专利名称：数字信号处理方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及数字程控交换技术领域，尤其涉及语音信道的数字信号处理。
背景技术：
在数字程控交换系统中，传输和交换的都是数字信号。语音信号经过数字化处理、PCM(Pulse Code Modulation，即脉冲编码调制)编码后，才能成为适合在数字信道上传输的信号方式。目前国际上广泛采用的语音压扩编码方式有两种，A律和μ律。相对应的基群速率也有两种，2.048Mb/s(即E1，32个64Kb/s时隙)和1.544Mb/s(即T1，24个64Kb/s时隙)。
在No.7信令系统中，如果信令链路的带宽为64Kb/s，而且信令链路取自T1线路，就要求将信令链路的比特翻转来满足T1传输对脉冲密度的要求(见国际电信联盟电信标准部ITU-T Q.702)。这个功能目前一般由专用的芯片来完成，有些协议处理专用芯片在处理协议的同时，可以支持这种模式。
国际间语音通讯规定压扩编码方式采用A律，语音在采用不同的压扩特性及编码方式的通讯网间传输时，需要完成编码方式的转换。A律和μ律语音的转换目前一般采用新增可编程逻辑器件来实现。一方面，数字中继接口电路将接收到的串行PCM数据流信号连接到可编程逻辑器件，通过串并转换，形成8位并行数据，然后根据国际电信联盟电信标准部ITU-TG.711的编码规则将每个话路的μ律语音信号转换为A律语音信号，最后进行并串转换，形成串行数据流；另一方面，在发送方向则执行对应的相反过程。所述数字中继接口电路是连接数字局之间的数字中继线与数字交换网络间的接口电路。完成码型变换、时钟提取、帧同步和复帧同步、帧定位、帧定位信号和复帧定位信号的插入、音量调整以及告警处理等。数字中继接口电路完成对信号的调整和协调。
在接听电话时，有的用户可能觉得音量偏低或者偏高，希望电话通讯设备调整接入这个电话的语音的音量。这个功能也要在数字程控交换机网络的数字中继接口电路上的基础上实现。数字程控交换机根据用户的要求，对语音进行衰减或者放大。
针对中继接口电路上的多种功能需求，为了适应这种不确定性和多样性，目前的解决方案由数字交换机内部多个独立的装置来实现。若要增加新的功能，就增加相应的功能处理装置。通过交换机内部的数字交换网把数字中继收发电路侧需要处理的话音通道交换到处理装置，在处理完以后再由交换网交换到目的用户。也就是现有的功能处理装置能实现的功能是固定的，无法实现对新增的功能进行处理。
可以看出，数字程控交换机在现有的数字中继接口电路的基础上要实现上述的多种数字信号处理功能，不同的功能要相应使用不同的新增的电路或者装置。这些电路或者装置分散在交换机内部，需要通过交换网的交换。每一个功能的实现包含以下步骤(1)首先将要处理的话音通道通过数字交换网络交换到指定的功能处理装置；(2)功能处理装置对所述话音通道进行相应的信号处理；(3)功能处理装置将处理完成以后的话音通道再由数字交换网络交换到目的用户。
由上述描述可知，每完成一个功能需要两次交换过程，这就造成话音时延加长、影响通话的质量。尤其当需要实现的数字信号处理功能比较多时，延时则更长。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是为了克服现有语音通道的数字信号处理存在的需要两次交换过程而造成的话音时延加长的技术问题，进一步地，解决现有的功能处理装置能实现的功能是固定的，无法实现对新增的功能进行处理的技术问题。
实现本发明所要解决的技术问题而采取的技术方案概括如下提供一种数字信号处理装置，包括功能处理单元和控制单元，其中控制单元接收数字交换机系统的主处理单元的控制命令，并将所述控制命令发送到功能处理单元；功能处理单元接收控制单元的控制命令，将从数字中继接口单元接收的语音信道的数字信号进行处理并发送到数字交换机系统的交换网络，以及，功能处理单元将从数字交换机系统的交换网络接收的语音信道的数字信号进行处理并发送到用户电路。
进一步地，提供一种数字信号处理方法，包含以下步骤(1)接收数字交换机系统的主处理单元的控制命令；(2)存储所述控制命令；(3)将从数字中继接口单元接收的语音信道的数字信号进行处理并发送到数字交换机系统的交换网络，以及，将从数字交换机系统的交换网络接收的语音信道的数字信号进行处理并发送到用户电路。
采用本发明技术方案，将功能处理单元放在交换机系统的交换网之前，即处在数字中继接口电路和数字交换机的交换网络之间，同时通过变更功能处理单元中的命令存储器中的命令参数信息来灵活、高效完成对数字信号的各种处理。可以看到，这个处理流程只需要经过一次交换网的交换，就能够完成不同的功能，只有处理信号的时延和一次交换的时延，从而减少了语音信号的时延、提高了通话质量。在实现不同的功能时，尤其是需要实现一些新的数字信号处理功能时，在交换机系统的主处理单元的新增控制命令和对应的功能需求参数可以通过微处理器控制电路加载并传送到功能处理单元进行执行，而不需要象现有的增加一个新的独立功能处理装置，从而便于实现数字信号的扩展处理功能。
