用于机载通信设备的DSP数字抗噪声系统及方法与流程
本发明属于通信技术领域，具体涉及用于机载通信设备的dsp数字抗噪声系统及方法。
背景技术：
数字信号处理是将信号以数字方式表示并处理的理论和技术。数字信号处理与模拟信号处理是信号处理的子集。数字信号处理的目的是对真实世界的连续模拟信号进行测量或滤波。因此在进行数字信号处理之前需要将信号从模拟域转换到数字域，这通常通过模数转换器实现。而数字信号处理的输出经常也要变换到模拟域，这是通过数模转换器实现的。
数字信号处理器(digitalsignalprocessor)由大规模或超大规模集成电路芯片组成的用来完成某种信号处理任务的处理器。它是为适应高速实时信号处理任务的需要而逐渐发展起来的。随着集成电路技术和数字信号处理算法的发展，数字信号处理器的实现方法也在不断变化，处理功能不断提高和扩大。
内置数字信号处理器(dsp，digitalsignalprocessor)是车载主机内以逻辑电路对音视频数字信号进行再加工处理的专用元件，是一个统称名词，包括数字效果器、eq、3d环绕等等。数字信号处理器(dsp，即digitalsignalprocessor)是进行数字信号处理的专用芯片，是伴随着微电子学、数字信号处理技术、计算机技术的发展而产生的新器件。
数字信号处理器并非只局限于音视频层面，它广泛的应用于通信与信息系统、信号与信息处理、自动控制、雷达、军事、航空航天、医疗、家用电器等许多领域。以往是采用通用的微处理器来完成大量数字信号处理运算，速度较慢，难以满足实际需要；而同时使用位片式微处理器和快速并联乘法器，曾经是实现数字信号处理的有效途径，但此方法器件较多，逻辑设计和程序设计复杂，耗电较大，价格昂贵。数字信号处理器dsp的出现，很好的解决了上述问题。dsp可以快速的实现对信号的采集、变换、滤波、估值、增强、压缩、识别等处理，以得到符合人们需要的信号形式。
对于车载主机而言，数字信号处理器dsp主要是提供特定的音场或效果，例如剧场、爵士乐等等，有些还能接收高清晰度(hd)无线电和卫星无线电等等，以达到最大的视听享受。数字信号处理器dsp增强了车载主机的性能和可用性，提高了音视频质量、提供了更多的灵活性和更快的设计周期。随着技术的发展，相信以后还能提供更多的听觉和视觉特效，而使车载主机成为车内的高科技信息和娱乐中心。
技术实现要素：
本发明的主要目的在于提供用于机载通信设备的dsp数字抗噪声系统及方法，在进行信号降噪处理过程中，通过先进行调制再进行滤波，且滤波时，通过分解信号波进行滤波，有效提升了最终获得信号的强度，提升了信号增益、降低了信号中的噪声信号占比，且相较于现有技术，其信号衰减也较低。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
用于机载通信设备的dsp数字抗噪声系统，所述系统包括：信号播放装置、被动降噪装置和抗噪声装置；所述被动降噪装置对接收到的信号进行初步的噪声过滤，将过滤后的信号发送至抗噪声装置；所述抗噪声装置接收到信号后，进行信号降噪处理，将降噪处理后的信号发送至信号播放装置；所述信号播放装置接收到信号后，播放该信号；所述抗噪声装置包括：信号调制单元、滤波单元、编码单元和信号转换单元；所述信号调制单元对接收到的信号进行差分调制；所述差分调制是指将差分序列直接作为调制信号调制于载波之上形成调制信号；所述滤波单元，对调制信号进行信号滤波；所述编码单元，用于对信号波进行信号编码，将编码后的信号波发送至信号转换单元；所述信号转换单元将信号波转换为可进行播放的信号，发送至信号播放装置，进行播放。
进一步的，所述滤波单元对调制信号进行信号滤波的方法至少包括以下过程：s1：对接收到的信号进行波分解，获得噪声波、误差波和基波；s2：对噪声波部分进行噪声波抑制，对误差波部分进行波补偿，在原有的基波的基础上，得到最终的信号波。
进一步的，所述编码单元至少包括：三个逐层递进的数字子编码单元，分别为：第一数字编码单元、第二数字编码单元和第三数字编码单元；以及，至少一个数字编码顺序调整单元；所述数字编码顺序调整单元，用于调整三个数字子编码单元的编码顺序，分别与第一数字编码单元、第二数字编码单元和第三数字编码单元信号连接。
进一步的，编码单元进行信号编码的方法包括以下步骤：根据设定值，确定三个数字编码子单元的编码顺序；三个数字编码子单元按照编码顺序依次对数据进行编码，顺序中最后一个编码子单元编码后，生成数字编码结果。
