[发明专利]用于3G和4G终端的音调生成方法及装置

说明书

技术领域

本发明提出一种用于TD-SCDMA、B3G(Beyond 3G)、4G(第四代移动通信)终端的音调生成方法及装置，属移动通信技术制造领域。

背景技术

为实现通信过程中终端可以发出DTMF(双音多频)信号的功能，终端中需要具备音调生成器。目前有很多实现音调生成器的算法；其中很多被修改定制以应用于广泛的众所周知的定点处理器的DSP处理器架构。一些常用算法有：相位累加器频率合成法，整型delta直接查表法，数字振荡器法和截断泰勒级数近似法。每种方法都有它们的优缺点。

相位累加器频率合成算法运用了定点DSP累加器的溢出特性。  因为音调生成器计算正弦序列的连续采样，连续的相位参量(正弦波的参数)之间的差是一个固定量，对该固定相位量要进行归一化使得当预期的正弦波的一个周期到达时，累加器溢出，并且该累加器被有效地复位成新周期开始相位。对于每一个要生成的样本，上述相位恒定参量被加入到累加器中。这里，必须计算这个相位的正弦。下列方法中任何一种都可以用于完成这项工作：直接查表法，基于三角计算的查表法，截断泰勒级数近似法。当周期结束时，累加器溢出，并有效复位成新周期的开始相位。

在整型Delta直接查表算法中，一个大小为N的大表包含单位周期内均匀分布的采样的正弦值。这个表采用基于初始相位和期望频率为模的方法来寻址。用这种方法，在单个周期内计算预期的正弦函数的采样。

数字振荡器方法中，计算一个正弦波作为线性时不变(LTI)系统的输出。这个线性时不变(LTI)系统的输入是一个脉冲，其输出脉冲响应为预期的正弦波。这个滤波器的系数决定预期的相位、频率和振幅。修改系数即可有效地定位出单位圆上一个特定弧度频率的复极点。

截断泰勒级数近似算法中，如同多项式近似，采用因果的、实正弦级数表示有限的泰勒级数。普遍认为，用正弦表示截断(3或4阶)的泰勒级数的结果可以被接受。

发明内容

本发明提出一种采用基于IIR(无限冲击响应)滤波器的数字振荡器，实现通用的任意相位的音调生成器的方法和装置。该方法和装置可以产生两个任意振幅、频率和相位的正弦波的叠加信号。不仅可产生标准的DTMF信号，而且能产生任意双音信号。

一、音调生成系统构成

图1是本设计提出的用于TD-SCDMA、Beyond 3G、4G终端的音调生成装置组成框图。该音调生成装置由以下部件构成：

(1)终端数字基带的CPU(101)，

(2)终端数字基带的数字信号处理器DSP(102)，

(3)包含在DSP 102内部的音调生成器(103)，

(4)脉冲密度调制器PDM(104)，

(5)脉冲密度调制器片外RC低通滤波器(105)，

(6)振铃器(106)，

(7)音频模拟前端VBAFE(107)，

(8)扬声器(108)，

(9)时钟生成器(109)，

对上述组成说明如下：

(1)CPU 101与时钟发生器109、DSP 102之间存在接口进行通信。其中：1)CPU 101可向DSP 102发出音调生成请求信号，该请求信号不仅请示DSP 102用其中的音调生成器103发出音调信号，而且指示出DSP102用音调生成器103发出的音调信号的类型；2)CPU接收来自时钟发生器109输出的工作时钟信号。

(2)DSP 102与CPU 101、时钟生成器109、脉冲密度调制器104、音频模拟前端VBAFE107之间存在接口进行通信。并且，DSP 102内部包含音调生成器103(以DSP固件的形式实现)。其中：1)DSP 102接收来自CPU 101的音调生成请求信号；2)DSP 102接收来自时钟发生器109的工作时钟信号；3)DSP 102可将生成的音调信号的数字波形发给脉冲密度调制器104、音频模拟前端VBAFE 107。

(3)音调生成器103包含在DSP 102的内部，以DSP固件的形式实现。

(4)脉冲密度调制器PDM 104与DSP 102、时钟生成器109、片外RC低通滤波器105之间存在接口进行通信。其中：1)脉冲密度调制器PDM 104接收来自DSP 102的音调信号的数字波形；2)脉冲密度调制器PDM 104接收来自时钟发生器109的工作时钟；3)脉冲密度调制器PDM 104将音调信号的数字波形转换成密度调制的脉冲信号序列，发送到片外RC低通滤波器105。