基于FPGA的電話會議系統的研究

摘 要：本文提出了用FPGA解決電話會議系統的方案和語音算法，是為了針對小型企業節約成本和優化性能而進行設計的。會議系統發展飛速，高科技產品越來越多，但高技術含量伴隨著高成本，相對而言本研究對小型企業更有其實際意義。

關鍵詞：FPGA 電話會議系統 語音算法

中圖分類號：TN948文獻標識碼：A文章編號：1674-098X（2012）09（b）-0006-01

1 引言

隨著企業對會議系統要求的逐步提高，更多的企業希望借助科技的發展，在辦公方式、管理模式以及運做效率等方面實現更新和突破，希望通過遠程辦公、遠程會議等方式實現高效的通信，并由此來縮短決策周期，提高生產和溝通效率。傳統的面對面會議有幾大缺點：第一，它受時間、地點、經費、人力等很多條件制約；第二，其費時費力的組織和召集工作也給人們帶來了很多的不便。電話會議系統的出現解決了傳統會議的缺點，優良、多用途、高效的會議通信服務，為客戶提供了隨時隨地、方便快捷的電話會議服務。電話會議系統的出現極大地提高了企業的工作效率，改善了企業的管理，提升了企業的競爭力。本文主要針對FPGA最近幾年發展迅速，并且在成本方面和可操作性方面的優勢提出了一種小范圍的電話會議系統的方案。

2 系統流程

本電話會議系統采用權限處理方法，設置組織形式為主席制，主席為控制中心，對發言順序和發言方法進行管理，以避免造成會議混亂。利用FPGA的強大功能，設置接收權限和發言權限，并對會議系統進行控制，使電話會議的功能更加的全面。

3 系統功能

1）主動呼入

與會人員可以通過電話主動呼入到會議系統，通過語音提示進入會議；

2）身份驗證

與會各方可以呼入到會議系統后，系統可以要求其輸入用戶代碼和密碼，通過驗證后才能進入會議室；

3）客戶端系統可以主動呼叫其他人參加會議

主席可以通過客戶端系統進行操作，呼叫其他參加會議的各方電話，接通后被叫方自動進入會議室；

4）會議室管理功能

主席可以對每個會議室進行管理，也可以給某個會議室設定權限和密碼，要進入該會議室必須符合權限并輸入密碼后才能進入；

5）會議錄音功能

主席可隨時通過控制系統對正在進行的會議進行錄音，音頻文件被存放在存儲器中，會議結束后可被權限內用戶調出，

6）參加會議方式不受限制

任一普通電話終端（固定電話或手機）均可參加會議，會議可隨時隨地召開；

7）后臺管理功能

日志記錄和話單查詢統計功能，系統對每一個會議都有日志記錄，對參加該會議的每一方都有詳細記錄（包括主叫號碼、日期時間等信息）。

4 系統算法

電話會議系統中最重要的就是對音頻的處理，怎樣使音頻信號清晰穩定的輸出是很重要的問題，本文采取的是比較法和混音法相結合的方案，這種算法既能解決混音法超出量化上限的問題，又解決了比較法在人數比較少或者激烈討論問題時輸出不穩定的問題。

這里著重說一下比較算法：當參加會議的人數比較多時，例如有24個用戶同時參與電話會議，同一時刻說話的人數較多時，使用混音法會造成話音混亂，相互之間聽不到彼此的聲音，此時選擇比較法就會避免這種缺陷。

比較法也就是將輸入的語音信號進行幅值比較，為了避免不穩定性，可設定某一常數t，使得在t時間內一方的通化保持連續性。比較法的基本流程為：首先，找出某一時刻話音最大用戶B及話音第二大的用戶A。下圖是該算法的示意圖。以參加會議的用戶為4舉例，假設在某一時刻A、B、C、D 四方的第幀PCM編碼信號被送入FPGA芯片，FPGA根據主機的要求在第幀期間對4路話音信號進行幅值比較，如果判斷出最大的話音幅值為B，第二大的話音幅值為A，就會在第幀期間，將B的話音和A的話音進行混頻之后的結果送給所有的用戶（圖1）。

5 硬件測試

本文的電話會議系統以QuartusII為軟件開發工具，以VHDL為其實現語言，對其整體結構進行綜合仿真和測試，測試無誤后，下載至ALTERA公司的cyclone系列芯片上。該系列芯片性價比高，應用廣泛等特點。

6 結語

隨著電話會議系統的發展，硬件的更新越發的重要，而FPGA的應用范圍越來越廣泛，基于FPGA的技術越來越成熟，相信基于FPGA的電話會議系統在今后的企業辦公領域會有更廣闊的應用。

參考文獻

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