp430 имеет большое число дополнительных энергосберегающих функций, способствующих значительному снижению суммарной потребляемой мощности. Такое решение позволяет снизить ток потребления в режиме stand-by до 1 мА. Это дает возможность использовать телефон в таком режиме с одной зарядкой аккумуляторов более 1000 часов. В реализованной в AD20msp430 архитектуре SoftFone™ все программное обеспечение находится в FLASH-памяти или ОЗУ. Поскольку ПЗУ не используется, процесс обновления функций значительно сокращается во времени. Базовый двухдипазонный GSM-терминал, как правило, требует наличия только одного корпуса FLASH-памяти емкостью 8 Мб.
Комплект AD20msp430 включает в себя два процессора. Процессор цифровой сигнальной обработки выполнен на базе ядра ADSP-218X, использовавшегося в предыдущих поколениях GSM-комплектов и имеющего производительность 65 MIPS. Этот DSP выполняет функции речевого и канального кодирования, которые были рассмотрены выше. Кодек AD6521 содержит в себе все цепи аналоговой и смешанной обработки. Он содержит канал записи/чтения АЦП и ЦАП, высокоэффективный многоканальный речевой кодек и несколько дополнительных АЦП и ЦАП для систем АРУ (AGC), АПЧ (AFC) и управления мощностью передатчика. Микроконтроллер ARM7 стандарта TDMI имеет тактовую частоту 39 МГц. МК ARM7 отвечает за формирование пакетов протокола передачи данных и функции человеко-машинного интерфейса. Оба процессора успешно используются в области цифровых беспроводных приложений.
Комплект AD20msp430 полностью поддерживается набором средств разработки и программным обеспечением. Средства разработки позволяют легко сконфигурировать программы DSP и/или микроконтроллера ARM, что дает возможность производителям телефонов и терминалов стандарта GSM оптимизировать функциональные возможности и пользовательский интерфейс под конкретное оборудование. Программное обеспечение, разрабатываемое партнером Analog Devices — компанией ТТРСом, — включает в себя библиотеки для обработки как данных, так и голоса, и постоянно обновляется, расширяя функциональные возможности. Система организации прямого доступа в память и контроллеров прерываний разработана с учетом возможности легкой модернизации при переходе к последующим поколениям сигнальных процессоров и микроконтроллеров. Интерфейс дисплея может оснащаться как параллельным, так и последовательным интерфейсом. Время разработки системы на базе AD20msp430 можно значительно сократить с помощью отладчика, входящего в комплект поставки. Наиболее критичные сигналы могут быть разбиты с помощью управляющего программного обеспечения [2]. Это позволяет проводить отладку системы на заключительном этапе ее создания. Кроме того, архитектура включает в себя высокоскоростное регистрирующее устройство и функции отслеживания адреса в DSP, а также однопроводную трассировку/отладку в ARM-контроллере.