وبلاگ

سیستم تلفن موبایل GSM و سیستم تلفن ثابت PSTN از استانداردهای مختلفی برای کدکردن سیگنال گفتار استفاده می کنند بنابراین برای ارتباط بین این دو سیستم باید از یک مبدل کد مناسب استفاده شود.
در شبکه تلفن ثابت برای پردازش سیگنال گفتار از استاندارد G711/714 استفاده می شود. این استاندارد، روش کد کردن PCM با قانون A-Law را برای پردازش گفتار توصیه می کند. در این روش سیگنال گفتار آنالوگ با نرخ 8KSamples/s نمونه برداری شده و هر نمونه با یک کد 8 بیتی نمایش داده می شود بنابراین نرخ خروجی کد کننده های A-Law PCM و 64Kbits/s خواهد بود. موسسه استانداردهای مخابراتی اروپا برای کد کردن و فشرده سازی گفتار در شبکه موبایل GSM، چهار استاندارد مختلف را ارایه کرده است که عبارتند از:
Half Rate , Adaptive Multi Rate , Enhanced Full Rate , Full Rate
در حال حاضر برای شبکه موبایل GSM در ایران از استاندارد GSM 06.10 یا همان Full Rate استفاده می شود. استاندارد Full Rate، الگوریتم پردازش سیگنال RPE-LTP را برای کدکننده های گفتار توصیه کرده است. کد کننده های RPE-LTP یک فریم 160 نمونه ای را به یک فریم 260 بیتی تبدیل می کند با توجه به طول فریم 20ms، نرخ بیت خروجی کدکننده  13Kbits/s خواهد بود. الگوریتم RPE-LTP یک الگوریتم پردازش سیگنال پیچیده است و روال های مختلف پردازش سیگنال های دیجیتال نظیر فیلتر کردن، محاسبه همبستگی و خودبستگی، کوانتیزه کردن، كاهش و افزایش نرخ نمونه برداری و سایر روالهای پردازشی به طور گسترده در این الگوریتم مورد استفاده قرار می گیرد.
هدف این پروژه، طراحی سخت افزار و نرم افزار مناسب برای پیاده سازی و اجرای عملیات تبدیل کانال های صحبت پردازش شده با روش RPE-LTP، به کانال های صحبت پردازش شده به روش A-Law PCM و بالعکس است. برای این منظور پس از انجام مطالعات و بررسی پردازشگرهای DSP مختلف یک برد DSP بر مبنای TMS320VC5402 طراحی گردید پس از آن نرم افزار مناسب بر مبنای GSM 06.10 پیاده سازی گردید.
این گزارش به مراحل طراحی سخت افزار و نرم افزار برد DSP برای TRAU اختصاص دارد و سعی شده است که جزئیات و مطالب مربوط به آن در فصول مختلف و با نظم بندی مناسب عنوان شود به طوری که فصل های مختلف دارای استقلال نسبی باشند و چنانچه خواننده ای تنها علاقمند به مطالعه یکی از فصول مربوط باشد، نیاز به مطالعه فصول قبلی نداشته باشد. در همین راستا در فصل اول به معرفی پردازنده های DSP و تفاوت آنها با پردازنده های معمولی پرداخته شده است. در فصل دوم مفاهیم و اصول کلی که در کدکننده های گفتار استفاده می شود، آورده شده است. در فصل سوم به توضیح و طراحی سخت افزار برد DSP و نکات آن پرداخته این و جزئیات طراحی برد به علاوه کاربرد و کارکرد IC های استفاده شده در برد را شرح داده ایم. در فصل چهارم فلوچارت برنامه ها و نحوه پیاده سازی نرم افزار کدکننده – کدگشا بر مبنای استاندارد GSM 06.10 موسسه استانداردهای مخابراتی اروپا و نیز نتایج حاصل از ارزیابی عملکرد نرم افزار ارائه می

 شود. در انتها و در پایان پروژه به ارائه پیشنهاد و راه حل برای بهبود سیستم پرداخته ایم تا چنانچه ممکن باشد در آینده و در جهت بهبود و پیشرفت سیستم از آن استفاده شود.

