CN1291837A - 一种双音频信号的多重检测方法及收号装置 - Google Patents

Abstract

双音频信号的多重检测方法,包括双音频检测、低频特性检测、高频特性检测、谐波特性检测;采用上述方法的收号装置(11),包括串并转换单元(110)、双音频检测单元(112)、低频特性检测单元(113)、高频特性检测单元(114)、谐波特性检测单元(115)和号码输出单元(116);本发明所述方法采用较弱的双音频检测门限以提高鲁棒性,通过多重检测改善抗语音能力;所述收号装置(11)可用通用DSP芯片实现。

Description

一种双音频信号的多重检测方法及收号装置

本发明涉及电信网的收号系统，具体地说，涉及双音频(DTMF)信号的检测方法及收号装置。

众所周知，目前双音频拨号应用已相当普及，主要用于电信网和电子银行、电子邮件系统、应答机等交互式应用中。用双音频拨号时，每个号码产生的双音频信号由高、低二个频率分量组成，低频频率是697Hz(L1)、770Hz(L2)、852Hz(L3)、941Hz(L4)四个频率之一，高频频率是1209Hz(H1)、1336Hz(H2)、1477Hz(H3)、1633Hz(H4)四个频率之一。DTMF检测就是由双音频输入信号识别出对应的高、低频分量，再判断出相应号码。

DTMF号码与对应高、低频的关系如表1所示。

表1

	1209Hz(H1)	1336Hz(H2)	1477Hz(H3)	1633Hz(H4)
					697Hz(L1)770Hz(L2)852Hz(L3)941Hz(L4)	147*	2580	369#	ABCD

当DTMF信号在线路上传输时，线路衰减或通道噪声、辐射等多种因素往往会造成信号畸变，此外，语音信号也可能与DTMF信号同时在线路上传输。由于噪声和语音信号的干扰，可能会引起信号较大失真，导致DTMF信号漏收，而另一方面也可能因语音信号的频率成分类似于DTMF信号而造成将语音信号当作DTMF信号的误检。因此如何在提高DTMF收号鲁棒性的同时，兼顾改善其抗语音能力是提高电信服务质量的一个重要因素。但由于提高鲁棒性和抗语音能力是两个矛盾因素，因此要同时改善这两方面的性能目前仍是的一个难题。

CCITT及我国信息产业部均有关于DTMF信号检测的标准，这些标准对允许频偏失真、高低频分量分贝差、通断时间比等特性有不同的规定。比如我国的有关标准要求频偏2％内收、3％外不收；高低频分贝差6dB内收、差31dB以上不收。而CCITT规定频偏1．5％内收、3．5％外不收，高低频分贝差(-4dB～8dB)内收，且对漏检、误检、信噪比等也另有规定。

现有的双音频检测方法有早期的模拟电路实现方法，其核心是通过滤波将高、低二个频率分量群滤出，在时域经精确测频、波形检测等手段判断输入信号是否是DTMF信号，及其对应号码。这种方法往往是每片只实现一路DTMF收号处理，虽然单个芯片成本不高，但若实现多路收号(如64路)，却要制作多块PCB，结果造成其成本的大大增加，体积也相当庞大。同时，专用芯片往往采用国际标准，如前所述这与我国的国标有一定出入，其频偏等指标不能满足要求，在收号鲁棒性方面有所欠缺。

随着超大规模集成电路技术的迅猛发展，专用芯片也成为实现DTMF收号的途径之一，其适用标准往往是国际标准。专利号为US5，982，874的美国专利“Transmission system with improved tone detection”指出其方法可以随意调整频偏，但若用特定用途集成电路(ASIC)技术实现该收号装置，其开发难度及成本都不低。

目前另一种广泛使用的DTMF收号系统是采用数字信号处理器件，它在系统稳定性、高精度、低成本及配置灵活等方面均有优势。这类收号器通常采用改进的Goertzel算法、DFT／FFT(傅里叶变换／快速傅里叶变换)、自相关、过零计数等方法在频域检测出高、低二个频率分量。虽然通常语音及噪声产生的干扰信号分布在整个频带上，DTMF信号频率的非相关选取可以避免误检测，但有时语音信号大部分恰好由DTMF频率分量构成的现象却足以造成误检测。为提高收号器的抗语音能力，许多发明人在提高频域分辨力及精度方面进行了改进，比如专利号为US5，644，634的美国专利“System and method for dual tone multifrequencydetection using variable frame widths”采用了变长度的Goertzel算法，在一定程度上提高了DTMF频率二次谐波的估计精度，然而，通过对语音信号的频谱分析可以发现，语音信号的二次、三次谐波与基波之间并非严格的二倍、三倍关系，常常存在几十赫兹的误差，所以高分辨率、高精度的谐波估计并未根本解决抗语音的问题。

