一種新的基于改進(jìn)的ADALINE神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )的DTMF解碼器方

圖7

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

當輸入DTMF信號為其他頻率組合時(shí)的情況與上述結果類(lèi)似，都能正確解碼。其他仿真結果表明它在信噪比為-3dB以下仍能準確檢測。

五、工程應用方案設計

采用上述基于改進(jìn)的ADALINE神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )的DTMF檢測算法，在TMS320C5402 DSP和TLV320AIC10 AIC上實(shí)現DTMF信號檢測器硬件結構如圖8所示。

TMS320C5402是一款性?xún)r(jià)比很高的16位定點(diǎn)DSP[9]，采用改進(jìn)的哈佛結構，速度達100MIPS，并具有豐富的片上外設資源，非常適合于語(yǔ)音信號處理，有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)通信等通信類(lèi)應用場(chǎng)合。TLV320AIC10是一款模擬接口芯片(AIC) [10]，具有一對采用Sigma-Delta調制技術(shù)的16位采樣頻率達22KHz的ADC/DAC，還內含相關(guān)的濾波與增益控制等電路。TLV320AIC10能與TMS320C5402實(shí)現無(wú)縫接口，配合使用。

需要說(shuō)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的一部分。TMS320C5402強大的處理能力與DSP/AIC豐富的片上資源再配以外圍電路足以實(shí)現系統所需的其他功能。本文只談及DTMF解碼功能。

TLV320AIC10設置為采樣頻率8KHz，Master模式，幀同步為Pulse模式。如圖8所示，來(lái)自電話(huà)線(xiàn)的信號經(jīng)過(guò)接口預處理電路后送入AIC的ADC進(jìn)行模數轉換，然后通過(guò)McBSP串口與TMS320C5402通信，把采樣數據送入DSP，同時(shí)進(jìn)行A律擴展，以備后續處理。

圖8

對每個(gè)樣點(diǎn)逐個(gè)計算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，然后等待下一個(gè)新樣點(diǎn)的到來(lái)。經(jīng)過(guò)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8個(gè)網(wǎng)絡(luò )單元的輸出幅值計算出來(lái)后，還要進(jìn)行DTMF有效性檢驗，以判定是否為有效的DTMF信號。有效性檢驗包括以下幾項內容：（1）高、低頻段的最大幅值都必須大于某個(gè)門(mén)限值，而且二者之和也要大于某個(gè)門(mén)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(mén)限值。（3）逆向絞度檢驗即低頻段最大幅值不得超過(guò)高頻段最大幅值8dB，標準絞度檢驗即高頻段最大幅值不得超過(guò)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(mén)限值。

若上述檢驗通過(guò)，判定當前周期DTMF信號有效，根據頻率組合可確定是對應哪個(gè)號碼。但要確認接收到一個(gè)有效的號碼，還要滿(mǎn)足兩個(gè)條件，一是要有兩個(gè)以上連續周期的有效且相同的DTMF信號，以保證信號持續時(shí)間，二是前面有足夠的靜音時(shí)間，以避免重復識別。由于每個(gè)周期是20ms信號，可以保證一位號碼能接收到兩個(gè)完整的DTMF信號周期。程序流程圖如圖9所示。

圖9

六、結語(yǔ)

傳統DTMF信號的解碼方法有兩種：濾波器組法和Goertzel/DFT算法。針對傳統DTMF信號檢測方法抗干擾能力不足的問(wèn)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信號檢測算法，并介紹了在TMS320C5402 DSP和TLV320AIC10 AIC上采用此算法的DTMF信號檢測器工程應用方案設計。仿真結果和實(shí)際工程實(shí)驗均表明它比傳統方法具有更強的抗干擾能力，該方案具有一定的實(shí)用和參考價(jià)值。