实验一数字信号处理在双音多频拨号系统中的应用.doc

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。2．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AT4,5,6,667,8,9,6742,0,35,68DTMF信号代表的16个数N205K18,20,22,24,31,34,38,42F1697,770,852,941行频率向量F21209,1336,1477,1633列频率向量TN 键入6位电话号码 输入6位数字TNR0接收端电话号码初值为零FORL16DFIXTN/106LTNTND106LFORP14FORQ14IFTMP,QABSDBREAK,END检测码相符的列号QENDIFTMP,QABSDBREAK,END检测码相符的行号PENDN01023为了发声，加长序列XSIN2PINF1P/8000SIN2PINF2Q/8000构成双频信号SOUNDX,8000发出声音PAUSE01接收检测端的程序XGOERTZELX1205,K1用GOERTZEL算法计算DFT样本VALABSX列出八点DFT向量SUBPLOT3,2,LSTEMK,VAL, GRIDXLABEL K YLABEL |XK| 画出DFTK幅度AXIS10500120LIMIT80FORS58IFVALSLIMIT,BREAK,END查找列号ENDFORR14IFVALRLIMIT,BREAK,END查找行号ENDTNRTNRTMR,S4106LENDDISP 接收端检测到的号码为 显示接收到的字符DISPTNR实验内容及结果键入6位电话号码814001接收端检测到的号码为814001图16位电话号码814001的DTMF信号在8个近似基频点的DFT幅度2．8位电话号码的DTMF双频拨号信号的生成和检测程序清单(上述36步骤的原代码)CLEARALLCLCTM1,2,3,654,5,6,667,8,9,6742,0,35,68DTMF信号代表的16个数N205K18,20,22,24,31,34,38,42F1697,770,852,941行频率向量F21209,1336,1477,1633列频率向量TN 键入8位电话号码 输入8位数字TNR0接收端电话号码初值为零FORL18DFIXTN/108LTNTND108LFORP14FORQ14IFTMP,QABSDBREAK,END检测码相符的列号QENDIFTMP,QABSDBREAK,END检测码相符的行号PENDN01023为了发声，加长序列XSIN2PINF1P/8000SIN2PINF2Q/8000构成双频信号SOUNDX,8000发出声音PAUSE01接收检测端的程序XGOERTZELX1205,K1用GOERTZEL算法计算八点DFT样本VALABSX列出八点DFT向量SUBPLOT4,2,LSTEMK,VAL, GRIDXLABEL K YLABEL |XK| 画出DFTK幅度AXIS10500120LIMIT80FORS58IFVALSLIMIT,BREAK,END查找列号ENDFORR14IFVALRLIMIT,BREAK,END查找行号ENDTNRTNRTMR,S4108LENDDISP 接收端检测到的号码为 显示接收到的字符DISPTNR实验内容及结果键入8位电话号码15969672接收端检测到的号码为15969672图28位电话号码15969672的DTMF信号在8个近似基频点的DFT幅度3．上述现象进行分析，及相关结论。第一段(27行)设置参数，并读入6位电话号码；第二段(920行)根据键入的6位电话号码产生时域离散DTMF信号，并连续发出6位号码对应的双音频声音；第三段(2225行)对时域离散DTMF信号进行频率检测，画出幅度谱；第四段(2633行)根据幅度谱的两个峰值，分别查找并确定输入6位电话号码。结论1、根据提示键入6位电话号码814001，回车后可以听见6位电话号码对应的DTMF信号的声音，并输出相应的6幅频谱图如图1所示，根据上图在K22和K34两点出现峰值，可根据表41，42得出所对应第一位号码数字8。根据以上原理最后显示检测到的电话号码814001。2、根据提示键入8位电话号码15969672，回车后可以听见8位电话号码对应的DTMF信号的声音，并输出相应的8幅频谱图如图1所示，根据上图在K18和K31两点出现峰值，可根据表41，42得出所对应第一位号码数字1。根据以上原理最后显示检测到的电话号码15969672。六思考题1简述识别原理。DTMF信号的产生与识别仿真实验在MATLAB环境下进行，编写仿真程序，运行程序，送入6位电话号码，程序自动产生每一位号码数字相应的DTMF信号，并送出双频声音，再用DFT进行谱分析，显示每一位号码数字的DTMF信号的DFT幅度谱，按照幅度谱的最大值确定对应的频率，再安照频率确定每一位对应的号码数字，最后输出6位电话号码。观测时间的确定观察要检测的8个频率，相邻间隔最小的是第一和第二个频率，间隔是73HZ，要求DFT最少能够分辨相隔73HZ的两个频率，即要求。HZF73MINDFT的分辨率和对信号的观察时间有关，。考PTSP1/1MIN虑到可靠性，留有富裕量，要求按键的时间大于40MS。采样频率的确定频谱分析的频率范围为697～3266HZ。按照采样定理，最高频率不能超过折叠频率，即，由此要求最小的采样频率应为724KHZ。因为HZFS36250数字电话总系统已经规定＝8KHZ，因此对频谱分析范围的要求是一定满足的。SDFT的变换点数的确定DFT的频率采样点频率为(K0,1,2,,N1)，相应的模拟域采K/2样点频率为(K0,1,2,,N1)，希望选择一个合适的N，使用该公FFSK/式算出的能接近要检测的频率，或者用8个频率中的任一个频率代入公式 KF中时，得到的K值最接近整数值，这样虽然用幅度最大点检测的 /KSF频率有误差，但可以准确判断所对应的DTMF频率，即可以准确判断所对应的数字或符号。经过分析研究认为N＝205是最好的。2表41和表42的功能是什么数字09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。具体号码以及符号对应的频率如表41所示。表中最后一列在电话中暂时未用。序列的N点DFT是对序列频谱函数在0～区间的N点等间隔采样，如果2是一个周期序列，截取周期序列的整数倍周期，进行DFT，其采样点刚好在周期信号的频率上，DFT的幅度最大处就是信号的准确频率。分析这些DTMF信号，不可能经过采样得到周期序列，因此存在检测频率的准确性问题。经过分析研究认为N＝205是最好的。按照＝8KHZ，N＝205，算出8个频率及其二次谐SF波对应K值，和K取整数时的频率误差见表42。经过两表可以减少误差，准确确定K值，得出对应号码。七、实验心得通过此次实验明白了解了双音多频信号的产生、检测、包括对双音多频信号进行DFT时的参数选择等及数字信号处理在是集