双音多频拨号系统的仿真和教学实现.pdf

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1、第5卷第11期当代教育理论与实践VOI．5No．112013年11月TheoryandPracticeofContemporaryEducationNOV．2013双音多频拨号系统的仿真和教学实现雒明世，魏二虎(1．西安石油大学计算机学院，陕西西安710065；2．武汉大学测绘学院，湖北武汉430079)摘要：双音多频信号能够提供更高的拨号速率，在数字通信及其它方面有着广泛的应用。文章运用MATLAB软件实现了DTMF信号的产生、接收和检测，使用MATLAB中GUI用户界面管理功能实现双音多频拨号系统的仿真，为教学建立了平台。关键词：双音多频；产生；检测中图分类号：G642．0

2、文献标识码：A文章编号：1674—5884(2013)11—0130—04双音多频(DualToneMultipleFrequency，DTMF)信号通常规定DTMF信号的指标为：(1)传送／接收率是每因具有更高的拨号速率和抗干扰性能，固定和移动电话终秒1O个数字，或每个数字lOOms。(2)每个数字在传送过端以及程控交换机均采用其发送接收号码。DTMF信号广程中，信号的存在应该在45ms～55ms之间，lOms里的其泛应用在交互式控制、电子邮件和银行系统中，用户可从余时间必须是静声。(3)国际电信联盟(ITU)规定DTM电话发送DTMF信号来选择菜单进行操作。与此同时，双F信

3、号在每个频率点上允许有±1．5％的偏移，任何超出给音多频解码技术在远程遥控系统中也起到重要的作用，它定频率±3．5％的信号，均被认为是无效的，拒绝对其进行能够监控各种警情，可接收远端的电话遥控指令，实现防接收。(4)ITu规定，在最坏的检测条件下，信噪比不得低盗、防火等安防功能。本文主要实现了DTMF信号的产生、于15dB。接收和检测，同时使用MATLAB实现拨号系统的仿真实现。二DTMF信号的产生DTMF拨号音的产生原理就是将两个单音频的正弦信一DTMF信号的表示号叠加输出，即就是用sin函数产生离散的正弦值，生成DTMF是用两个特定的单音频组合信号来代表数字信DTMF信号的

4、公式为：号以实现其功能的一种编码技术。DTMF话机中通常有l6buffer[t]=sin(t}2pi．fJ)+sin(t}2pi．jq伽)个按键，其中有10个数字键(0～9)和6个功能键(、#、A、B、C、D)。按照排列组合原理，会出现8种不同组合的其中t表示采样序数，由0开始递增表示DTMF单音频信号。具体的分法就是将8个频率分为高频群和低信号的两个正弦波频率表示采样频率；buffer[t]表示序频群两组，分别作为列频和行频。每个键的频率模式由来数t时得出的采样值。自于列频和行频的两个频率叠加而成，8个频率分为两组，双音多频信号的产生主要包含音频任务和静默任务总共构成16种不

5、同组合方式，这16种不同的组合代表l6这两个流程，前者产生双音频的采样值，后者产生静默的个符号，这16种信号的表示方法如表1所示。采样值，每个任务结束时，要重置定时器和下一个任务，其表1中静默任务还包含一项任务就是从数字缓冲区取出数字1209Hz1336Hz1477Hz1633Hz并解包。到题697Hz123A770Hz5B三DTMF信号的检测852Hz8CDTMF信号的检测通常采用硬件和软件结合的方式实94lHzOD现。硬件主要用来发送和接收信号，软件主要用来分析接收信号中包含的数字信息，通常采用双正弦信号模拟电话收稿日期：2013—08—22作者简介：雒明世(1966一)，

6、男，陕西礼泉人，副教授，主要从事传输交换、无线通信网络等研究。l30按键来进行检测J。DTMF解码器通过数学变换把音频信号从时域转化到频域，从而得出对应的数字信息。即将接收到的模拟音频信号先进行A／D变换，恢复为数字信号，然后检测其中的音频频谱来确定所发送的数字[4]。DTMF信号的检测算法通常有3种，分别是快速傅立叶变换(FFr)算法的DFI"、F盯和Goertzel。DFT算法计算公式如下4—1所示：一i(

7、j})=DFT[(n)J=∑(n)(4—1)由公式4—1可以得出：乘法次数和加法次数都是和Ⅳ戚正比的，随着Ⅳ的增大，运算量也会越来越大，例如，当Ⅳ=8时，Dk-'l"需

8、64次复数乘法，而当N=1024时，D则需1，048，576次复数乘法，即高达一百多万次复数乘法运算，因此，要处理实时性很强的信号，这种算法的效率就会很低。通过观察DFr的运算量可以看出，利用系数的对称性和周期性，可以减少DFT的运算量，因而得出了快速傅立叶FFr算法。FFr算法运算量比DFr运算量明显减少，但它需要全部抽样数据到达时才能进行计算，其缺点是不适合双音多频信号频谱的计算，也就满足不了双音频拨号系统实时性的要求。C~ertzel算法本身也是对DFr的快速运算，相对于前面讲的两种算