数字信号综合实验DTMF 信号的编码[骄阳教育]

1、实验二： DTMF 信号的编码1、实验内容及要求1）把您的联系电话号码 通过DTMF 编码生成为一个 .wav 文件。 技术指标： 根据 ITU Q.23 建议，DTMF 信号的技术指标是：传送/接收率为每秒 10 个号码，或每个号码 100ms。 每个号码传送过程中，信号存在时间至少 45ms，且不多于 55ms，100ms 的其余时间是静音。 在每个频率点上允许有不超过 1.5% 的频率误差。任何超过给定频率 3.5% 的信号，均被认为是无效的，拒绝接收。（其中关键是不同频率的正弦波的产生。可以使用查表方式模拟产生两个不同频率的正弦波。正弦表的制定要保证合成信号的频率误差在1.5%以内，同

2、时使取样点数尽量少） 2）对所生成的DTMF文件进行解码。 DTMF 信号解码可以采用 FFT 计算 N 点频率处的频谱值，然后估计出所拨号码。但 FFT计算了许多不需要的值，计算量太大，而且为保证频率分辨率，FFT的点数较大，不利于实时实现。因此，FFT 不适合于 DTMF 信号解码的应用。 由于只需要知道 8 个特定点的频谱值，因此采用一种称为 Goertzel 算法的 IIR 滤波器可以有效地提高计算效率。其传递函数为：2、实验目的(a)复习和巩固 IIR 数字滤波器的基本概念；(b)掌握 IIR 数字滤波器的设计方法；(c)掌握 IIR 数字滤波器的实现结构；(d)能够由滤波器的实现结

3、构分析滤波器的性能（字长效应）；(e)了解通信系统电话 DTMF 拨号的基本原理和 IIR 滤波器实现方法。3.设计思路及实验步骤1）编码：DTMF信号是将拨号盘上的0F共16个数字，用音频范围的8个频率来表示的一种编码方式。8个频率分为高频群和低频群两组，分别作为列频和行频。每个字符的信号由来自列频和行频的两个频率的正弦信号叠加而成，组合方式如表格所示1209hz1336hz1477hz16333hz697hz123A770hz456B852hz789C941hz*0#D根据表格即可得到各个数字对应的DTFM信号。通过zeros全零矩阵来设置占空比，以达到题目要求。得到信号后，使用sound

4、函数来播放拨号音，writewave将信号写入声音文件。2）解码：在解码时，使用Goertzel算法。滤波器调谐到这8个频率之上后，在相应的频率上的频谱值最大，通过与标准值的对比找出在DTMF图中的行和列，再对应出相应的拨号数字。由Mock确定的Goertzel算法参数，假设一次谐波的DFT长度为205，此时对应的离散频率点k的值为18、20、22、24、31、34、38、42。依次对应频率697hz,770hz,852hz,941hz,1209hz,1336hz,1447hz,1633hz。4.实验代码及实验结果1）实验代码：（我的电话号码N=400;fs=8000

5、; %每个号码100mstm=49,50,51,65;52,53,54,66;55,56,57,67;42,48,35,68; %DTMF表中键的16个ASCII码n=1:N;%取样点fl=697 770 852 941;%低频fh=1209 1336 1477 1633;%高频x01=sin(2*pi*fl(1)*n/fs)+sin(2*pi*fh(1)*n/fs); %1编码过程x02=sin(2*pi*fl(1)*n/fs)+sin(2*pi*fh(3)*n/fs); %3x03=sin(2*pi*fl(2)*n/fs)+sin(2*pi*fh(2)*n/fs); %5x04=sin(2

6、*pi*fl(1)*n/fs)+sin(2*pi*fh(2)*n/fs); %2x05=sin(2*pi*fl(1)*n/fs)+sin(2*pi*fh(1)*n/fs); %1x06=sin(2*pi*fl(3)*n/fs)+sin(2*pi*fh(3)*n/fs); %9x07=sin(2*pi*fl(1)*n/fs)+sin(2*pi*fh(1)*n/fs);%1x08=sin(2*pi*fl(2)*n/fs)+sin(2*pi*fh(3)*n/fs); %6x09=sin(2*pi*fl(1)*n/fs)+sin(2*pi*fh(3)*n/fs); %3x10=sin(2*pi*fl(

7、4)*n/fs)+sin(2*pi*fh(2)*n/fs); %0x11=sin(2*pi*fl(3)*n/fs)+sin(2*pi*fh(1)*n/fs); %7x=x01,x02,x03,x04,x05,x06,x07,x08,x09,x10,x11;%组成矩阵x01_z=x01,zeros(1,400);%补零满足占空比要求x02_z=x02,zeros(1,400);x03_z=x03,zeros(1,400);x04_z=x04,zeros(1,400);x05_z=x05,zeros(1,400); %补零满足占空比要求x06_z=x06,zeros(1,400);x07_z=x0

8、7,zeros(1,400); %补零满足占空比要求x08_z=x08,zeros(1,400);x09_z=x09,zeros(1,400);x10_z=x10,zeros(1,400);x11_z=x11,zeros(1,400);x_z=x01_z,x02_z,x03_z,x04_z,x05_z,x06_z,x07_z,x08_z,x09_z,x10_z,x11_z;%组成矩阵x_z=x_z/max(abs(x_z);subplot(2,1,1);%将图示屏幕分为两行一列plot(x_z);%画图函数sound(x_z);%发出声音filename=phone.wav;%设置文件名aud

9、iowrite(filename,x_z,fs);%写入声音文件k=18 20 22 24 31 34 38 42;%解码N=205;%取依次谐波的DFT点数subplot(2,1,2);disp(解码得到的号码是：)%在命令行窗口显示for i=1:11 %对11位的已经编好码的电话号码进行解码 m=400*(i-1); X=goertzel(x(m+1:m+N),k+1); %goertzel算法做变换 v=abs(X); %求模 stem(k,v,.); %画脉冲图 grid; xlabel(k); ylabel(x(k);%作出8个点处X(K)的模值，比较最大的两个组合得到的数字即解码结果。 set(gcf,color,w);%设置图片显示背景为白色 shg;%