图1示出了本发明的数字信号处理装置的电路原理示意图；图2示出了本发明的具体实施方式
的功能处理单元命令栈的设置示意图；图3示出了本发明的具体实施方式
的功能处理单元的数字信号处理流程示意图。
具体实施例方式
下面将结合附图，举例说明本发明的具体实施方式
。
本发明的数字信号处理装置位于现有的数字中继接口电路单元和数字交换机的交换网络之间，其包括以下两个部分功能处理单元和控制单元。具体参照图1，交换机系统主处理单元通过通讯接口与所述控制单元相连接，如可采取485通讯接口，一方面和控制单元的微处理器CPU交换信息，另一方面来控制数字中继接口单元和功能处理单元的运行。数字中继接口电路单元完成码形转换，时钟提取，帧同步，复帧同步，帧定位，告警处理等功能。功能处理单元是一个独立的处理装置，完成对数字信号的处理。功能处理单元直接和中继接口电路单元及交换机系统的交换网络连接。功能处理单元内部包含用来存储控制运行命令及命令参数数据的命令数据存储器。控制单元控制组织中继接口电路单元及功能处理单元的运行，同时和交换机系统的主处理单元交换消息。控制单元中的微处理器通过与功能处理单元的控制接口，接收控制命令程序和功能转换数据表，并发送到功能处理单元，并启动功能处理单元。
交换机系统主处理单元根据用户的号码查找用户数据库，将用户的功能转换命令参数传送给控制单元的微处理器，微处理器将所述命令信息传送个功能处理单元，功能处理单元一方面将从数字中继接口单元接收的语音信道的数字信号按照控制命令处理并发送到数字交换机系统的交换网络，另一方面将从数字交换机系统的交换网络接收的语音信道的数字信号按照控制命令处理并发送到用户电路。
本发明所述的数字信号装置，在进行信号处理时，具体实施过程如下
第一步通过控制单元的微处理器的控制接口将控制命令程序下载到功能处理单元的命令数据存储器；第二步交换机系统的主处理单元分析用户的号码或者标识，查找系统中的用户数据库，读取该用户需要的功能处理对应的命令参数数据信息，例如需要音量调整为-12db、语音信号需要进行编码转换、比特翻转等，并将所述命令参数数据信息发送到控制单元；第三步控制单元将命令参数数据信息写入功能处理单元的命令数据存储器；第四步功能处理单元根据命令数据存储器的内容对相应的话音信道的数字信号进行相应处理；第五步处理完的话音信道的数字信号由控制系统通过交换网交换到目的用户。
进一步地，本实施例中的功能处理单元可采用DSP(Digital SingalProcessors，即数字信号处理器)完成，在DSP内部的双口随机存取存储器RAM部分设置一个命令数据寄存器存储区，形成命令栈。在该存储区中每个时隙占用两个16位比特，分别对应语音信号接收和发送方向。控制单元通过DSP的HPI(Host Process Interface，即主机操作接口)接口访问所述命令数据存储区，并写入控制命令。控制命令的信息包括该命令寄存器(存储区)对应的时隙的信号的处理要求，如设定比特翻转方式、编码方式转换方式、音量调整的方式等。图2给出了一个例子，图2中，针对每个时隙的命令栈有16个比特信息，相应的比特对应的含义表述如下第15比特比特翻转指示，1翻转；第8、9比特 编码转换指示，其中，10指示A律转换为μ律；01指示μ律转换为A律；第0～7比特音量调整参数，其中0不调整；0x1～0x7 对应调整+1～+7dB；0x9～0x0F对应调整-1～-7dB；当然上述每比特的定义可以根据实际需要进行相应的改变。
为实现对数字信号的实现按照设定功能的处理，本发明中采取功能转换数据表的设置方式，具体如下(1)A律，μ律转换表语音数字信号的每个时隙为8比特，共256种组合。根据ITU-TG.711的编码方法，生成两张功能转换数据表，一张为A律转μ律，另一张数据表为μ律转A律，各为256个字节，对应每一个可能的编码组合。首先将指定话路的语音信号的8比特A律或者μ律编码根据G.711解码为线性码，乘以相应的倍数，再编码为A律或者μ律编码，定义一个二维数组a [15][256]存储这些数据。
(2)音量调整转换表根据用户需要，设置音量调整的参数，例如，一般设置对当前音量-7dB～+7dB调整，分辨率为1dB。为了提高处理效率，每一个调整参数对应一张256字节的功能转换数据表，这样实现音量调整功能处理时只需要查数据表就可以了。
