数字信号处理实验报告六:数字信号处理在多音频拨号系统中的应用

发布于:2024-11-29 ⋅ 阅读:(26) ⋅ 点赞:(0)

一、实验目的与实验意义

通过对多音频拨号系统的分析与仿真实验,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,使学生初步了解数字信号处理在实际中的使用方法和重要性。

二、实验原理及方法

关于双音多频拨号系统

    双音多频(Dual Tone Multi Frequency, DTMF)信号是音频电话中的拨号信号,由美国AT&T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。这些系统中用户可以用电话发送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(Goertzel)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,852Hz和941Hz;高频带也有四个频率:1209Hz,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697Hz和1209Hz两个频率,信号用sin(f1t)+sin(f2t)表示,其中f1=679Hzf2=1209Hz。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2.1所示。表中最后一列在电话中暂时未用。

表2.1  双频拨号的频率分配

1209Hz

1336Hz

1477Hz

633Hz

697Hz

1

2

3

A

770Hz

4

5

6

B

852Hz

7

8

9

C

942Hz

*

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x(t)=sin(f1t)+sin(f2t)表示,式中f1f2是按照表2.1选择的两个频率,f1代表低频带中的一个频率,f2代表高频带中的