基于DSP的機載選呼解碼器設計　

4 仿真和實驗

　　本節首先通過仿真實驗模擬選呼信號數據，對解碼器性能進行分析，然后在某型飛機試驗室實驗上對系統進行驗證，確認基于DSP的解碼器的實用性。

4.1 仿真及結果

　　利用MATLAB實驗環境生成選呼模擬信號，由音調T-A、T-B、T-C、T-D構成，每個音調幅度為0.14。為驗證算法的魯棒性，按文獻1中最差環境描述在原始信號中加入一定白噪聲，使得最終信噪比-6dB，其時域波形圖如圖6(a)所示，頻譜圖如圖6(b)所示。從圖中可以看出，雖時域上選呼信號被噪聲完成淹沒，但從頻域上可見選呼音調特征明顯。

　　采用Visual DSP 5.0++ Simulator開發環境模擬DSP解碼過程。圖7和圖8發布給出了狀態機首次進入“Pulse1”狀態和“Pulse2”狀態時的波形幅度譜圖。可以看出，圖7信號由音調T-A于T-B構成，圖8信號由音調T-C和T-D構成。

　　根據圖5所述單幀信號處理算法流程，幅度最大值與幅度次大值比、信號幅度與噪聲幅度比，以及頻率偏移比均滿足選呼音調信號要求，因此認為圖7和圖8所示信號均為選呼音調信號，表明了單幀信號處理的可行性。

　　利用圖4的狀態跳轉圖完成最終解碼過程，最終狀態進入”Finishing”，輸出解碼結果為T-A、T-B、T-C和T-D，與預期結果相同，實現成功解碼，保證了解碼控制的有效性。

　　通過對模擬選呼信號解碼的仿真，表明基于DSP的解碼算法在高噪聲環境適用，算法有效可行。

4.2 實驗及結果

　　通過某型飛機試驗室實驗對解碼器系統進行驗證，地面編碼器生成選呼信號，由音調T-C、T-D、T-E、T-F構成，經短波電臺發送機調制后發送，經空間傳播后由電臺接收機接收并解調后輸入到本文設計的選呼解碼器，利用示波器采集解碼器輸入信號如圖9所示，可以看出波形中殘留了部分由于調制解調引入的脈沖噪聲，但整體信號信噪比遠高于圖6所示的模擬最差環境信號。

　　利用本文設計的解碼器對輸入信號實時解碼，圖10給出了狀態機進入不同狀態下利用Visual DSP++ Emulator環境回讀的波形圖。圖10(a)和圖10(e)給出了首次進入“Pulse1”狀態時的時域波形圖及其頻譜圖，從圖中可看出其對于選呼音調T-C和T-D與預期結果相同;圖10(b)和圖10(f)給出了首次進入“Inverval”狀態時的時域波形圖及其頻譜圖，從圖中可看出，信號為白噪聲，狀態跳轉正確;圖10(c)和圖10(g)給出了首次進入“Pulse2”狀態時的時域波形圖及其頻譜圖，從圖中可看出，其對于選呼音調T-E和T-F與預期結果相同;圖10(a)和圖10(e)給出了首次進入“Finishing”狀態時的時域波形圖及其頻譜圖，從時域圖中看出，單幀信號位于選呼音頻結束部分，信號中仍殘留了部分選呼音調，但從頻率譜圖上可看出信號不滿足圖 5中描述的最大值與第三大值的幅度差，因此，判決本次選呼號結束，跳轉為“idle”狀態，不影響下一次選呼信號解碼，及時的判決提高了系統的處理效率。

　　綜合各狀態跳轉的波形圖可看出解碼器對選呼每幀信號判決準確，最終成功解碼T-C、T-D、T-E、T-F。

　　通過試驗室實驗驗證了基于DSP的機載選呼解碼器對實際信號仍然有效，且執行效率高。

5 結論

　　本文設計了一種基于DSP的機載選呼解碼器系統，利用數字信號處理算法和有限狀態機控制原理實現了純軟件化的解碼實現。通過高強度噪聲環境下的仿真實驗和某型飛機試驗室實驗對系統的有效性及實用性進行了驗證，實驗結果表明本設計完成適用于綜合化機載音響電子設備的實現，提高飛機綜合化程度，降低飛機重量。

　　參考文獻：

　　[1] ARINC CHARACTERISTIC 714-6, AIRBORNE SELCAL SYSTEM.[S].

　　[2]張輝.淺論航空電子設備發展的可延續性[J].科技創新導報,2011(31):253.

　　[3]TLV320AIC23 DATASHEET. TEXAS INSTRUMENTS INC[N].2002.

　　[4]張梅.一種語音端點檢測算法及其在DSP上的實現[J]電子技術應用,2012(8):133-139.

　　[5] ADSP-21367 SHARC PROCESSORS DATASHEET. [N] ANALOG DEVICES INC.2009.

　　[6]呂燚.能量重心法在機載選呼系統解碼中的應用[J].電訊技術, 2015(4):413-418.

　　本文來源于《電子產品世界》2017年第4期第36頁，歡迎您寫論文時引用，并注明出處。