圖7

圖6和圖7中紅色虛線表示非線性環(huán)節(jié)的門限。由此可以看出，系統(tǒng)判斷出輸入信號(hào)中含有941Hz/1209Hz的信號(hào)，不含697/770/852/1336/1477/1633Hz信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)*鍵號(hào)碼的正確解碼。

當(dāng)輸入DTMF信號(hào)為其他頻率組合時(shí)的情況與上述結(jié)果類似，都能正確解碼。其他仿真結(jié)果表明它在信噪比為-3dB以下仍能準(zhǔn)確檢測(cè)。

五、工程應(yīng)用方案設(shè)計(jì)

采用上述基于改進(jìn)的ADALINE神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的DTMF檢測(cè)算法，在TMS320C5402 DSP和TLV320AIC10 AIC上實(shí)現(xiàn)DTMF信號(hào)檢測(cè)器硬件結(jié)構(gòu)如圖8所示。

TMS320C5402是一款性價(jià)比很高的16位定點(diǎn)DSP[9]，采用改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)，速度達(dá)100MIPS，并具有豐富的片上外設(shè)資源，非常適合于語音信號(hào)處理，有線或無線通信等通信類應(yīng)用場(chǎng)合。TLV320AIC10是一款模擬接口芯片(AIC) [10]，具有一對(duì)采用Sigma-Delta調(diào)制技術(shù)的16位采樣頻率達(dá)22KHz的ADC/DAC，還內(nèi)含相關(guān)的濾波與增益控制等電路。TLV320AIC10能與TMS320C5402實(shí)現(xiàn)無縫接口，配合使用。

需要說明的是：DTMF解碼功能通常只是由DSP與AIC組成的通信處理系統(tǒng)的一部分。TMS320C5402強(qiáng)大的處理能力與DSP/AIC豐富的片上資源再配以外圍電路足以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)所需的其他功能。本文只談及DTMF解碼功能。

TLV320AIC10設(shè)置為采樣頻率8KHz，Master模式，幀同步為Pulse模式。如圖8所示，來自電話線的信號(hào)經(jīng)過接口預(yù)處理電路后送入AIC的ADC進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后通過McBSP串口與TMS320C5402通信，把采樣數(shù)據(jù)送入DSP，同時(shí)進(jìn)行A律擴(kuò)展，以備后續(xù)處理。

圖8

對(duì)每個(gè)樣點(diǎn)逐個(gè)計(jì)算8個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)單元的輸出值并按照LMS算法更新網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，然后等待下一個(gè)新樣點(diǎn)的到來。經(jīng)過20ms周期即180個(gè)樣點(diǎn)處理，可以得到8個(gè)網(wǎng)絡(luò)單元的輸出幅值，它定義為從12ms到20ms之間的輸出值平均。

當(dāng)8個(gè)網(wǎng)絡(luò)單元的輸出幅值計(jì)算出來后，還要進(jìn)行DTMF有效性檢驗(yàn)，以判定是否為有效的DTMF信號(hào)。有效性檢驗(yàn)包括以下幾項(xiàng)內(nèi)容：（1）高、低頻段的最大幅值都必須大于某個(gè)門限值，而且二者之和也要大于某個(gè)門限值。（2）高、低頻段的最大幅值與各自頻段其它三個(gè)幅值相比，其差值必須大于某個(gè)門限值。（3）逆向絞度檢驗(yàn)即低頻段最大幅值不得超過高頻段最大幅值8dB，標(biāo)準(zhǔn)絞度檢驗(yàn)即高頻段最大幅值不得超過低頻段最大幅值4dB。（4）高、低頻段最大幅值之和與其它6個(gè)幅值之和之比，必須大于某個(gè)門限值。

若上述檢驗(yàn)通過，判定當(dāng)前周期DTMF信號(hào)有效，根據(jù)頻率組合可確定是對(duì)應(yīng)哪個(gè)號(hào)碼。但要確認(rèn)接收到一個(gè)有效的號(hào)碼，還要滿足兩個(gè)條件，一是要有兩個(gè)以上連續(xù)周期的有效且相同的DTMF信號(hào)，以保證信號(hào)持續(xù)時(shí)間，二是前面有足夠的靜音時(shí)間，以避免重復(fù)識(shí)別。由于每個(gè)周期是20ms信號(hào)，可以保證一位號(hào)碼能接收到兩個(gè)完整的DTMF信號(hào)周期。程序流程圖如圖9所示。

圖9

六、結(jié)語

傳統(tǒng)DTMF信號(hào)的解碼方法有兩種：濾波器組法和Goertzel/DFT算法。針對(duì)傳統(tǒng)DTMF信號(hào)檢測(cè)方法抗干擾能力不足的問題，本文提出了一種新的基于改進(jìn)的ADALINE神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的DTMF信號(hào)檢測(cè)算法，并介紹了在TMS320C5402 DSP和TLV320AIC10 AIC上采用此算法的DTMF信號(hào)檢測(cè)器工程應(yīng)用方案設(shè)計(jì)。仿真結(jié)果和實(shí)際工程實(shí)驗(yàn)均表明它比傳統(tǒng)方法具有更強(qiáng)的抗干擾能力，該方案具有一定的實(shí)用和參考價(jià)值。