基于DSP的机载选呼解码器设计　

对于单帧信号符合选呼音调信号的分析判决采用基于FFT的频率域分析方法，算法流程图如图 5所示。首先，对单帧信号经过Hanning窗调制，减轻频谱泄露的影响。接着对信号进行FFT变换获得信号幅度谱;然后，对选呼参考频点的幅值进行判决，若幅度最大值与次大值相差过大，判定信号无效，最大值与第三大值相差过小，判定信号无效;最后，对最大值及次大值对应的频率与理论频率比较，频差过大判定信号无效。若上述三点均满足条件，则判定信号有效，状态机进行相应跳转。

4 仿真和实验

本节首先通过仿真实验模拟选呼信号数据，对解码器性能进行分析，然后在某型飞机试验室实验上对系统进行验证，确认基于DSP的解码器的实用性。

4.1 仿真及结果

利用MATLAB实验环境生成选呼模拟信号，由音调T-A、T-B、T-C、T-D构成，每个音调幅度为0.14。为验证算法的鲁棒性，按文献1中最差环境描述在原始信号中加入一定白噪声，使得最终信噪比-6dB，其时域波形图如图6(a)所示，频谱图如图6(b)所示。从图中可以看出，虽时域上选呼信号被噪声完成淹没，但从频域上可见选呼音调特征明显。

采用Visual DSP 5.0++ Simulator开发环境模拟DSP解码过程。图7和图8发布给出了状态机首次进入“Pulse1”状态和“Pulse2”状态时的波形幅度谱图。可以看出，图7信号由音调T-A于T-B构成，图8信号由音调T-C和T-D构成。

根据图5所述单帧信号处理算法流程，幅度最大值与幅度次大值比、信号幅度与噪声幅度比，以及频率偏移比均满足选呼音调信号要求，因此认为图7和图8所示信号均为选呼音调信号，表明了单帧信号处理的可行性。

利用图4的状态跳转图完成最终解码过程，最终状态进入”Finishing”，输出解码结果为T-A、T-B、T-C和T-D，与预期结果相同，实现成功解码，保证了解码控制的有效性。

通过对模拟选呼信号解码的仿真，表明基于DSP的解码算法在高噪声环境适用，算法有效可行。

4.2 实验及结果

通过某型飞机试验室实验对解码器系统进行验证，地面编码器生成选呼信号，由音调T-C、T-D、T-E、T-F构成，经短波电台发送机调制后发送，经空间传播后由电台接收机接收并解调后输入到本文设计的选呼解码器，利用示波器采集解码器输入信号如图9所示，可以看出波形中残留了部分由于调制解调引入的脉冲噪声，但整体信号信噪比远高于图6所示的模拟最差环境信号。

利用本文设计的解码器对输入信号实时解码，图10给出了状态机进入不同状态下利用Visual DSP++ Emulator环境回读的波形图。图10(a)和图10(e)给出了首次进入“Pulse1”状态时的时域波形图及其频谱图，从图中可看出其对于选呼音调T-C和T-D与预期结果相同;图10(b)和图10(f)给出了首次进入“Inverval”状态时的时域波形图及其频谱图，从图中可看出，信号为白噪声，状态跳转正确;图10(c)和图10(g)给出了首次进入“Pulse2”状态时的时域波形图及其频谱图，从图中可看出，其对于选呼音调T-E和T-F与预期结果相同;图10(a)和图10(e)给出了首次进入“Finishing”状态时的时域波形图及其频谱图，从时域图中看出，单帧信号位于选呼音频结束部分，信号中仍残留了部分选呼音调，但从频率谱图上可看出信号不满足图 5中描述的最大值与第三大值的幅度差，因此，判决本次选呼号结束，跳转为“idle”状态，不影响下一次选呼信号解码，及时的判决提高了系统的处理效率。

综合各状态跳转的波形图可看出解码器对选呼每帧信号判决准确，最终成功解码T-C、T-D、T-E、T-F。

通过试验室实验验证了基于DSP的机载选呼解码器对实际信号仍然有效，且执行效率高。

5 结论

本文设计了一种基于DSP的机载选呼解码器系统，利用数字信号处理算法和有限状态机控制原理实现了纯软件化的解码实现。通过高强度噪声环境下的仿真实验和某型飞机试验室实验对系统的有效性及实用性进行了验证，实验结果表明本设计完成适用于综合化机载音响电子设备的实现，提高飞机综合化程度，降低飞机重量。

参考文献：

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本文来源于《电子产品世界》2017年第4期第36页，欢迎您写论文时引用，并注明出处。