فصل اول: آشنایی با پردازنده های DSP
1- پردازنده های DSP
پردازنده های DSP ریزپردازنده هایی هستند که برای انجام پردازش بر روی سیگنال های دیجیتالی طراحی شده اند. پردازش سیگنال های دیجیتال یکی از تکنولوژی های اصلی در گستره کاربردهای با رشد سریع نظیر مخابرات بی سیم، پردازش صوت و تصویر و کنترل صنعتی است. اولین چیپ DSP تجاری در اوایل دهه 1980 وارد بازار شد. با عمومیت یافتن کاربردهای DSP انواع مختلفی از پردازنده های DSP جدید با قابلیت های توسعه یافته هر روز روانه بازار می شود. آمارهای تجاری بیانگر فروش 6/2 میلیارد دلار پردازنده DSP در سال 2000 است و این رقم نسبت به سال ماقبل آن رشدی معادل 40 درصد داشته است. با رقابت شدید تولیدکنندگان برای گرفتن سهم بیشتری از این بازار پرمنفعت که منجر به تولید پردازنده های سریع تر و کاراتر خواهد شد، مهندسین طراح روز به روز از امکان انتخاب بهتری برخوردار خواهند شد. DSP های کنونی نیز بسیار قدرتمند و موثر هستند که در ادامه برخی از ویژگی های مهم و مشترک DSP های تجاری مختصرا شرح داده می شود.
1-1- ویژگی های پردازنده های DSP
بیشتر پردازنده های DSP – که در ادامه فقط DSP نامبرده می شود – دارای ویژگی های مشترکی هستند که موجب کارایی و قدرت عمل آنها در پردازش سیگنال های دیجیتال می گردد. یکی از مهمترین ویژگی های قابل ذکر، توانایی انجام یک یا چند عمل ضرب – انباشت (MAC) فقط در یک سیکل دستورالعمل است. عمل MAC در الگوریتم های پردازش سیگنال نظیر ضرب نقطه ای بردارها در فیلترهای دیجیتال، محاسبه همبستگی (Correlation) و تبدیل فوریه بسیار مورد استفاده قرار می گیرد. برای دست یافتن به یک MAC تک سیکل، سازندگان DSP سخت افزار MAC را در مسیر باس های داده اصلی درون چیپ همانگونه که در شکل (1-1) نشان داده شده قرار داده اند.
بعضی از DSP های جدید از چندین واحد MAC استفاده می کنند در نتیجه عملیات MAC در آنها به صورت موازی انجام می شود. ویژگی مشترک دیگر در بین DSP ها توانایی دسترسی چندگانه به حافظه در یک سیکل دستورالعمل است. این خاصیت به پردازنده اجازه می دهد که در حین واکشی دستورالعمل، عملوندهای آن را از حافظه خوانده و یا نتیجه دستورالعمل قبلی را در حافظه ذخیره کند. مثلا برای محاسبه ضرب نقطه ای بردارها در یک فیلتر FIR، اغلب DSP ها همزمان با انجام عملیات MAC نمونه های داده و ضرایب را برای عملیات MAC بعدی از حافظه فراخوانی می کنند. چنین دستورالعمل هایی با قابلیت دسترسی چندگانه به حافظه اغلب با محدودیت های زیادی روبرو هستند. مثلا چندین مکان حافظه مورد دسترسی همزمان به غیر از یکی باید درون چیپ DSP باشند و یا دسترسی چندگانه فقط برای دستورالعمل های خاصی قابل اجرا می باشد. برای پشتیبانی از دسترسی چندگانه به مکان های حافظه، DSP ها چندین باس مختلف درون چیپ، حافظه های چند درگاهی (multi – port) و در برخی موارد بانک های حافظه مستقل از هم را فراهم می کنند.