本发明的目的在于提供一种同时改善收号鲁棒性和抗语音能力的双音频(DTMF)信号的多重检测方法，可以克服上述现有DTMF信号检测方法的缺陷。

本发明的另一个目的在于提供一种采用上述检测方法的收号装置。

本发明所述的双音频信号多重检测方法，包括：

1)输入信号进行双音频检测；

2)进行低频特性检测；

3)进行高频特性检测；

4)进行谐波特性检测；

5)确定输入信号是双音频信号，同时给出其对应的号码。

所述步骤1)包括：

(1)总功率检测；

(2)高低频有效性检测：检测最大低频分量是否超过总的低频分量的0．4～0．6倍，且最大高频分量是否超过总的高频分量的0．65～0．85倍；

(3)频偏检测。

所述步骤(1)包括：

①计算总功率，低频分量和高频分量；

②比较得出最大低频分量和最大高频分量，以及它们所对应的频率；

③判断最大低频分量与最大高频分量的和是否大于总功率的一半；

④检测最大低频分量和最大高频分量是否分别大于各自的最低检测门限；

⑤判断最大低频分量与最大高频分量之间是否满足给定的差异。

所述步骤(3)包括：

①低频频偏检测：计算相对最大低频分量±5％频偏处的DFT功率；判断这两个频率是否同时低于最大低频分量；

②高频频偏检测；计算相对最大高频分量±5％频偏处的DFT功率；判断这两个频率是否同时低于最大高频分量。

所述步骤2)包括：

(1)判断最大低频分量是否比频率上与其相隔一个以上低频频点的其它低频分量大一定的倍数；

(2)判断最大高频分量是否比步骤(1)中确定的“其它低频分量”大一定的倍数。

所述步骤3)是判断最大低频分量是否比频率上与最大高频分量相隔一个高频频点以上的其它高频分量大一定的倍数。

所述步骤4)包括：

(1)选取谐波频点；

(2)计算所选谐波频点处的谐波分量；

(3)补偿谐波分量；

(4)根据高频分量频率修正补偿后的谐波分量；

(5)计算总的谐波分量；

(6)进行谐波分量检测：判断最大低频分量和最大高频分量是否均大于总的谐波分量的5～6倍。

实现本发明另一个目的的一种采用上述方法的收号装置，包括串并转换单元，号码输出单元，其特征在于：还包括双音频检测单元，低频特性检测单元，高频特性检测单元和谐波特性检测单元；

所述串并转换单元，用于输入信号的串并转换及非线性码到线性码的转换，并输出到所述双音频检测单元；

所述双音频检测单元，用于判断信号是否主要由DTMF信号的高、低频分量构成；

所述低频特性检测单元，用于判断高、低频分量与其他低频频点处功率的比值是否达到一定门限；

所述高频特性检测单元，用于判断低频分量与其他高频频点处功率的比值是否达到一定门限；

所述谐波特性检测单元，用于谐波分量的计算、补偿和检测；

所述号码输出单元，用于输出经上述检测单元检测合格的DTMF信号及对应的号码。

本发明考虑了DTMF信号与线路噪声、语音信号间的本质差异，提出多重检测的概念，采用较弱的双音频检测门限以提高收号鲁棒性，通过低频特性、高频特性及谐波特性的多重检测大大改善了收号的抗语音能力，因而达到同时改善收号鲁棒性和抗语音能力的目的。另外，采用本发明所述方法可以在通用DSP芯片上实现多路DTMF收号系统，其成本远远低于采用专用芯片的成本。据本发明人大量的实验统计表明，本发明不仅各项测试指标均达到并超过国际标准和我国的行业标准，而且其抗语音能力比传统的DTMF收号方法提高了2倍。

下面结合附图，进一步详细说明本发明。

图1是本发明所述方法的流程图；

图2是本发明所述方法中双音频检测的流程图；

图3是本发明所述方法中低频特性检测的流程图；

图4是本发明所述方法中高频特性检测的流程图；

图5是本发明所述方法中谐波特性检测的流程图；

图6是标准DTMF信号的时域、频域波形图；

图7是频偏超标准的DTMF信号的时域、频域波形图；

图8是未通过谐波特性检测的语音信号的时域、频域波形图；

图9是采用本发明所述方法的收号装置11的结构示意图；

图10是本发明的一个实施例。

本发明所述的双音频信号多重检测方法是以多重检测为核心的，主要有四重检测：双音频检测、低频特性检测、高频特性检测和谐波特性检测。图1给出了完成一次收号过程的流程图，只有全部通过这四重检测的输入信号才被认为是双音频信号，并同时给出其对应号码。

