|
DTMF( Double Tone Multi一Frequency)即双音多频，是用两个特定的单音频组合信号来代表数字信号以实现其功能的一种编码术。两个单音频的频率不同，代表的数字或实现的功能也不同。这种电话机中通常有16个按键，其中有10个数字键0~9和6个功能键＊、#、A、B、C、D。由于按照组合原理，一般应有8种不同的单音频信号。因此可采用的频率也有8种，故称之为多频，又因它采用从8种频率中任意抽出2种进行组合来进行编码，所以又称之为“8中取2”的编码技术。
DTMF的应用
DTMF用于按键电话通信，近年来，DTMF信号还被广泛应用于需要交互控制的各种系统中，如语言菜单、电子邮件系统、电话银行和ATM机终端以及VOIP系统等。
DTMF使按键式电话机比转轮式电话机拥有更快的拨号速度，更高的使用效率，且易实现程控多功能化。
DTMF的特点
1、传输速率高；
2、抗干扰性强；对于电话而言，干扰噪声源一般是人的声音，比如一个人拿起话筒说话。经过研究人的话音信号在0-4000Hz内，人可以发出DTMF中的某一种频率的话音，但是却很难同时发出高频成分组和低频成分组中的一对频率。
例如（1209Hz，770Hz）对应按键4。同时这些频率的选择也是经过了对人体声学的研究后得到的是人的声带使用最少的频率组合，因此DTMF可以避免人的话音干扰。
不仅如此，为了防止市话交换机接收器的误动作，产生的双音频信号还必须满足以下要求：
（1）高、低频各1个且必须同时出现，才能被接收器检出为呼叫信号。
（2）高低频率的误差要小。我国的标准为+/-1.8%，国外有的规定为+/-1.5%，精度要求更高。
（3）高、低频电平的差<=6.5dB。
（4）高、低频两个频率组成的选号信号，持续时间必须在40ms以上。
（5）由谐波互调引起的失真电平比基波电平至少要低20dB
综上所述，正是因为ＤＴＭＦ信号本身具有独特的双音频组合形式，再加上对DTMF信号产生严格的审查要求，还有后面要讲到的精确的。DTMF解码过程，所以使得DTMF信号有很强的抗干扰能力，不会造成误拨。
DTMF信号的检测原理
DTMF信号在语音频率范围内,应用于语音信号因此，DTMF信号的干扰主要是信道中语音信号干扰和信道噪声干扰等。这几类干扰中，由于语音信号频率主要分布在300~3400Hz范围内，完全有可能包含足够检测能量的DTMF信号，有可能把语音信号解码成DTMF信号，造成系统的误接收，这种现象称为语音拨号,DTMF信号检测器应能防止语音拨号现象。
对DTMF信号检测最重要的是要完成接收信号的频域转换。根据频域转换的数值，完成对DTMF信号的门限检测，从而输出解码信号。硬件系统解码实现时，对系统的实时性要求高，因此，算法的
实时性是硬件解码系统实现的关键。
DTMF信号的最小周期是40ms，如果采样频率为8KHz，每周期至少采样0.04*8000=320点，实际用于计算DFT的样点数要少于320，这样可以减小计算信号DFT时的计算量。DFT的长度N决定了在DFT样本位置和计算该样本所用时间之间的频率间隔。大的N使得这个间隔更小，因此也提高了频域分辨率，但要增加计算的时间。对于DFT指标k的频率fk（Hz）由下式给出：
如果输入信号中含有频率为fi的正弦分量（fi不同于预先给定的频率值），则由于泄漏现象使其DFT不仅在临近Nfi/fs的k值上有较大的样本，而且在其他k值上也存在非零值，为了减少泄漏现象影响，就要选择适当的N以使音调频率尽可能接近DFT的指标，这样就在该指标处就产生了相对于其他值要大的多的DFT样本。对8kHz采样频率，人们发现检测8个基本DTMF音调的DFT长度N的最佳值为205，检测8个二次谐波的N的最佳值为201。下表给出了N=205时最接近音调频率及二次谐频的DFT指标k。
综上所述，对DTMF信号的检测与解码是可以实现的。以上Matlab仿真的情况在很大程度上是理想化的，在实际应用中还要涉及很多操作，如检测二次谐波分量以防止语音拨号情况的发生等。
DTMF信号其产生与检测都离不开信号处理的相关知识。通过此次teamwork的学习，看到了数字信号处理在生活中的广泛应用，认识到其重要性及巨大潜力。
|
