基于DSP的機載選呼解碼器設計　

4 仿真和實(shí)驗

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

4.1 仿真及結果

　　利用MATLAB實(shí)驗環(huán)境生成選呼模擬信號，由音調T-A、T-B、T-C、T-D構成，每個(gè)音調幅度為0.14。為驗證算法的魯棒性，按文獻1中最差環(huán)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(shí)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(shí)域上選呼信號被噪聲完成淹沒(méi)，但從頻域上可見(jiàn)選呼音調特征明顯。

　　采用Visual DSP 5.0++ Simulator開(kāi)發(fā)環(huán)境模擬DSP解碼過(guò)程。圖7和圖8發(fā)布給出了狀態(tài)機首次進(jìn)入“Pulse1”狀態(tài)和“Pulse2”狀態(tài)時(shí)的波形幅度譜圖?？梢钥闯?，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(mǎn)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(tài)跳轉圖完成最終解碼過(guò)程，最終狀態(tài)進(jìn)入”Finishing”，輸出解碼結果為T(mén)-A、T-B、T-C和T-D，與預期結果相同，實(shí)現成功解碼，保證了解碼控制的有效性。

　　通過(guò)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(huán)境適用，算法有效可行。

4.2 實(shí)驗及結果

　　通過(guò)某型飛機試驗室實(shí)驗對解碼器系統進(jìn)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(jīng)短波電臺發(fā)送機調制后發(fā)送，經(jīng)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(huán)境信號。

　　利用本文設計的解碼器對輸入信號實(shí)時(shí)解碼，圖10給出了狀態(tài)機進(jìn)入不同狀態(tài)下利用Visual DSP++ Emulator環(huán)境回讀的波形圖。圖10(a)和圖10(e)給出了首次進(jìn)入“Pulse1”狀態(tài)時(shí)的時(shí)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(jìn)入“Inverval”狀態(tài)時(shí)的時(shí)域波形圖及其頻譜圖，從圖中可看出，信號為白噪聲，狀態(tài)跳轉正確;圖10(c)和圖10(g)給出了首次進(jìn)入“Pulse2”狀態(tài)時(shí)的時(shí)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(jìn)入“Finishing”狀態(tài)時(shí)的時(shí)域波形圖及其頻譜圖，從時(shí)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(mǎn)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(tài)，不影響下一次選呼信號解碼，及時(shí)的判決提高了系統的處理效率。

　　綜合各狀態(tài)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(guò)試驗室實(shí)驗驗證了基于DSP的機載選呼解碼器對實(shí)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(tài)機控制原理實(shí)現了純軟件化的解碼實(shí)現。通過(guò)高強度噪聲環(huán)境下的仿真實(shí)驗和某型飛機試驗室實(shí)驗對系統的有效性及實(shí)用性進(jìn)行了驗證，實(shí)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(shí)現，提高飛機綜合化程度，降低飛機重量。

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　　本文來(lái)源于《電子產(chǎn)品世界》2017年第4期第36頁(yè)，歡迎您寫(xiě)論文時(shí)引用，并注明出處。