下面以图1为线索，分别进一步说明以四重检测为核心的检测方法。

为了方便说明，在下文中用f_A表示总功率；用f(L1)、f(L2)、f(L3)、f(L4)分别表示输入信号在4个低频频点L1、L2、L3、LA处的128点DFT模平方分量，称之为4个低频分量；用f(H1)、f(H2)、f(H3)、f(H4)分别表示输入信号在4个高频频点H1、H2、H3、H4处的128点DFT模平方分量，称之为4个高频分量；用f_L表示最大低频分量，f_H表示最大高频分量；并用L_N表示最大低频分量f_L对应的频率，H_N表示最大高频分量f_H对应的频率。

图2详细示出了双音频检测的过程。双音频检测包括判断输入信号是否主要由DTMF号构成的总功率检测，判断输入信号是否由单一高、低频分量构成的高低频有效性检测和保证高、低频最大频偏的频偏检测三部分。

输入信号进入双音频检测后，首先进行总功率检测。方框S21是计算128点输入信号的总功率f_A，以及输入信号在4个低频频点L1、L2、L3、L4处的DFT模平方分量f(L1)、f(L2)、f(L3)、f(L4)和在4个高频频点H1、H2、H3、H4处的DFT模平方分量f(H1)、f(H2)、f(H3)和f(H4)。然后执行S22，比较得出f(L1)、f(L2)、f(L3)、f(L4)中的最大值f_L及其所对应的频率L_N，以及比较得出f(H1)、f(H2)、fH3)、f(H4)中的最大值f_H及其所对应的频率H_N，这是进行后续多重检测的准备工作。由方框S23开始进行检测判断，即判断最大低频分量f_L与最大高频分量f_H之和f_L+f_H是否超过总功率f_A的一半，若不超过，则执行方框S59，确定输入信号是非DTMF信号后退出本次DTMF收号流程，否则继续执行方框S24。在方框S24中检测f_L、f_H是否分别大于各自的最低检测门限L_T、H_T；本发明所选取的最低检测门限L_T、H_T均为-31dBm，从最低功率的角度保证了收号系统的鲁棒性；若不满足方框S24的条件，则执行方框S59后退出本次DTMF收号流程，否则进入方框S25判断f_L与f_H之间的差异，即f_L是否小于f_H的128倍，同时f_H是否小于f_L的128倍；本发明所选取的差异为128倍(21dB)，远高于传统DTMF收号方法的10dB，这是充分考虑了线路的传输频谱畸变特性而选取的，可以提高收号装置对环境的适应能力。

以上是总功率的检测，与国家标准或信息产业部行业标准相比，该检测步骤涉及的检测门限设计均留有较大余地，以适应线路的频谱畸变及较大的串扰噪声，这是本发明所述方法之所以能改善收号系统的鲁棒性或收号能力的关键因素之一。如果满足总功率的检测条件，则执行方框S26。

从方框S26开始进行高低频有效性检测，即检测最大低频分量f_L是否超过总的低频分量的0．4～0．6倍，而最大高频分量f_H是否超过总的高频分量的0．65～0．85倍，其中的检测最佳值为0．44和0．84，如果通过则进入下一步的频偏检测，否则执行方框S59后退出本次DTMF收号流程。此处的两个检测门限是在不同的测试环境中经过大量实验得出的，其中低频分量门限侧重于收号能力的考虑，高频分量门限则侧重考虑抗语音效果。

频偏检测用于保证在高频频偏和低频频偏均小于2％时准确收号，同时保证在高频频偏或低频频偏大于3％时不收号，包括低频频偏检测和高频频偏检测两个步骤。首先计算相对最大低频分量f_L±5％频偏处的DFT功率和相对最大高频分量f_H±5％频偏处的DFT功率，分别将这4个功率值记作f_L_R、f_L_L、f_H_R和f_H_L；再判断f_L_R、f_L_L是否均低于最大低频分量f_L，如果是则通过低频频偏检测，进入高频频偏检测；否则频偏检测未通过。进入高频频偏检测后，判断f_H_R、f_H_L是否均低于最大高频分量f_H，如果是则通过频偏检测，否则频偏检测未通过。频偏检测在方框S27中执行。

根据方框S27的检测可以保证频偏在2％以内收号，在3％以外不收号。下面给出一个例子来说明。

图6所示的是标准DTMF信号(即小频偏DTMF信号)的时域、频域图，其低频分量为-12dBm，对应的频率为683Hz(频偏-2％)；高频分量为-17dBm，对应的频率为1233Hz(频偏+2％)。由图6可以看出，输入信号由高、低频两个分量组成，在低频部分：在662Hz(频偏-5％)、732Hz(频偏+5％)处的频谱分量f_L_L、f_L_R均低于在697Hz(频偏0)处的最大低频分量f_L；在高频部分：在1148Hz(频偏-5％)、1269Hz(频偏+5％)处的频谱分量f_H_L、f_H_R均低于在1209Hz(频偏0)处的最大高频分量f_H，所以该输入信号可以通过方框S27的检测进入状态A。

