一种模拟宽带音频数字化的转换装置及方法与流程

本发明属于模数信号转化领域，更具体地，涉及一种模拟宽带音频数字化的转换装置及方法。

背景技术：

1、对于承载模拟信息量大且延时要求苛刻、稳定性较高的场合，例如在数据链通信应用方面，通常将电路交换系统布局在舰载和机载设备当中。要求信道终端设备从接收数据到处理完回复数据其最大延时不能超过5ms，并且此类通信设备对宽带利用率的要求也非常高。所以整个通信系统对电路交换系统的延时及宽带利用率两个指标考核都非常严格。

2、目前，通信领域仍保留着较大份额的电路交换系统，该系统有着信号稳定且不易受干扰等优点，是目前主流、先进通信技术所无法取代的。现有此类产品主要以asic芯片架构为主或整个功能模块嵌入到片上系统(soc)当中，优点较为明显，架构清晰且功能可靠。但是面对不同的应用场景，其产品需要重新设计和验证，功能通用化非常不足，并且产品的生命周期被强制依附于主芯片的生命周期。

技术实现思路

1、针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种模拟宽带音频数字化的转换装置及方法，旨在解决现有的电路交换系统以asic芯片架构为主或整个功能模块嵌入到片上系统，导致面对不同的应用场景，其产品需要重新设计和验证，功能通用化非常不足，产品的生命周期被强制依附在芯片的生命周期的问题。

2、为实现上述目的，一方面，本发明提供了一种模拟宽带音频数字化的转换装置，包括：中央处理器、逻辑处理模块、音频处理模块和接口处理模块；

3、接口处理模块用于将四线模拟宽带音频转换成二线模拟音频；中央处理器用于调控逻辑处理模块和音频处理模块；

4、音频处理模块用于接收信号转换控制信号，将二线模拟音频信号经过采样、量化和编码处理，实现数字信号与模拟信号之间的转换；逻辑处理模块用于基于耐奎斯采样原理产生若干时钟关系的控制信号，为模拟宽带音频转换数字信号提供时钟及时钟控制信号，并对数字信号进行以时隙为单位的复用与解复用。

5、进一步优选地，基于通信传输通道，逻辑处理模块分配至每条时分复用总线的时钟为2.048mhz，帧的同步周期为8khz，按照8bit每个时隙制，总时隙数目为32个；

6、为同步通信传输通道，逻辑处理模块中编码器对数字信号的数据采样点为16位编码，每秒钟每条时分复用总线承载的数据位数为1024bit，数据量占用的时隙数为16个。