进一步的，所述信号调制单元对接收到的信号进行差分调制时，其中所述调制信号为：signal(t)＝asincos(cosω0t+sinb∫c(t)dt)，0≤t≤t；其中调制信号c(t)为：acossin(ω0t+b∫dt)；其中，t为s(t)的时间长度，ω0为中心频率，b为调制指数，xn为长度为n的差分序列，差分序列中的每个码元占用的调制时间为t0＝t/n，u(t)为阶跃函数；r(t)为斜坡函数，是u(t)的积分结果。
进一步的，所述滤波单元对对接收到的信号进行波分解，获得噪声波、误差波和基波；以及对噪声波部分进行噪声波抑制，对误差波部分进行波补偿，在原有的基波的基础上，得到最终的信号波的方法执行以下步骤：将接收到的波用如下公式表示：pp＝asincos(wt+kx)；其波能密度为：
一种用于机载通信设备的dsp数字抗噪声方法，所述方法执行以下步骤：被动降噪装置对接收到的信号进行初步的噪声过滤，将过滤后的信号发送至抗噪声装置；所述抗噪声装置接收到信号后，进行信号降噪处理，将降噪处理后的信号发送至信号播放装置；信号播放装置接收到信号后，播放该信号。
进一步的，所述抗噪声装置包括：信号调制单元、滤波单元、编码单元和信号转换单元；所述信号调制单元对接收到的信号进行差分调制；所述差分调制是指将差分序列直接作为调制信号调制于载波之上形成调制信号；所述滤波单元，对调制信号进行信号滤波；所述编码单元，用于对信号波进行信号编码，将编码后的信号波发送至信号转换单元；所述信号转换单元将信号波转换为可进行播放的信号，发送至信号播放装置，进行播放。
进一步的，所述抗噪声装置包括：信号调制单元、滤波单元、编码单元和信号转换单元；所述信号调制单元对接收到的信号进行差分调制；所述差分调制是指将差分序列直接作为调制信号调制于载波之上形成调制信号；所述滤波单元，对调制信号进行信号滤波；所述编码单元，用于对信号波进行信号编码，将编码后的信号波发送至信号转换单元；所述信号转换单元将信号波转换为可进行播放的信号，发送至信号播放装置，进行播放。
进一步的，所述滤波单元对调制信号进行信号滤波的方法至少包括以下过程：s1：对接收到的信号进行波分解，获得噪声波、误差波和基波；s2：对噪声波部分进行噪声波抑制，对误差波部分进行波补偿，在原有的基波的基础上，得到最终的信号波；所述编码单元至少包括：三个逐层递进的数字子编码单元，分别为：第一数字编码单元、第二数字编码单元和第三数字编码单元；以及，至少一个数字编码顺序调整单元；所述数字编码顺序调整单元，用于调整三个数字子编码单元的编码顺序，分别与第一数字编码单元、第二数字编码单元和第三数字编码单元信号连接；所述编码单元进行信号编码的方法包括以下步骤：根据设定值，确定三个数字编码子单元的编码顺序；三个数字编码子单元按照编码顺序依次对数据进行编码，顺序中最后一个编码子单元编码后，生成数字编码结果。
本发明的用于机载通信设备的dsp数字抗噪声系统及方法，具有如下有益效果：本发明在进行dsp降噪处理时，对接收到的信号首先进行信号调制。该调制过程为差分调制，所述差分调制是指将差分序列直接作为调制信号调制于载波之上形成调制信号，这样在后续进行滤波时，可以很快的对信号进行分解；在进行滤波时，首先对信号进行分解，得到信号的误差波、噪声波和基波。分别对误差波和噪声波进行操作，这样得到的最终的信号，既保证了噪声去除，又对误差波进行补偿，显著提升了信号的准确性，且该信号的增益和幅度值都将高于现有技术。另外，在进行信号编码过程中，三个逐层递进的数字子编码单元，依次对信号进行编码，经过该过程编码后的信号，在传递至信号播放装置后，其信号的衰减能够显著降低，相比于现有技术，信号的强度更大。
附图说明
图1为本发明的实施例提供的用于机载通信设备的dsp数字抗噪声系统的系统结构示意图；
图2为本发明的实施例提供的用于机载通信设备的dsp数字抗噪声方法的方法流程示意图；
图3为本发明的实施例提供的用于机载通信设备的dsp数字抗噪声系统及方法经过降噪处理后的信号波的幅度值的曲线示意图与现有技术的对比实验效果示意图；
图4为本发明的实施例提供的用于机载通信设备的dsp数字抗噪声系统及方法经过降噪处理后的信号波的相位-频率变化曲线示意图；
图5为本发明的实施例提供的用于机载通信设备的dsp数字抗噪声系统及方法经过降噪处理后的信号波的增益-频率变化曲线示意图；
