毕业设计（论文）题目： 基带信号处理中DSP技术的应用 学生姓名： 学 号：专业班级: 指导教师：学 院: 2012 年 5月基带信号处理中DSP技术的应用摘要 基带信号处理技术是通信过程中重要技术之一，传统的基带信号处理往往基于硬件电路实现，而这种方式有系统复杂、价格高、灵活性小等缺点。如今，基于软件实现的基带信号处理，以其低价格、高灵活性、低复杂度等优点逐渐取代了硬件实现，而且软件实现的效率不比硬件实现的差。本文主要介绍了基带信号处理的软件实现，即DSP技术在基带信号处理中的应用。介绍了基带信号处理算法基本概念，并对语音信号脉冲编码调制（PCM）展开了详细的论述。构建了基于 TI 定点DSP芯片的PCM基带信号处理系统，该系统采用一块音频采样芯片对模拟语音进行数字化，DSP对输入的 8khz 16bit的数字语音进行PCM编码输出8bit的编码，然后通过译码还原16bit的数字语音。最后，给出了详细的硬件和软件实现，并给出了具体的仿真结果。 关键词：DSP；PCM；基带信号处理The Application of DSP Technology in Baseband Signal Processing Summary:The baseband signal processing technology is one of the important technologies in the communication process, and traditional baseband signal processing is often hardware-based circuit, in this way complex systems, the price is high, the flexibility of a small drawback. Today, software-based baseband signal processing, with its advantages of low price, high flexibility, low complexity gradually replace the hardware to achieve efficient than hardware and software implementation to achieve the difference.This paper describes the baseband signal processing software, and DSP technology in the baseband signal processing. The baseband signal processing algorithms, the basic concept, and the voice signal pulse code modulation (PCM) launched a detailed discussion.Build the PCM baseband signal processing systems based on TIs fixed-point DSP chip, the system uses an audio sample chip digital to analog voice DSP input 8khz 16bit digital voice PCM encoder output 8bit encoding, and decoding restore16bit digital voice. Finally, a detailed hardware and software implementations, and gives the simulation results.Key words: DSP; PCM; Baseband Signal Processing目录第一章 绪论41.1选题背景和意义41.2国内外的研究现状及趋势51.2.1 基带信号处理的研究现状和发展趋势51.2.1 DSP技术研究现状和发展趋势51.3研究目标和内容61.3.1 研究目标61.3.2 研究内容61.3.2 论文章节安排7第二章 基带信号处理技术基础72.1 信号数字化理论82.1.1 奈奎斯特采样定理82.1.1 模拟信号数字化82.2 基带信号处理介绍102.2.1 信源编码102.2.2 信道编码112.2.2 调制与解调12第三章 PCM算法基本原理133.1 PCM 产生与发展133.2 PCM 工作原理143.3 PCM 算法原理153.3.1 PCM 均匀量化和非均匀量化163.3.1 PCM 编码18第四章 PCM算法DSP硬件设计214.1 TMS320C5509A DSP芯片介绍214.1.1 C55x系列DSP概述214.1.2 5509A的CPU结构224.1.3 5509A的外设234.2 PCM算法实现硬件构架234.3 PCM算法实现硬件电路设计254.3.1 DSP芯片模块264.3.2 电源和复位电路274.3.3 时钟模块284.3.3 JTAG 模块294.3.4 音频模块模块29第五章 PCM算法DSP软件实现305.1 C55x 软件开发与 CCS 开发环境305.1.1 C55x 软件开发流程305.1.2 CCS集成开发环境315.2 定点运算原理325.3 PCM算法编程实现34第六章 PCM算法DSP仿真实验356.1 仿真实验程序流程356.2 仿真实验结果366.2.1 A律PCM编码、译码仿真结果376.2.1 u律PCM编码、译码仿真结果38第七章 总结和展望407.1 总结407.1 展望40参考文献42第一章 绪论1.1选题背景和意义 随着数字信号处理(DSP)技术、超大规模集成电路(VLSI) 技术和计算机技术的飞速发展，数字无线电以及软件无线电正在以迅猛的速度发展。