摘要：提出了一種基于DSP的自適應會議電話設計方案，該方案在傳統會議電話算法的基礎上，根據會議參與人數，會議背景等自動調整合成算法。從而使得參會人數較多時的語音效果得到明顯改善，提高了語音處理能力，擴展了會議容量。測試表明，這種方案可以滿足參與人數多，背景復雜，實時性要求高的交換系統需求。

O 引言

會議電話是電信交換系統的一項重要業務。早期的會議電話大都采用專用芯片來實現，隨著DSP技術的進步，采用DSP實現會議電話由于具有容量大，成本低，升級靈活等優點，逐漸成為首選方案。

傳統的會議電話算法將一個會議的所有參加者合成，使每一個參加者聽到除他本人以外的其他參加者的聲音。然而這一算法在使用中存在一些問題，首先，為了避免溢出，合成之前要對所有參加者的話音進行統一衰減。衰減量是根據參加者總數確定的，當參加者很多時衰減量很大。這將導致的問題是：此時如果實際發言者少，合成輸出的聲音將很小，而實際發言者很多、音量很大時，預先確定的衰減又可能不夠，合成輸出的聲音可能發生飽和失真。所以當會議參加人數較多時聲音效果較差，在實際應用中無法滿足用戶的要求。會議電話算法的另一個問題是容量問題，以大唐電信SP30CN交換機為例，當在同一時刻一個會議的參加者超過45個小時，處理能力問題就會表現出來。因此本文提出了一種自適應會議電話算法，該算法既解決了當會議參加人數較多時效果較差的問題，又通過優化處理流程，從而提高了處理能力，解決了容量問題。

1 基本設計思想
提出的自適應算法，是控制好程序進行合成算法時需要合成的人數。以下將會議中最終需要合成的參加者稱為最終輸出者。如果將最終輸出者的數目控制在確定的范圍之內，就能解決溢出和處理量不夠問題。

選出最終輸出者最直接的方法應該是對每個參加者進行語音識別，判斷話音和背景噪音，只對話音進行合成?？紤]到語音識別的復雜性，決定從能量角度動態篩選出最終輸出者。從能量角度解決問題基于這樣一個假設，即話音能量高于背景噪音的能量。這個假設在一般實際環境中是成立的。解決的方法基于這樣的原理：對一個會議的所有參加者進行能量計算，最終進行合成的只是能量持續大的幾個參加者。

能量計算采用的方法是：對樣本值取絕對平均值。程序處理的音源經過8KHz采樣，則1ms采集8個樣本值?？紤]到話音的突變性，短時性，在5—50ms內特性保持較一致，所以對每個參加者保存25ms的能量，以此作為能量判斷的依據。根據紀錄的能量值，就可以對會議的最終輸出者進行更新，更新有兩種方式：若一個最終輸出者的能量持續一段時間都低于一門限，就判斷其暫時不說話了，不再合成該路話音；另一種方式是對最終輸出者中能量最小的通道和非最終輸出者中能量最大的通道進行跟蹤比較，如果這個非最終輸出者在持續的一段時間內都比這個最終輸出者能量大，則將其替換上去。若比較不成功則將這一對比較對象刷新，找出新的比較對象。通過這兩種更新方法，程序設計為任何時候只有最多3個參會者是最終輸出者。

2 系統硬件結構
采用TI公司的DSP TMS320VC5402完成128路語音信號的檢測，分組與合成。會議電話軟件運行于一塊TI‘S TMS C5402 DSP之上，如圖1所示。

2．1 DSP與主處理器通信【1-2】

本設計采用的主處理器為單片機80C32。主從處理器之間的通信是通過數字信號處理器的HPI
(Host Port Interface)接口，該接口是一個增強型的8位并行接口。TMS320VC5402用8位的方式接收HPI的16位數據，然后合成為16位的數據。單片機可以通過HPI接口訪問’5402片內的所有DARAM(16k)，單片機和’5402都可以訪問’5402片內的存儲器，并在它們之間進行信息交互。當它們同時訪問同一個內存單元時，單片機的訪問優先，而’5402的CPU則需等待一個時鐘周期(’5402自己的)。單片機通過 I接口對數字信號處理器進行訪問時，都是在使接口控制信號有效的情況下，通過 I的數據線對 IC( I控制寄存器)、HPID( I數據寄存器)、 IA( I地址寄存器)進行讀寫操作[3J。然后，經由 DMA方式和數字信號處理器的片內存儲單元之間進行信息交互。外部主機接口由一個8位的數據總線和用于設置與控制接口的控制信號組成。單片機和’5402之間的接口框圖如圖2所示。