本实施例中，功能处理单元在执行对数字信号的功能处理时，如图3所示，执行以下操作步骤1、进行初始化，如完成DSP(Digital Singal Processors，即数字信号处理器)内部寄存器存储区的初始化，配置McBSP(Multichannel BufferSerial Port，即多通道缓存串行接口)接口、DMA(Direct Memory Access，即直接存贮器访问)控制器；2、DSP的McBSP在2.048MHz的位时钟和8KHz的帧同步时钟控制下，连续接收数字信号数据，由内部DMA控制器按照时隙放到接收数据缓冲区。当接收满一帧数据后，通知DSP做相应处理，并执行下一步；3、DSP在一帧数据接收结束后，对每个时隙扫描对应的命令数据寄存器存储区(即命令栈)，根据命令数据寄存器的命令参数数据信息内容做相应的处理如果要求比特翻转，则对8位数据做数据取反的非操作；如果要求A律、μ律转换，计算对应的转换后的数据的地址，查找相应的数据表，并从该地址读出数据；如果要求音量调整，同样根据要求的调整参数计算对应的转换后的数据的地址，查找相应的数据表，并从该地址读出数据；4、处理后的数字数据信息，按照时隙的先后顺序写入发送缓冲区，发送缓冲区的长度为2帧，64个8位字节。内部DMA控制器自动将第一帧数据发送到McBSP接口。
本发明的实现流程将功能处理单元放在交换机系统的交换网之前，即处在数字中继接口电路和数字交换机的交换网络之间，同时通过变更功能处理单元中的命令寄存器中的命令参数信息来灵活、高效完成对数字信号的各种处理。可以看到，这个处理流程只需要经过一次交换网的交换，就能够完成不同的功能，只有处理信号的时延和一级交换的时延。在实现不同的功能时，尤其是今后需要实现一些新的数字信号处理功能时，在交换机系统的主处理单元的新增控制命令和对应的命令参数数据可以通过微处理器控制电路加载并传送到功能处理单元进行执行，而不需要象现有的重新设计一个新的独立功能处理装置，从而便于实现数字信号的扩展处理功能。
权利要求
1.一种数字信号处理装置，其特征在于包括功能处理单元和控制单元，其中控制单元接收数字交换机系统的主处理单元的控制命令，并将所述控制命令发送到功能处理单元；功能处理单元接收控制单元的控制命令，将从数字中继接口单元接收的语音信道的数字信号进行处理并发送到数字交换机系统的交换网络，以及，功能处理单元将从数字交换机系统的交换网络接收的语音信道的数字信号进行处理并发送到用户电路。
2.根据权利要求1所述的数字信号处理装置，其特征在于控制单元接收交换机系统的主处理单元的功能转换数据表，并将所述功能转换数据表发送到功能处理单元。
3.据权利要求1或2所述的数字信号处理装置，其特征在于所述功能处理单元还包括命令数据存储器，用于存储从控制单元接收的命令信息。
4.数字信号处理方法，其特征在于包含以下步骤(1)接收数字交换机系统的主处理单元的控制命令；(2)存储所述控制命令；(3)将从数字中继接口单元接收的语音信道的数字信号进行处理并发送到数字交换机系统的交换网络，以及，将从数字交换机系统的交换网络接收的语音信道的数字信号进行处理并发送到用户电路。
5.根据权利要求4所述的数字信号处理方法，其特征在于步骤(1)中还包括接收交换机系统的主处理单元的功能转换数据表的步骤。
6.据权利要求4或5所述的数字信号处理方法，其特征在于步骤(3)中还包括以下步骤(3.1)初始化；(3.2)将连续接收数字信号数据存储在数据缓冲区；(3.3)当每接收满一帧数字信号数据后，对每个时隙的数字信号扫描对应的命令数据寄存器存储区；(3.4)根据命令数据存储器的命令参数数据信息内容对数字信号做相应的处理。(3.5)处理后的数字数据信息，按照时隙的先后顺序进行发送。
7.据权利要求6所述的数字信号处理方法，其特征在于步骤(3.4)中还包括以下步骤(3.4.1)计算对应的转换后的数据的地址；(3.4.2)查找相应的功能转换数据表，并从所述地址读出数据。
全文摘要
本发明公开了程控数字交换领域的数字信号处理装置及方法，所述的装置包括功能处理单元和控制单元，其中控制单元接收数字交换机系统的主处理单元的控制命令，并将所述控制命令发送到功能处理单元；功能处理单元接收控制单元的控制命令，将从数字中继接口单元接收的语音信道的数字信号进行处理并发送到数字交换机系统的交换网络，功能处理单元将从数字交换机系统的交换网络接收的语音信道的数字信号进行处理并发送到用户电路。本发明对数字信号处理流程只需要经过一次交换网的交换，从而减少了语音信号的时延。在实现新的功能时，在交换机系统的主处理单元的新增控制命令可以直接加载并传送到功能处理单元进行执行。
文档编号H04Q3/545GK1601967SQ03146939
公开日2005年3月30日 申请日期2003年9月23日 优先权日2003年9月23日
发明者陈海荣, 潘厚源 申请人:中兴通讯股份有限公司