7、进一步优选地，逻辑处理模块输入端为串行数据，在以时隙为单位的复用或解复用前，将串行数据转换为并行数据，输出时再将复用或解复用后得到的并行数据以串行数据输出。

8、进一步优选地，中央处理器为带有tdm控制器的pcm接口的通用cpu。

9、进一步优选地，音频处理模块为双声道，基于宽带音频模拟带宽0～24khz，结合耐奎斯采样原理，其采样率不少于48khz的器件。

10、进一步优选地，接口处理模块为音频变压器或者音频放大器。

11、另一方面，本发明提供了一种模拟宽带音频数字化的转换方法，包括以下步骤：

12、将四线模拟宽带音频转换成二线模拟音频信号；

13、基于信号转换控制信号，将二线模拟音频信号经过采样、量化和编码处理，实现数字信号与模拟信号之间的转换；

14、基于耐奎斯采样原理产生若干时钟关系的控制信号，为模拟宽带音频转换数字信号提供时钟及时钟控制信号，对数字信号进行以时隙为单元的复用与解复用。

15、进一步优选地，通信传输通道分配至每条时分复用总线的时钟为2.048mhz，帧的同步周期为8khz，按照8bit每个时隙制，总时隙数目为32个；

16、为同步通信传输通道，对数字信号的数据采样点采用16位编码，每秒钟每条时分复用总线承载的数据位数为1024bit，数据量占用的时隙数为16个。

17、进一步优选地，在以时隙为单位的复用或解复用前，将串行数据转换为并行数据，输出时再将复用或解复用后得到的并行数据以串行数据输出。

18、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下

19、有益效果：

20、本发明提供了一种模拟宽带音频数字化的转换装置及方法，其中，音频处理模块用于接收信号转换控制信号，将二线模拟音频信号经过采样、量化和编码处理，实现数字信号与模拟信号之间的转换；逻辑处理模块用于基于耐奎斯采样原理和时钟控制信号，为模拟宽带音频转换数字信号提供时钟，对数字信号进行以时隙为单位的复用与解复用。实现极低延时且带宽占用低的通信装置，以电路原理块或嵌入式模块呈现在通信设备中，为数据链路通信设备提供长期、稳定和可靠的链路层通信功能；模块内部集成了多种通信处理子电路，每个电路均进行了优化设计。在实际应用中，只需要根据用户的应用场景，做简单的软件修改和接口适配，便能快速地适配到多种通信场合当中。

21、本发明提供了一种模拟宽带音频数字化的转换装置及方法，其中，逻辑处理模块对数字信号进行以时隙为单位的复用与解复用，完成物理层数据的初步处理；对数据链通信的物理层信号进行处理与转换，提供了丰富的通信接口，满足了当前大部分通信设备对宽带音频数据处理及转换需求，并且以通用化的底层硬件实现了专用化的技术实现，也实现了低延时转换及高带宽利用率。

技术特征：

1.一种模拟宽带音频数字化的转换装置，其特征在于，包括：中央处理器、逻辑处理模块、音频处理模块和接口处理模块；

2.根据权利要求1所述的模拟宽带音频数字化的转换装置，其为通信传输通道，其特征在于，逻辑处理模块分配至每条时分复用总线的时钟为2.048mhz，帧的同步周期为8khz，按照8bit每个时隙制，总时隙数目为32个；

3.根据权利要求1或2所述的模拟宽带音频数字化的转换装置，其特征在于，所述逻辑处理模块输入端为串行数据，在以时隙为单位的复用或解复用前，将串行数据转换为并行数据，输出时再将复用或解复用后得到的并行数据以串行数据输出。

4.根据权利要求1所述的模拟宽带音频数字化的转换装置，其特征在于，所述中央处理器为带有tdm控制器的pcm接口的通用cpu。

5.根据权利要求1或4所述的模拟宽带音频数字化的转换装置，其特征在于，所述音频处理模块为双声道，基于宽带音频模拟带宽0～24khz，结合耐奎斯采样原理，其采样率不少于48khz的器件。

6.一种模拟宽带音频数字化的转换方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的转换方法，其特征在于，通信传输通道分配至每条时分复用总线的时钟为2.048mhz，帧的同步周期为8khz，按照8bit每个时隙制，总时隙数目为32个；

8.根据权利要求6或7所述的转换方法，其特征在于，在以时隙为单位的复用或解复用前，将串行数据转换为并行数据，输出时再将复用或解复用后得到的并行数据以串行数据输出。

技术总结
本发明提供了一种模拟宽带音频数字化的转换装置及方法，属于模数信号转换领域，装置包括：中央处理器、逻辑处理模块、音频处理模块和接口处理模块；音频处理模块将二线模拟音频信号经过采样、量化和编码处理，实现数字信号与模拟信号之间的转换；逻辑处理模块用于基于耐奎斯采样原理产生若干时钟关系的时钟控制信号，为模拟宽带音频转换数字信号提供时钟及时钟控制信号，并对数字信号进行以时隙为单位的复用与解复用。本发明提供的模拟宽带音频数字化的转换装置的转换延时极低且占用传输带宽极低的通信装置。

技术研发人员：徐鹏飞,郑波,杨博林,周愚,李瑞,杜振业,黄哲,周浩宇,於卫兵,叶飞,付建强,籍礼文,张小梅,杜祝,杨勇,王蕾,邓玉华,宋子奇
受保护的技术使用者：武汉船舶通信研究所（中国船舶集团有限公司第七二二研究所）
技术研发日：
技术公布日：2024/1/5