???? 摘要:來(lái)電顯示的核心部分就是對(duì)來(lái)電顯示信號(hào)即FSK信號(hào)的解調(diào)。本文介紹了一種新型FSK解調(diào)算 法，該算法是基于最小均方差準(zhǔn)則的線性預(yù)測(cè)算法，能夠快速準(zhǔn)確的解調(diào)FSK信號(hào)，非常適用于來(lái)電顯示。同時(shí)還介紹了TI公司的TMS320C5402 DSP芯片以及來(lái)電顯示在該芯片上的實(shí)現(xiàn)。?

??? 來(lái)電顯示功能作為電話的一種附加功能，被越來(lái)越多的用戶所接受，成為電話必不可少的功能。本文介紹的就是一種新型FSK解調(diào)算法在來(lái)電顯示中的應(yīng)用，以及其在TMS320VC5402 DSP上的實(shí)現(xiàn)。?

1 基本原理及算法設(shè)計(jì)

??? 來(lái)電顯示（CID,Calling Identity Delivery）是主叫號(hào)碼信息識(shí)別及傳送的通俗說(shuō)法，它是由具有主叫號(hào)碼信息識(shí)別功能的交換機(jī)將主叫用戶的號(hào)碼及呼叫的日期、時(shí)間等信息傳送給具有主叫號(hào)碼顯示功能的終端。

　　來(lái)電顯示的信息傳輸方式有2種：2FSK和DTMF。2FSK方式與 DTMF方式相比有如下的優(yōu)點(diǎn)：（l）數(shù)據(jù)傳輸速率高，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)能傳的字符數(shù)多；（2）2FSK方式支持ASCII字符集，而DTMF方式只支持?jǐn)?shù)字及少數(shù)字符。目前采用2FSK方式的國(guó)家和地區(qū)有：美國(guó)、中國(guó)、日本、英國(guó)、加拿大、比利時(shí)、西班牙、新加坡等；采用DTMF主要?jiǎng)t是以瑞典為代表的一些歐洲國(guó)家等。

　　2FSK是二進(jìn)制信號(hào)的頻移鍵控的英文縮寫(xiě)，它是指?jìng)魈?hào)（指發(fā)送"1"）時(shí)發(fā)送某一頻率正弦波，而空號(hào)（指發(fā)送"0"）時(shí)發(fā)送另一頻率正弦波。根據(jù)Bell202的建議，來(lái)電顯示的數(shù)據(jù)傳送采用連續(xù)相位的二進(jìn)制頻移鍵控，比特率是1200bps，而"1"對(duì)應(yīng)的頻率是1200Hz，"0"對(duì)應(yīng)的頻率是2200Hz。

???????為了以下敘述方便,在此先給出FSK系統(tǒng)的原理框圖,如圖1所示。?

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??? 整個(gè)系統(tǒng)的核心是FSK的算法設(shè)計(jì)。從圖1可以看出,關(guān)鍵幾步為:①調(diào)制,即如何實(shí)現(xiàn)任意頻率的正弦波發(fā)生器。②濾波器設(shè)計(jì)包括發(fā)送濾波器和接收端的低通濾波器。這一步相對(duì)來(lái)說(shuō)比較簡(jiǎn)單,可以利用MATLAB軟件來(lái)計(jì)算其系數(shù),只要給出要求的截止頻率等參數(shù)即可,這大大減輕了我們的工作。③解調(diào)方法使用延遲相乘法,其延遲步數(shù)k的選擇是整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵。④同步可使用鎖相環(huán)來(lái)實(shí)現(xiàn),這可以參考大多數(shù)文獻(xiàn)的鎖相環(huán)實(shí)現(xiàn)方法。為此,在討論中我們著重突出第①、③兩步。?

1.1 調(diào)制部分

??? 調(diào)制就是把數(shù)字信號(hào)變成適合于信道傳輸?shù)恼也āＴ诖死貌楸矸▉?lái)產(chǎn)生正弦波。因?yàn)門(mén)MS320C5402中包含一個(gè)N=256點(diǎn)的Q15正弦表。相位Ψ_i在[0,2π]上均勻分布:Ψ_i=2iπ/N ? i∈[0,N-1]。假設(shè)sin_addr為正弦表首地址,則sin(Ψ_i)的地址是sin_addr+i。?

調(diào)制信號(hào)可表示為:x(t)=Asin(2πFt)=Asin(Φ(t)),F={F₀,F₁}。設(shè)T_e為抽樣間隔,則當(dāng)t=nT_e時(shí),Φ(nT_e)=Φ_n=2πFnT_e=Φ_n-1+2πFTe?

???Φ_n=(Φ_n-1+ΔΦ_F)MOD2π?

???ΔΦ_F=2πFT_e≤π??? (由仙農(nóng)定理知:1/T_e≥2F)?

?? Φ_n的取模可利用二進(jìn)制補(bǔ)碼的循環(huán)性實(shí)現(xiàn)。在程序中,Φ_n以16位有符號(hào)整數(shù)I_n表示:I_n=2¹⁵Φ_n/π-2¹⁵。例如,當(dāng)Φ_n=0時(shí),I_n=-2¹⁵；當(dāng)Φ_n=π時(shí),I_n=0；當(dāng)Φ_n=2π時(shí),I_n=2¹⁵,超出了表示范圍,變成-2¹⁵,這樣便起到了取模的作用。?

??? 由I_n確定i方法為:i=I_n/(2¹⁶/N)+N/2,其中2¹⁶/N為正弦表相鄰兩點(diǎn)的相位差值,相應(yīng)的ΔI=2¹⁵ΔΦ_F/π=2¹⁶FT_e。?

??? 假設(shè)絕對(duì)幅度誤差為dx,則AsinΔΦ_F<2dx?

???????? ???????????????? ?Asin(2π/N)<2dx?

? ??????????????????????? ?A2π/N<2dx即N>Aπ/dx?

??? 這就是對(duì)正弦表大小的要求。反過(guò)來(lái),如果給定N,則對(duì)信號(hào)幅度提出了限定。?

??? 對(duì)于v.23,比特率為1200bps,而采樣率一般為8000Hz,每個(gè)比特的采樣點(diǎn)數(shù)為8000/1200=20/3,不為整數(shù)。為了處理方便,調(diào)制時(shí)可以提高采樣率使其為24kbps,則每個(gè)比特采樣點(diǎn)數(shù)為20。但要注意,發(fā)送到線路上的信號(hào)采樣率仍為8000Hz,可用程序的簡(jiǎn)單循環(huán)控制實(shí)現(xiàn)。按照這種處理辦法,當(dāng)發(fā)送比特“1”時(shí),ΔI=2¹⁶F₁T_e=2¹⁶×1300×1/(8000×3)=3550;當(dāng)發(fā)送比特“0”時(shí),ΔI=2¹⁶F₀T_e=2¹⁶×2100×1/(8000×3)=5734。?