软件无线电(SR)的思想是将标准化，模块化的硬件单元以总线方式连接起来构成基本硬件平台，并且通过软件加载的方式来实现各种类型无线电通信系统的一种开放式结构。软件无线电涉及几项关键技术，例如开放式总线结构的实现、智能宽带/多频段天线、高速模数转换、数字下变频和高速信号处理部分。采用DSP技术完成高速信号处理是软件无线电的重要组成部分，DSP技术在各种信号处理设备中的应用必将发挥日益广泛的深刻的作用。软件无线电的概念是基于通信需求而提出来的，而且它也是未来通信乃至无线电技术的发展方向。目前应用的各种电台基本结构相似，而信号的特征差异很大，例如工作的频段不同，调制方式不同，波形结构不同，通信协议不同，数字信息的编码方式不同等等。这些差异极大地限制了不同电台之间的互联互通，需要实现一种能够兼容各种通信体制的软件无线电，但是由于器件水平的限制，完全“软件化”的无线电还不能实现，当前研究实践的热点在中频和基带上利用DSP和FPGA来实现部分的软件定义无线电(SDR)。随着A/D转换器及DSP、工FPGA器件的发展，数字化会发展到直接射频带通采样或者是射频低通采样的理想结构，当前软件无线电技术在基带可以通过软件编程来适应处理信号的不同方式，从而为它们的互联互通打下基础。 基带信号处理技术是软件无线电技术的重要组成，基带信号处理的好坏往往影响着软件无线电的通信质量，传统的MCU由于构架简单、处理速度慢、没有现成的硬件运算单元而无法处理大规模复杂的数字信号运算。DSP芯片是专门用来处理数字信号的芯片，它采用改进的哈佛结构，内部有专门的硬件乘法单元，而且还有专用的指令系统，DSP以其独特的优势，越来越多的被应用到基带信号处理算法的实现当中。 1.2国内外的研究现状及趋势 1.2.1 基带信号处理的研究现状和发展趋势所谓基带信号，是指信源发出的没有经过调制(进行频谱搬移和变换)的原始电信号。例如，由信源产生的文字、语言、图像、数据等信号都是基带信号。基带信号通常都包含较低频率的分量，甚至包括直流分量。其特点是频率较低，信号频谱从零频附近开始，具有低通形式。在数字通信系统的发送端，对信源产生的信号进行基带部分的处理一般要经过信源编码和信道编码两个步骤。信源编码的基本部分是压缩编码。它用以减少数字信号的冗余度，提高数字信号的有效性。在某些系统中，信源编码还包含加密功能，即在压缩后还进行保密编码。常见的信源编码方式有语音编码中的线性预测编码、码激励线性预测和脉冲编码调制，数据压缩中的霍夫曼编码、图像编码中的MPEG编码等。信道编码的目的则是提高信号传输的可靠性。它在经过信源编码后的信号中增加一些多余的字符，以求自动发现或者纠正传输中的错误。这样做必然又增加了信号的冗余度，似乎抵消了信源编码的作用。但是，这里增加的字符是符合特定规律的，它能作用于检错和纠错。常见的信道编码方式有RS编码、卷积编码、Turbo编码、交织和伪随机序列扰码等。在数字通信系统中，通过采用多种基带信号处理技术，并结合高速处理器芯片，从而能够很好地提高通信系统的可靠性，保证通信系统的质量。随着编码技术的不断改进和更多高速处理器的推出，基带信号处理技术会不断得到提高，通信质量也必将得到充分的保障。1.2.1 DSP技术研究现状和发展趋势自从20世纪70年代末第一片数字信号处理器芯片问世以来，数字信号处理器就以其特有的稳定性、可重复性、可大规模集成，特别是可编程性高和易于实现自适应处理等特点，给数字信号处理(Digital Signal Processing)的发展带来了巨大的机遇，并使数字信号处理手段更加灵活，功能跟复杂，其应用领域也拓展到国民经济生活的各个方面。DSP芯片问世以来，它己经带来了决定数字技术未来的突破性应用。早期的DSP只应用于实时数据信号的处理，而现在它已应用于多种不同的领域，并取得了许多新的进展。现在DSP在网络和互联网、高速调制解调器、无线通信、语音识别、音频视频、影像产品、机顶盒、硬件驱动器、汽车、工业控制和制造、声纳、雷达、地震监测、遥感遥测、地质勘测、航空航天、生物医学、电力系统监控、自动化仪器等领域得到了广泛的应用。以最大的DSP生产商美国德州仪器(TI)公司的产品为例，现在每10分钟就有一个高科技用户使用Tl的DSP一次；每2个移动电话中就有一个使用TI的DSP芯片；每10个高性能硬盘驱动器就有9个使用TI的DSP芯片。DSP已经成为促进计算机、消费类产品和通信产品融合的粘合剂。DSP芯片的发展，已经先后经过了80年代的DSP雏形阶段和90年代的DSP成熟阶段，到现在正处于DSP发展的完善阶段，其处理速度更快，在性能和使用方便性提高的同时