基于激光通信的数字电话系统设计

论文摘要

目前，空间激光通信是军事领域中广泛使用的一种通信方式。激光作为通信的载波有较大的利用频带，并且可采用波分复用技术使通信容量上升几十倍，而且保密性能良好。而电话是最为常用的语音系统之一。本课题针对语音激光通信的特点，研制一种数字电话系统实现对终端语音信号的处理。首先，利用电光调制器实现语音信号的激光通信。在信号接收端，采用数字电话硬件平台对语音进行处理。该平台以TMS320C54CST处理器为核心，主要包括激光信号采集转换模块、语音信号处理模块、程序存储模块、D／A音频输出模块和液晶显示模块。其次，在设计了数字电话硬件系统的基础上，对系统的软件进行结构设计，给出了整个系统的软件设计流程。重点研究了语音信号算法，特别是FIR带通滤波器的设计方法，研究了基于MATLAB环境的两种FIR滤波器的设计方法。在仿真的基础上，本文使用DSPC54x汇编语言编写了系统初始化以及FIR滤波算法程序，并设计了基于MATLAB的RTDX程序和给出了详细的Boot Loader程序设计过程。最后，本文从硬件目标板出发，使用CCS工程文件编写程序，完成对数字电话目标板的同步仿真、调试。本数字电话系统可以直接接收由激光通信传输的语音信号并对其进行分析、处理，具有降噪能力强、保密性好等特点。此外，为其他功能的扩展提供了接口。对该电话系统进行一些软件处理，便可以用于许多特殊的场合，例如，可以应用于强噪声的工业现场、有军事保密需要的保密安全电话等。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究的目的和意义
• 1.2 国内外研究动态
• 1.3 论文的研究工作
• 1.3.1 基于激光通信的数字电话系统构成
• 1.3.2 晶体电光调制器原理
• 1.3.3 系统的初始化设计
• 1.3.4 系统的语音算法分析
• 1.3.5 系统的调试以及Boot Loader程序设计
• 1.4 论文的组织结构
• 第2章 基于激光通信的数字电话硬件系统设计
• 2.1 引言
• 2.2 数字信号处理芯片简介
• 2.2.1 TMS32054x系列简介
• 2.2.2 TMS32054CST简介
• 2.3 基于激光通信的数字电话语音处理模块设计
• 2.3.1 语音处理模块
• 2.3.2 缓冲串口控制
• 2.4 语音信号接收端电路设计
• 2.4.1 光电转换模块
• 2.4.2 音频信号接收部分
• 2.5 语音信号输出模块
• 2.6 数字电话的程序存储、显示模块
• 2.6.1 SST39VF400A中程序的烧写
• 2.6.2 显示部分设计
• 2.7 本章小结
• 第3章 数字电话应用程序及语音算法的设计
• 3.1 引言
• 3.2 数字电话系统软件设计结构
• 3.2.1 系统程序流程设计
• 3.2.2 系统的初始化设计
• 3.3 数字电话系统的语音信号处理算法
• 3.3.1 自动回音相消
• 3.3.2 自动增益控制
• 3.3.3 数字滤波设计
• 3.4 本章小结
• 第4章 FIR滤波器设计及在DSPC54x上的实现
• 4.1 引言
• 4.2 FIR数字滤波器的设计
• 4.2.1 FIR数字滤波器基本概念
• 4.2.2 程序设计法设计FIR滤波器
• 4.2.3 FDATool设计法求取滤波器系数
• 4.3 FIR滤波算法在DSPC54x上的实现
• 4.4 本章小结
• 第5章 基于激光通信的数字电话系统调试
• 5.1 实时数据交换技术（RTDX）
• 5.1.1 RTDX技术简介
• 5.1.2 基于MATLAB的RTDX程序设计
• 5.2 在CCS2.2环境下系统程序调试
• 5.2.1 CCS2.2设置环境简介
• 5.2.2 仿真器XDS510
• 5.3 Boot Loader程序设计
• 5.3.1 Boot Loader概念以及模式
• 5.3.2 HPI自举加载模式
• 5.4 系统处理语音信号的结果
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表论文和取得的成果
• 致谢
• 附录A