数字信号处理在双音多频拨号系统中的应用.pdfVIP

实验一、数字信号处理在双音多频拨号系统中的应用

一、实验目的

1.了解双音多频信号的产生、检测、包括对双音多频信号进行DFT时的参数选择等。

.初步了解数字信号处理在是集中的使用方法和重要性。

3.掌握matlab的开发环境。

二、实验原理

双音多频(DualToneMultiFrequency,DTMF)信号是音频电话中的拨号信号，由美国ATT

贝尔公司实验室研制，并用于电话网络中。这种信号制式具有很高的拨号速度，且容易自动监测

识别，很快就代替了原有的用脉冲计数方式的拨号制式。这种双音多频信号制式不仅用在电话网

络中，还可以用于传输十进制数据的其它通信系统中，用于电子邮件和银行系统中。这些系统中

月户可以用电话发送DTMF信号选择语音菜单进行操作。

DTMF信号系统是一个典型的小型信号处理系统，它要用数字方法产生模拟信号并进行传输,

其中还用到了D/A变换器；在接收端用A/D变换器将其转换成数字信号，并进行数字信号处理与

识别。为了系统的检测速度并降低成本，还开发一种特殊的DFT算法，称为戈泽尔(Gocrtzel)算

法，这种算法既可以用硬件(专用芯片)实现，也可以用软件实现。下面首先介绍双音多频信号

的产生方法和检测方法，包括戈泽尔算法，最后进行模拟实验。下面先介绍电话中的DTMF信号的

组成。

在电话中，数字0-9的中每一个都用两个不同的单音频传输，所用的8个频率分成高频带和

低频带两组，低频带有四个频率：679Hz,770Hz,85Hz和941Hz；高频带也有四个频率：

109Hz,1336Hz,1477Hz和1633Hz.每一个数字均由高、低频带中各一个频率构成，例如1用

o

697Hz和109Hz两个频率，信号用表示，其中，。这样8个频率形成16种不同的双频信

号。具体号码以及符号对应的频率如表4.1所示。表中最后一列在电话中暂时未用。

表4.1双频拨号的频率分配

109Hz1336Hz1477Hz633Hz

697Hz13A

770Hz456B

85Hz789C

94Hz*0#D

DTMF信号在电话中有两种作用，一个是用拨号信号去控制交换机接通被叫的用户电话机,

另一个作用是控制电话机的各种动作，如播放留言、语音信箱等。

电话中的双音多频(DTMF)信号的产生与检测

(1)双音多频信号的产生

假设时间连续的DTMF信号用表示，式中是按照表4.1选择的两个频率，代表低频带中的

一个频率，代表高频带中的一个频率。然采用数字方法产生DTMF信号，方便而且体积小。下

面介绍采用数字方法产生D?MF信号。规定用8KHz对D?MF信号进行采样，采样后得到时域离散信

号为

x(〃)=sm(2^«/8(X)0)+sin8000)

形成上面序列的方法有两种，即计算法和查表法。用计算法求正弦波的序列值容易，但实际中要

占用一些计算时间，影响运行速度。查表法是预先将正弦波的各序列值计算出来，寄存在存储器

中，运行时只要按顺序和一定的速度取出便可。这种方法要占用一定的存储空间，但是速度快。

因为采样频率是8000Hz,因此要求每125nls输出一个样本，得到的序列再送到D/A变换器和

立滑滤波器，输出便是连续时间的DTMF信号。DTMF信号通过电话线路送到交换机。

(2)双音多频信号的检测

在接收端，要对收到的双音多频信号进行检测，检测两个正弦波的频率是多少，以判断所对应的

一进制数字或者符号。然这里仍然要用数字方法进行检测，因此要将收到的时间连续DTMF信

号经过A/D变换，变成数字信号进行检测。检测的方法有两种，一种是用一组滤波器提取所关心

的频率，根据