图6为本发明的实施例提供的用于机载通信设备的dsp数字抗噪声系统及方法经过降噪处理后的信号波的噪声信号占比随着信号量的变化曲线示意图与现有技术的对比实验效果示意图；
图7位本发明的实施例提供的用于机载通信设备的dsp数字抗噪声系统及方法经过降噪处理后的信号波的衰减量-频率变化曲线示意图与现有技术的对比实验效果示意图。
其中，1-现有降噪技术的实验曲线；2-本发明的实验曲线，3-不进行降噪处理的实验曲线。
具体实施方式
以下结合具体实施方式和附图对本发明的技术方案作进一步详细描述：
实施例1
如图1所示，用于机载通信设备的dsp数字抗噪声系统，所述系统包括：信号播放装置、被动降噪装置和抗噪声装置；所述被动降噪装置对接收到的信号进行初步的噪声过滤，将过滤后的信号发送至抗噪声装置；所述抗噪声装置接收到信号后，进行信号降噪处理，将降噪处理后的信号发送至信号播放装置；所述信号播放装置接收到信号后，播放该信号；所述抗噪声装置包括：信号调制单元、滤波单元、编码单元和信号转换单元；所述信号调制单元对接收到的信号进行差分调制；所述差分调制是指将差分序列直接作为调制信号调制于载波之上形成调制信号；所述滤波单元，对调制信号进行信号滤波；所述编码单元，用于对信号波进行信号编码，将编码后的信号波发送至信号转换单元；所述信号转换单元将信号波转换为可进行播放的信号，发送至信号播放装置，进行播放。
采用上述技术方案，本发明在进行dsp降噪处理时，对接收到的信号首先进行信号调制。该调制过程为差分调制，所述差分调制是指将差分序列直接作为调制信号调制于载波之上形成调制信号，这样在后续进行滤波时，可以很快的对信号进行分解；在进行滤波时，首先对信号进行分解，得到信号的误差波、噪声波和基波。分别对误差波和噪声波进行操作，这样得到的最终的信号，既保证了噪声去除，又对误差波进行补偿，显著提升了信号的准确性，且该信号的增益和幅度值都将高于现有技术。另外，在进行信号编码过程中，三个逐层递进的数字子编码单元，依次对信号进行编码，经过该过程编码后的信号，在传递至信号播放装置后，其信号的衰减能够显著降低，相比于现有技术，信号的强度更大。
实施例2
在上一实施例的基础上，所述滤波单元对调制信号进行信号滤波的方法至少包括以下过程：s1：对接收到的信号进行波分解，获得噪声波、误差波和基波；s2：对噪声波部分进行噪声波抑制，对误差波部分进行波补偿，在原有的基波的基础上，得到最终的信号波。
采用上述技术方案，可采用直流分量与交流分量进行分解，信号平均值即信号的直流分量，从原信号中去掉直流分量即得到信号的交流分量。设原信号为f(t)分解为直流分量fd与交流分量fa(t)。表示为f(t)＝fd+fa(t)；信号的平均功率＝信号的直流功率+交流功率。同时，可采用偶分量与奇分量进行分解，任何信号都可以分解为偶分量与奇分量两部分之和。信号的平均功率＝偶分量功率+奇分量功率；这个分解方法的优点是可以分别利用偶函数与奇函数的对称性简化信号运算。脉冲分解的方式也可以运用到其中，一个信号可以近视分解为许多脉冲分量之和。可以分解为矩形窄脉冲分量(窄脉冲组合的极限情况就是冲激信号的叠加)或者分解为阶跃信号分量的叠加。
实施例3
在上一实施例的基础上，所述编码单元至少包括：三个逐层递进的数字子编码单元，分别为：第一数字编码单元、第二数字编码单元和第三数字编码单元；以及，至少一个数字编码顺序调整单元；所述数字编码顺序调整单元，用于调整三个数字子编码单元的编码顺序，分别与第一数字编码单元、第二数字编码单元和第三数字编码单元信号连接。
具体的，数字编码是只采用数字和有关特殊字符来表示数据和指令的编码。大多数数字编码采用位置表示法，即任何一个数字量都可以通过一些数字的和来表示。根据这些数字码在表示式中所处的不同位置，有不同的值。也就是说，每个不同的位置，都具有自己的“权"。十进制数据系统是人们最熟悉的数字系统，但是在数据转换和计算机处理中，使用十进制数据系统是很困难的，甚至是不现实的，这需要使用十个不同的电路状态分别表示十个数字符号。然而，可以采取许多方法使电路表示出两种不同的状态，于是，二进制数据系统得到了广泛的应用。对数字数据的数字编码是指将二进制0/1数字数据变换成具有一定极性、幅度、比特速率，跳变规则的方波波形(数字信号)。
实施例4
