???? 摘要:來電顯示的核心部分就是對來電顯示信號即FSK信號的解調(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)測算法，能夠快速準(zhǔn)確的解調(diào)FSK信號，非常適用于來電顯示。同時還介紹了TI公司的TMS320C5402 DSP芯片以及來電顯示在該芯片上的實現(xiàn)。?

??? 來電顯示功能作為電話的一種附加功能，被越來越多的用戶所接受，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)算法在來電顯示中的應(yīng)用，以及其在TMS320VC5402 DSP上的實現(xiàn)。?

1 基本原理及算法設(shè)計

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

　　來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：（l）數(shù)據(jù)傳輸速率高，在規(guī)定時間內(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方式的國家和地區(qū)有：美國、中國、日本、英國、加拿大、比利時、西班牙、新加坡等；采用DTMF主要則是以瑞典為代表的一些歐洲國家等。

　　2FSK是二進(jìn)制信號的頻移鍵控的英文縮寫，它是指傳號（指發(fā)送"1"）時發(fā)送某一頻率正弦波，而空號（指發(fā)送"0"）時發(fā)送另一頻率正弦波。根據(jù)Bell202的建議，來電顯示的數(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"對應(yīng)的頻率是1200Hz，"0"對應(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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??? 整個系統(tǒng)的核心是FSK的算法設(shè)計。從圖1可以看出,關(guān)鍵幾步為:①調(diào)制,即如何實現(xiàn)任意頻率的正弦波發(fā)生器。②濾波器設(shè)計包括發(fā)送濾波器和接收端的低通濾波器。這一步相對來說比較簡單,可以利用MATLAB軟件來計算其系數(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的選擇是整個系統(tǒng)的關(guān)鍵。④同步可使用鎖相環(huán)來實現(xiàn),這可以參考大多數(shù)文獻(xiàn)的鎖相環(huán)實現(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)字信號變成適合于信道傳輸?shù)恼也āＴ诖死貌楸矸▉懋a(chǎn)生正弦波。因為TMS320C5402中包含一個N=256點的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,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?？衫枚M(jìn)制補碼的循環(huán)性實現(xiàn)。在程序中,Φ_n以16位有符號整數(shù)I_n表示:I_n=2¹⁵Φ_n/π-2¹⁵。例如,當(dāng)Φ_n=0時,I_n=-2¹⁵；當(dāng)Φ_n=π時,I_n=0；當(dāng)Φ_n=2π時,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為正弦表相鄰兩點的相位差值,相應(yīng)的ΔI=2¹⁵ΔΦ_F/π=2¹⁶FT_e。?

??? 假設(shè)絕對幅度誤差為dx,則AsinΔΦ_F<2dx?

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

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

??? 這就是對正弦表大小的要求。反過來,如果給定N,則對信號幅度提出了限定。?

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