HCS作為HPI的基本使能輸入，和HDS1、信號一起控制 I的數據傳輸，該內部選通信號對HCNTL0／1、HBIL和HR／W 進行采樣。因此，再 、葡丈 、葡5 這三個信號最后出現的是實際控制對HCNTL0／1、HBIL和HR／W 采樣的信號，兩個控制信號HCNTL0，HCNTL1用于指示訪
問哪一個HPI內部寄存器和訪問寄存器類型。

2．2 DSP與交換網絡通信【4-7】

數字信號處理器TMS320V 402和交換網絡之間的通信通過數字信號處理器的多通道緩沖串口
完成。具體連線如圖3所示，信號說明如表1所示。

當接收幀同步信號有效時(在CLKR的下降沿檢測幀同步信號)，從數據接收管腳進來的串行數據在延時我們所設定的延時時間后，按位移到數據接收移位寄存器RSREL 。當接收到的數據位數達到我們所設置的位數(一個字)時，并且RBR中先前的數據已無效，就在CLKR的上升沿把接收移位寄存器中的數據拷貝到RBR(接收緩沖寄存器)。然后，再從RBR中拷貝到Ⅸ (數據接收寄存器)，RBR到DRR的拷貝在下一個時鐘的下降沿使RRDY信號有效。這樣就通知CPU或DAM控制器可以把DRR中的數據讀到數字信號處理器的存貯單元中，當CPU或DMA控制器把數據從DRR中讀走后，RRDY信號變為無效。類似地，當發送幀同步信號有效時，數據通過多通道緩沖串口向外發送數據時，CPU或DMA控制器把要發送的數據寫入DⅪ (數據發送寄存器)，在延時我們所規定的延時時間后，Ⅺ (發送移位寄存器)按位移出，驅動DⅨ(數據發送)管腳，從而把并行數據從數字信號處理器串行發送出去。當DXR中的數據拷貝到XSR中時，在下一個時鐘CLKX的下降沿，XRDY有效。這樣，CPU或DAM 控制器就可以把下一個數據寫入DXR，當DXR中寫入新的數據時，XRDY變為無效。

3 軟件設計

軟件設計分為單片機和DSP程序兩部分(見圖4)。單片機主要完成與處理機的通訊、交換網絡芯片PEB2045的控制、DSP上報DTMF號碼的掃描。在80C32復位后，單片機首先完成程序的初始化。通過HPI接口下載DSP程序代碼，設置PEB2045的交換模式，允許外部中斷口0和定時器0中斷，并向交換機處理機發送同步和復位消息，處理機得到同步和復位消息后，向DTMF板發送連接時隙的命令，由80C32控制PEB2045進行時隙的接續。程序通過HPI接口定時(60ms)掃描DsP上報的DTMF號碼消息，存入8OC32上報消息數據區，然后再上報給處理機。程序主要由三大模塊組成：主程序、外部中斷0子程序、定時器0中斷程序。

一個消息幀由頭尾兩幀組成，在主程序循環中檢測有無需要上報的消息或重發消息標志，如果有重發或上報事件發生，則完成消息幀頭幀的發送或重發。

在外部中斷0子程序中，接收處理機下達的命令和消息，進行分析處理，完成時隙的連接和斷開操作，檢測有需要上報的消息或重發消息標志時，發送消息幀的尾幀。

定時中斷0子程序中，監控處理機的消息處理情況，并掃描DSP有否DTMF號碼上報，把上報號碼存入80C32上報消息數據區中，稍后在主循環中被檢測并上報交換機處理機。

DsP主要完成32路 rMF檢測，DTMF檢測主要由六個功能函數組成，如圖5所示。

4 測試

測試首先是要確保算法能夠正確工作。還要保證會議語音合成的實時性，并保證會議參加人數較多時高質量的語音效果。

首先在程序運行硬件平臺之前，對電話會議的算法進行軟件模擬。其次是基于硬件平臺的測試，檢測RAM是否可以穩定正常的工作，驗證主處理器與DSP的接口協議，并實際建立電話會議測試算法的正確性。

當算法能夠正確工作以后，再進行處理量和話音效果的測試。經過檢測，當會議參加者總數達到交換機最大標稱值128路時，該算法仍不存在處理量問題，并且可以獲得非常清晰的語音效果。

5 結束語

本文提出了一種新的基于DSP的會議電話方案，該方案在傳統會議電話算法的基礎上引入了自適應合成算法，解決了當會議參加人數較多時聲音效果較差的問題，同時也降低了運算量，解決了容量問題。這一自適應會議電話算法已經成功商用予大唐電信SP30CN交換機，經過實踐檢驗，在同一時刻當會議參加者總數達到交換機最大標稱值128路時，該算法完全可以取得用戶滿意的效果。