2014/07/17 Tang
多媒體通信正滲透到人們的日常生活之中,其中視像會議系統一改以往的費時費財的開會方式,將成為今后發展方向。
1 如何實現全雙工通話方式
目前電話網的端點到端點之間的連接由二線鏈路(用戶回路)和四線鏈路(長途增音鏈路)完成 如圖1。
T/F一1和s1之間是二線鏈路、T/F-1和T/F-2之間是四線鏈路(全雙工方式通信)、T/F-2和s2之間是二線鏈路 若sl和s2通話,信號流向是:從s1出來的語音信號一T/F一1一上發送線路一T/F_2一s2 同樣從s2發出的語音信號一T/F一2一下發送線路一T,F一1一Sl。由此,若在用戶電話機內加裝1個類似二線/四線互變換器,再利用分時技術,就可以實現全雙工通話,如圖2。圖中的受話線和送話線受TMS320C50 DSP的控制。
2 回聲產生的原因
在圖1電路中,使用了混臺變壓器,由于阻抗匹配不良,在匹配點會產生信號反射,從而產生回聲,這些回聲包括近端回聲和遠端回聲。另外,用戶電話機也冶產生回波,如圖3。由于聲波的反射,傳聲器與揚聲器之間的耦臺會產生回聲,所有這些回聲都干擾了自然對話。在最壞情況下,臺引起嘯叫。
3 音額會議電話硬件系統電路
考慮到回聲算法中需要進行大量的數字運算,所以我們采用TMS320C50 DSP為處理器 圖4為音頻會議電話的電路框圖
各框圖功能如下:
(1)脈{申編碼調制(PCM)和編碼譯碼器(CODEC)電路。該部分主要由UJ和U2組成。U1主要完成接收受話信號并送至DSP,U2主要完成接收對方受話信號并選至DSP,同時接收DSP來的語音信號并選至通話方。
(2)DSP和存儲器。本電路采用TMS320C50作為處理器,該處理器使用改進的哈佛結掏,允許程序空間和數據空間之間傳送數據,它使立即數指令和單元計算結果的于程序之間的調用成為可能。TMS320C50在片內設置了32K 字的Boot ROM,9K × 16字的SARAM 和1056字的雙口RAM (DARAM ) DARAM被分成3塊,即Bo(512個字)、B-(512個字)、 (32個字),這樣使DSP可以更快地處理512個字或1024個字的數據陣列 。另外,宜還允許對存儲區進行動態劃分:
存儲芯片使用的是EPROM 和SRAM 2種。當系統使用On chip的ROM、RAM 及Off—chip SRAM時,DSP可以進入高速運行狀態;當使用Off—chip E—PROM 時,DSP進入低速運行狀態。DSP可在高、低速運行狀態之間變化。
(3)FPGA。該部分電路主要由譯碼控制電路、時序同步電路和狀態電路等組戚。時序同步電路主要產生分時獲取語音信號的時序同步控制信號(SYNCLINE和SYNC—ROOM)。它們分別控制U1和U2,同時,還要產生4路時序信號分別送到DSP去同步它的串口工作時序,使DSP與U1和U2之間保持接收/傳送之間的同步關系。即當SYNC—LZNE有效時,DSP的DR端接收的是對方送來的語音信號;當SYNC—ROOM 有效時,DSP的DR端接收的是本地麥克風來的語音信號。
(4)脈沖/取音多頻存儲撥號器。采用MC145412 硅柵單片CMOS集成電路鍵盤輸入,脈沖或雙音多頻信號輸出,它能存儲10組18位號碼,最后1個號碼可以重撥,是有獨立的l般音多頻撥號器和獨立的脈沖撥號器。
(5)二線/四線互變換電路。如圖27該部分電路是由光電耦臺電路構成的振鋒檢測電路、摘機信號和二線/四線互變換器組成,主要完成將半取工方式轉換為壘取工方式。
4 音頻會議電路的軟件系統結構
車軟件由自檢程序、按鍵識別程序、振鈴識別程序、受話處理程序、送話處理程序、回聲消除處理程序等組成,其程序流程圖如圖5。
為了提高DSP的運行速度來消除回聲,我們將程序由Off—chip存儲區引導進入On—chip的SARAM 和Off—chip SRAM 中,以便在待機時DSP處于低速運行狀態;在通話時,DSP處于高速運行狀態對于回聲消除程序,首先要估算回聲路徑的特性,再產生復制的回聲,然后從復合語音信號中濺去復制的回聲,以獲得自然的通話效果?;芈暵窂揭话闶俏粗?,而且是隨時間變化的 ,為了獲得逼真的回聲復制信號,要使用自適應的數字濾波器,在程序中我們采用FIR的ADF結構和LMS算法,該程序中1個最關鍵的算法是如何判斷靜音。本程序中我們采用2個自適應回聲消除器.即近端講者的回聲將被1個自適應回聲消除器消除,遠端講者的回聲將被另1個自適應回聲消除器消除。經過這樣處理,通話的自然效果更好。
5 音頻會議電話的工作原理
首先,上電初始化,然后檢查程序區和數據區的校驗和是否正確,同時檢查是否轉入自撿程序,最后將程序引導進入片內SARAM 中和片外sRAM 中,一切正常則進入受話/通話等待狀態。
下面以受話方式來說明其工作原理。當振鈐電路檢測到有信號時,它就將該信號送到揚聲器,揚聲器會發出嘟、嘟的聲音,這時用戶壓下ON/OFF鍵,電路進入受話方式,DSP進入高速運行狀態。U2將經U3轉換后的受話信號送到DSP,經回聲消除程序后,DSP將自然的受話信號送到揚聲器,U1接收經麥克風送來的通話信號,然后送到DSP,DSP調回聲消除程序處理該信號,然后再送給U2,最后經U3轉換后送到對方。由于DSP對受話信號和通話信號的響應是分時響應的,而且速度非常高,以至用戶感到該電話是工怍在壘取工方式。工作期間的時序同步關系由FPOA來完成+同時提供監聽功能。受話完畢后,壓下ON/OFF鍵+DSP轉低速運行狀態,電話機又進入通話/受話等待狀態。
6 結論
本設計,能使電話問的通信效果(一般都是半雙工方式)達到自然對話的效果(壘雙工方式),只要使用2部這拌的音頻會議電話機,就能開1個小型電話會議,其效果就如同在一個會議室開會。對于較大的會議室,還可以添加長臂式麥克風,以增強自然對話的效果,所以此技術具有非常廣泛的經濟價值。
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