数字遥爆系统语音通信功能的研究与实现

论文摘要

数字遥爆系统,是石油勘探过程中的一种重要辅助设备。由于勘探工作的特殊性和爆破操作的高危险性,需要现场操作人员与后方监控人员保持稳定、高质量的实时语音通信。目前,工作人员实际使用的往往是独立的模拟语音对讲机,其通信质量受天气和野外环境等随机因素的影响较大,并且价格不菲,不能很好地满足实际应用的需要。本文利用数字遥爆系统现有的硬件平台,设计并实现了集成在遥爆系统中的数字语音对讲通信功能。它充分利用了数字信号处理的优势,使得语音通信质量、系统的抗干扰性和可升级性,都优于传统的模拟语音对讲系统。同时,由于充分利用了现有遥爆系统的数字硬件平台,增加了系统集成度,节约了成本,也更便于携带和供野外使用。根据实际应用的需要,本文权衡了语音质量、信道容量和算法复杂度三个方面的要求,选择了G.723语音压缩编解码算法作为核心算法。同时,根据对野外远程无线信道状况的分析,采用了卷积和交织相结合的信道编码方法,将误码率控制在可以接受的范围之内。相应地,在解码端用解交织和维特比算法,恢复原始语音。根据以上设计方案,本文在DSP硬件平台TMS320VC5509A上,实现了语音对讲通信系统的软件功能。同时结合该DSP的结构和指令集特点,进行了一系列优化工作,使代码在存储空间和执行效率上,都较好地满足了应用要求。经过实地测试,本系统语音通信质量良好,实现了设计目标。最后,根据对测试结果的总结和分析,本文指出了系统目前存在的不足,并提出了改进方向。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 应用背景
• 1.2 研究现状
• 1.3 本文工作
• 1.4 本文结构
• 第二章 系统简介
• 2.1 功能简介
• 2.2 系统指标
• 2.3 系统硬件设计
• 2.3.1 数字板硬件设计
• 2.3.2 强电板硬件设计
• 2.4 系统软件设计
• 2.4.1 软件的总体架构
• 2.4.2 语音通信模块设计
• 2.4.3 信道编解码模块设计
• 2.4.4 帧格式设计
• 第三章 语音通信模块主要算法
• 3.1 语音压缩编解码算法（G.723）
• 3.1.1 编码算法
• 3.1.2 解码算法
• 3.2 信道编解码算法
• 3.2.1 卷积编码
• 3.2.2 维特比（Viterbi）译码
• 3.2.3 交织与解交织
• 第四章 语音通信模块软件的实现与优化
• 4.1 软件开发平台与整体设计思路
• 4.1.1 集成开发环境CCS
• 4.1.2 软件整体设计思路
• 4.2 存储空间与中断设计
• 4.2.1 存储空间的分配
• 4.2.2 中断向量表
• 4.3 G.723 算法的实现与优化
• 4.3.1 G.723 的移植
• 4.3.2 软仿真环境下的正确性验证
• 4.3.3 G.723 的优化
• 4.3.4 结合DSP 硬件的程序实现
• 4.3.5 Bootloader
• 4.4 信道编解码程序的实现
• 4.4.1 卷积编码
• 4.4.2 维特比译码
• 4.4.3 交织与解交织
• 第五章 测试、总结与改进
• 5.1 系统测试
• 5.1.1 测试平台介绍
• 5.1.2 测试步骤与方法
• 5.1.3 测试结果与分析
• 5.2 系统总结与改进
• 致谢
• 参考文献
• 硕士学习期间取得的研究成果