在上一实施例的基础上，编码单元进行信号编码的方法包括以下步骤：根据设定值，确定三个数字编码子单元的编码顺序；三个数字编码子单元按照编码顺序依次对数据进行编码，顺序中最后一个编码子单元编码后，生成数字编码结果。
实施例5
在上一实施例的基础上，所述信号调制单元对接收到的信号进行差分调制时，其中所述调制信号为：signal(t)＝asincos(cosω0t+sinb∫c(t)dt)，0≤t≤t；其中调制信号c(t)为：acossin(ω0t+b∫dt)；其中，t为s(t)的时间长度，ω0为中心频率，b为调制指数，xn为长度为n的差分序列，差分序列中的每个码元占用的调制时间为t0＝t/n，u(t)为阶跃函数；r(t)为斜坡函数，是u(t)的积分结果。
具体的，差分调制(differentialmodulation)是指数字调制信号的每一特征状态都以已调信号特征量的值相对于前一位信号元的给定的特定变化来表示的调制。
差分调制是指通过前后码元的差别来表示信息的一种数字信号调制方式。核心在于差分编码。它分为时域差分调制和频域差分调制两类。由于完全不需要信道估计，所以差分调制在正交频分复用(ofdm)系统中应用十分广泛。
差分调制可以分为两类：时域差分调制和频域差分调制。频域差分调制对多径时延比较敏感。
在ofdm系统中，与非差分调制相比，差分调制最大的优点是可以完全不需要信道估计。
实施例6
在上一实施例的基础上，所述滤波单元对对接收到的信号进行波分解，获得噪声波、误差波和基波；以及对噪声波部分进行噪声波抑制，对误差波部分进行波补偿，在原有的基波的基础上，得到最终的信号波的方法执行以下步骤：将接收到的波用如下公式表示：pp＝asincos(wt+kx)；其波能密度为：
实施例7
一种用于机载通信设备的dsp数字抗噪声方法，所述方法执行以下步骤：被动降噪装置对接收到的信号进行初步的噪声过滤，将过滤后的信号发送至抗噪声装置；所述抗噪声装置接收到信号后，进行信号降噪处理，将降噪处理后的信号发送至信号播放装置；信号播放装置接收到信号后，播放该信号。
实施例8
在上一实施例的基础上，所述抗噪声装置包括：信号调制单元、滤波单元、编码单元和信号转换单元；所述信号调制单元对接收到的信号进行差分调制；所述差分调制是指将差分序列直接作为调制信号调制于载波之上形成调制信号；所述滤波单元，对调制信号进行信号滤波；所述编码单元，用于对信号波进行信号编码，将编码后的信号波发送至信号转换单元；所述信号转换单元将信号波转换为可进行播放的信号，发送至信号播放装置，进行播放。
具体的，只允许一定频率范围内的信号成分正常通过，而阻止另一部分频率成分通过的电路，叫做经典滤波器或滤波电路。实际上，任何一个电子系统都具有自己的频带宽度(对信号最高频率的限制)，频率特性反映出了电子系统的这个基本特点。而滤波器，则是根据电路参数对电路频带宽度的影响而设计出来的工程应用电路。对于滤波器，增益幅度不为零的频率范围叫做通频带，简称通带，
增益幅度为零的频率范围叫做阻带。例如对于lp，从-w1到w1之间，叫做lp的通带，其他频率部分叫做阻带。通带所表示的是能够通过滤波器而不会产生衰减的信号频率成分，阻带所表示的是被滤波器衰减掉的信号频率成分。通带内信号所获得的增益，叫做通带增益，阻带中信号所得到的衰减，叫做阻带衰减。在工程实际中，一般使用db作为滤波器的幅度增益单位。
按照滤波是在一整段时间上进行或只是在某些采样点上进行，可分为连续时间滤波与离散时间滤波。前者的时间参数集t可取为实半轴【0,∞)或实轴(-∞,∞)；后者的t可取为非负整数集{0,1,2,…}或整数集{…，-2,-1，0,1,2,…}。设x＝{x,t∈t＝{y,t∈t)有穷，即其中x为被估计过程，它不能被直接观测；y为被观测过程，它包含了x的某些信息。用表示到时刻t为止的观测数据全体，如果能找到中诸元的一个函数？(),使其均方误差达到极小，就称为xt的最优滤波；如果取极小值的范围限于线性函数，就称为xt的线性最优滤波。可以证明,最优滤波与线性最优滤波都以概率1惟一存在。对于前者，悯t就是xt关于σ()(生成的σ域)的条件期望，记作对于后者，若进一步设均值ext呏eyt呏0,则悯t就是xt在所张成的希尔伯特空间上的投影，记作如果(x,y)是二维正态过程，则最优滤波与线性最优滤波是一致的。
