DSP在日益强大的IP电话功能中占据核心地位

因特网协议(IP)语音技术的日益推广以及因特网协议语音传输 (VoIP) 技术的迅速发展，推动了IP电话供应商在不断提高语音服务质量的同时，还不断推出新的令人振奋的功能与特性。幸运的是，对设计人员来说，数字信号处理器 (DSP) 平台正在迎接新技术所提出的各种挑战，支持更高的语音质量与更强大的处理能力，并降低整体功耗，从而满足新一代电话的需求。

IP电话设计人员选择处理器时，关键是要确保该处理器同时具备强大的实时处理能力、低功耗以及添加特性的高度灵活性等特性。TI推出的TMS320C5000等DSP能够提供适当的特性集，可满足上述要求。此外，带DSP内核的片上系统(SoC)也提供了必需的处理能力，可满足中高端电话的需求。IP电话开发人员也可使用现有的其他解决方案，比如单或双精简指令集计算机(RISC)架构，但使用这些技术进行语音编解码与实时语音处理就没有DSP的工作效率高。可编程的DSP能适应未来特性与标准发展的要求，在此方面确实棋高一招。

短期内，供应商将不断努力改进IP电话的语音质量。长期来说，他们将推出高清 (HD) 语音、固定／移动融合、PC／电话集成等新功能与应用，以此来巩固其在IP电话市场中的地位。不过，就目前而言，设计人员应选择一款具备必需的实时处理能力、功耗尽可能低且理想适用于VoIP应用的DSP。

SD与HD语音

首先，我们必须了解当前技术从标清(SD)向高清(HD)转变的情况，并认清其对IP语音市场的影响。更重要的是，要知道如何在有关应用中充分利用DSP，使HD语音在不久的将来成为现实。

有趣的是，电信传输网络尽管是率先采用数字技术的介质，但它却是最后一个充分利用数字技术清晰度优势的介质。电视、摄影、视频、无线电广播及音乐等其他数字媒体均在从SD向 HD 过渡，以更好地满足消费者的需求。尽管语音通信仍然以SD POTS 质量级的语音服务为主，但随着DSP技术的引入，HD语音服务将成为未来IP语音通信的主流。  

电信市场最初采用数字技术时，决定以SD语音为标准，将频率限制为200～3300Hz左右，以节约网络带宽。这种人为的限制会引起语音削波，同时还使频率降至正常的听觉范围以下（正常听觉频率可达20 000Hz）。正由于此，通过POTS网络进行电话通话的音质绝对比不上当面谈话。随着时间的推移，电话骨干网络不断发展升级，其中包括向数字技术转变，但将家庭和小型企业连接到基础局端的“最后一英里”连接或双绞线铜线本地环路仍以低带宽双绞线为主要传输介质，家庭电话仍主要采用模拟技术，带宽非常有限。VoIP传输以及IP电话等设备则不受这些限制，因此将更接近于当面谈话。

现在，用户采用宽带技术，可以不受3300Hz的频率限制，语音信号能够高速通过从本地到基础局端的最后一英里。在某些领域，光纤与其他高容量介质甚至开始取代家庭中的铜线。宽带连接的数据吞吐速率也在不断加速发展。事实上，普通家庭宽带传输速度已达到下行5Mb/s，上行2Mb/s。之所以发展如此迅速，很大程度上要归功于VoIP业务的快速发展，其通过IP电话、路由器及其他设备将DSP的高速实时处理能力带到了家中。现在，支持HD语音功能的技术正日益盛行。



图1 SD与HD编解码器的比较

由于人的听觉范围是20～20000Hz，HD语音通话技术相对SD语音话技术而言，是一种更理想的选择。HD 语音技术可在更宽的频谱范围内实现出色音质，如图1所示，因此人能在一般的HD电话交谈中能听到最小、最微妙的语音变化。例如，利用HD技术，同某人进行电话通话就像和他（她）在同一房间中面谈一样。尽管更高HD频谱（256Kb/s通道）所需的数据带宽远远高于SD语音(64Kb/s)，但DSP具备实时数据压缩功能，能将HD语音的带宽要求减小到原来的1/4，同时保持HD语音质量不受影响。

实时语音处理

回顾几年前，VoIP技术遇到的第一大挑战就是如何满足普通老式模拟电话业务 (POTS)长期建立起来的基本服务质量 (QoS) 标准。设计人员开始实施基于DSP的IP电话，不仅能满足客户多年来已经习惯的通话语音质量要求，而且还能使电话通话体验的质量远远优于“电信级”语音质量，以实现CD级音质的丰富性与稳健性。

具备足够实时语音处理能力的DSP对提供VoIP应用所需的高质量语音服务至关重要。由于四线制到两线制通话线路混合转换反射及其他问题可能产生线路信号回声，DSP必须要解决回声消除等问题，还要支持脉冲编码调制(PCM)处理、节约带宽的数据流压缩、通话音生成与检测、扬声器电话等应用的回声消除等。

与DSP相比，RISC处理器等通用技术更适合非实时数据处理与控制任务，如系统人机接口和数据库处理等。支持高速、实时、乘法累加(MAC)功能的DSP则能快速处理高强度的数学运算任务，因此非常适合IP电话的高质量语音处理和安全性应用需求。

基于DSP的电话，或者一般性的VoIP设备，肯定会超过当前的语音质量水平，达到高清 (HD) 语音的标准。除了实现更出色音频体验的优势之外，采用DSP技术的HD语音将成为许多令人振奋的新型VoIP应用的基础，其中包括增强型自然语言控制及实时语音转换服务等。事实上，HD语音有望推动语音成为所有与因特网相连的设备以及众多独立的电子设备的主要用户接口。