引言

相比传统的电路交换技术，vop技术有着独特的优势。随着vop技术的发展，低功耗、高性能dsp的出现，传输技术的不断提高和各种协议的趋于统一，近年来，基于包交换的分组语音技术发展迅猛，已逐步成为下一代网络的关键技术之一。在向下一代网络的演进过程中，作为电路交换网和数据包交换网桥梁的vop媒体网关扮演着重要角色。在整个网关系统中，数字信号处理器（dsp, digital signal processors）直接负责不同网络之间多媒体信号的转换工作，是语音编码器和调制解调器的核心部件，可以说是分组语音的发动机。另外，dsp的成本对整个媒体网关成本有着举足轻重的影响。所以，dsp的选型和相关设计直接影响着vop技术的应用。本文将概要介绍分组语音媒体网关在信号处理方面的特点和对处理器的要求，数字信号处理器的独特结构、发展趋势和在媒体网关中的应用，最后介绍基于dsp的媒体信号处理系统设计。

媒体网关中信号处理的基本内容和特点

在讨论dsp在媒体网关中的应用之前，先简单介绍一下媒体网关信号处理的内容和特点。一般来说，分组语音若要替代电路交换语音，就必须支持传统电路交换所有的特性和业务。作为电信级业务，分组语音需要支持回波抵消、语音压缩、语音组包、播放、信令检测等技术。在包交换网络中，网络时延基本上都大于50毫秒，这就要求网关具备回波抵消技术（ec）。在分组网络上传输语音，必须将模拟的语音信号转换为一定长度的数字化语音分组。这就需要采用一定的语音编码算法对语音信号进行处理，如g.711，g.726等编码算法。若考虑到数据包出口的带宽，运营商往往会要求网关除了支持g.711，还要能支持低比特率（lbr）压缩算法，如g.729a/b，g.723等。为了节省传输信道资源，除了采用低比特率压缩算法，还采用了静音检测技术（vad），通过检测通话阶段中的静音，并对其进行一定的处理。在实际使用中，接收端常常会在静音期间发送一些分组，从而生成使用户感觉舒服一些的背景噪声，即所谓的舒适噪声（cng）。在播放语音包时，接收端需要提供一个可变长度的缓冲器，用来调节网络产生的抖动。此外，网关必须支持检测和产生多种电话音，如拨号音、传真音、呼叫过程提示音等，并且还要能够支持多种信令，如ccs，cas，ivr等。

与其他信号处理系统相比，媒体网关的信号处理有以下特点：

媒体网关处理的实时信号多样化。这些实时信号包括语音、传真、modem数据以及各种信令等。将来，网关还需要支持图像处理。每种媒体信号的处理方式都不尽相同。在语音处理部分，包含了语音压缩、回波抵消、电话音的产生和检测等；在图像处理中，包括图像的求和求差运算、二维梯度运算、图像分割及区域特征提取等处理；在modem处理中，包括数据调制解调、数据压缩、数据纠错等处理；在信令处理中，要识别并且产生运行在不同网络上的多种信令。

媒体网关的信号处理对时延非常敏感。时延对语音呼叫的影响主要在于引入回声和交互性的丧失。语音信号在端到端传输过程中受到的时延环节很多，包括网关处理时延，接入网和核心网上的传输时延，节点中排队时延和服务处理时延等。其中网关处理时延由编码器引入的时延、分组打包时延和终端去抖动时延组成。当整个回路时延大于150毫秒时，语音质量开始明显下降。所以在网关的信号处理中，要尽可能地减少各种处理时延。

媒体网关信号处理算法复杂且在不断更新。在分组语音涉及到的算法中，有些算法非常复杂，例如目前回波控制均采用回波抵消方法，即通过自适应方法估计回波信号的大小，然后在接收信号中减去此估计值，这个处理过程计算量很大，需占用大量的处理资源。再如，一些低比特率编码器，v系列的调制解调协议，t.38等算法都需要处理器具备非常强的处理能力。另外，随着vop技术的不断推广，一些效率更高性能更佳的算法在不断出现，如iblc编解码器。一些老的算法也在不断更新，如g.729系列codec。因此处理器必须能支持算法升级。

媒体网关处理分组语音需要在短时间内完成大量的密集型运算和特殊处理，需要网关具备处理大数据量的能力，以保证系统的实时性。一般通用微处理器不能胜任这些运算，目前，数字信号处理器是网关信号处理的最佳选择。

数字信号处理器在媒体网关中的应用

与通用处理器（gpp）相比，dsp在硬件上具有独特的结构，如哈佛存储器结构、零开销循环、对密集的乘法运算的支持、定点计算、专门的寻址方式、执行时间的预测、定点dsp指令集。在实际应用的vop解决方案中，dsp已经不可或缺。dsp在媒体网关应用中的优势突出体现在以下几方面：

dsp凭借其独特结构成为了语音等多媒体信号处理的最有效的引擎。itu制订了许多语音压缩标准，如g.728、g.723、amr