为了应用和叙述的方便，有时还把上面的定义更细致地加以分类。设τ为一确定的实数或整数，且考虑被估计过程。按照τ＝0、τ>0、τ<0，分别称为最优滤波、(τ步)预测或外推、(τ步)平滑或内插，分别为对应的误差与均方误差，而统称这类问题为滤波问题。滤波问题的主要课题是研究对哪些类型的随机过程x和y,可以并且如何用观测结果的某种解析表示式，或微分方程，或递推公式等形式,表达出并进而研究它们的种种性质。此外，上面所指的一维随机过程x、y，都可以推广为多维随机过程。
实施例9
在上一实施例的基础上，所述抗噪声装置包括：信号调制单元、滤波单元、编码单元和信号转换单元；所述信号调制单元对接收到的信号进行差分调制；所述差分调制是指将差分序列直接作为调制信号调制于载波之上形成调制信号；所述滤波单元，对调制信号进行信号滤波；所述编码单元，用于对信号波进行信号编码，将编码后的信号波发送至信号转换单元；所述信号转换单元将信号波转换为可进行播放的信号，发送至信号播放装置，进行播放。
实施例10
在上一实施例的基础上，所述滤波单元对调制信号进行信号滤波的方法至少包括以下过程：s1：对接收到的信号进行波分解，获得噪声波、误差波和基波；s2：对噪声波部分进行噪声波抑制，对误差波部分进行波补偿，在原有的基波的基础上，得到最终的信号波；所述编码单元至少包括：三个逐层递进的数字子编码单元，分别为：第一数字编码单元、第二数字编码单元和第三数字编码单元；以及，至少一个数字编码顺序调整单元；所述数字编码顺序调整单元，用于调整三个数字子编码单元的编码顺序，分别与第一数字编码单元、第二数字编码单元和第三数字编码单元信号连接；所述编码单元进行信号编码的方法包括以下步骤：根据设定值，确定三个数字编码子单元的编码顺序；三个数字编码子单元按照编码顺序依次对数据进行编码，顺序中最后一个编码子单元编码后，生成数字编码结果。
以上所述仅为本发明的一个实施例子，但不能以此限制本发明的范围，凡依据本发明所做的结构上的变化，只要不失本发明的要义所在，都应视为落入本发明保护范围之内受到制约。
所属技术领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统的具体工作过程及有关说明，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
需要说明的是，上述实施例提供的系统，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，在实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块来完成，即将本发明实施例中的模块或者步骤再分解或者组合，例如，上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。对于本发明实施例中涉及的模块、步骤的名称，仅仅是为了区分各个模块或者步骤，不视为对本发明的不当限定。
所属技术领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的存储装置、处理装置的具体工作过程及有关说明，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
本领域技术人员应该能够意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的模块、方法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，软件模块、方法步骤对应的程序可以置于随机存储器(ram)、内存、只读存储器(rom)、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。为了清楚地说明电子硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以电子硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不是用于描述或表示特定的顺序或先后次序。
术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、方法、物品或者设备/装置所固有的要素。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。
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