图7所示为频偏超标准的DTMF信号(即大频偏DTMF信号)的时域、频域图，其低频分量为-12dBm，对应的频率为676Hz(频偏-3％)；高频分量为-17dBm，对应的频率为1245Hz(频偏+3％)。由图7可以看出，输入信号也由高、低频两个分量组成，在低频部分：在662Hz(频偏-5％)处的频谱分量f_L_L高于在697Hz(频偏0)处的最大低频分量f_L；在高频部分：在1269Hz(频偏+5％)处的频谱分量f_H_R高于在1209Hz(频偏0)处的最大高频分量f_H，所以该输入信号不满足频偏检测条件，执行方框S59后退出本次DTMF收号流程。

至此双音频检测结束，检测合格的信号进入低频特性检测部分，即图3所示的流程。

低频特性检测、高频特性检测和谐波特性检测用于检查输入信号是否具有DTMF信号所特有的不同于语音信号的频谱特性，这是提高收号系统抗语音能力的三个有效措施。

低频特性检测包括两个判断部分：第一，判断最大低频分量f_L是否比与其频率上相隔一个以上低频频点的其它低频分量大一定的倍数，例如f(L1)是最大低频分量，则应判断f(L1)是否比f(L3)、f(L4)均高12dB左右；第二，判断最大高频分量f_H是否比前述判断中的“其它低频分量”大一定的倍数，仍取前例，则应判断最大高频分量f_H是否比f(L3)、f(L4)均高6dB左右。这是DTMF信号有别于语音信号的特性。“一定的倍数”是根据最差信噪比，一般取为12dB(16倍)，来确定的，同时又考虑在信号传输中，在较高频点处的低频分量比在较低频点处的低频分量衰减更严重，所以有10倍、8倍的取值。

由状态A进入低频特性检测后，首先根据不同的低频频点L_N进入不同的低频特性判别分支。

若L_N=L1(697Hz)，则执行方框S31，判断L_N所对应的低频分量f_L是否超过L3(852Hz)处的低频分量f(L3)的16倍，且是否超过L4(941Hz)处的低频分量f(L4)的16倍；同时，L_N所对应的高频分量f_H是否超过f(L3)的4倍，且是否超过f(L4)的4倍；如果超过，则进入状态B，否则，执行方框S59后退出本次DTMF收号流程。

若L_N=L2(770Hz)，则执行方框S32，判断L_N所对应的低频分量f_L是否超过L4(941Hz)处的低频分量f(L4)的10倍；同时，L_N所对应的高频分量f_H是否超过f(L4)的4倍；若超过，则进入状态B，否则，执行方框S59后退出本次DTMF收号流程。

若L_N=L3(852Hz)，则执行方框S33，判断L_N所对应的低频分量f_L是否超过L1(697Hz)处的低频分量f(L1)的8倍；同时，L_N所对应的高频分量f_H是否超过f(L1)的4倍；如果超过，则进入状态B，否则，执行方框S59后退出本次DTMF收号流程。

若L_N=L4(941Hz)，则执行方框S34，判断L_N所对应的低频分量f_L是否超过L1(697Hz)处的低频分量f(L1)的8倍，且是否超过L2(770Hz)处的低频分量f(L2)的8倍；同时，L_N所对应的高频分量f_H是否超过f(L1)的4倍，且是否超过f(L2)的4倍；如果超过，则进入状态B，否则，执行方框S59后退出本次DTMF收号流程。

以上的各个倍数均是在充分考虑了线路的噪声干扰的情况下选取的。

低频特性检测结束后，开始图4所示的高频特性检测。高频特性检测是判断最大低频分量f_L是否比频率上与最大高频分量f_H相隔一个高频频点以上的其它高频分量大一定的倍数，比如假定f(H1)是最大高频分量，则应判断最大低频分量f_L是否比f(H3)、f(H4)均高6dB左右；即使在高、低频分量分贝差较大(12dB)的情况下，DTMF信号也应具备这一特点，而语音信号有时并不满足。“一定的倍数”的选取与低频特性检测类似。

与低频特性检测类似，首先根据不同的高频频点H_N进入不同的高频特性判别分支。

若H_N=H1(1209Hz)，则执行方框S41，判断最大低频分量f_L是否大于H3处的高频分量f(H3)的4倍，且是否大于H4处的高频分量f(H4)的4倍；若是，则进入状态C；若不满足，则执行方框S59后退出本次DTMF收号流程。

若H_N=H2(1336Hz)，则执行方框S42，判断最大低频分量f_L是否大于H4处的高频分量f(H4)的4倍，若满足则进入状态C，若不满足，则执行方框S59后退出本次DTMF收号流程。

若H_N=H3(1477Hz)，则执行方框S43，判断最大低频分量f_L是否大于H1处的高频分量f(H1)的4倍，若满足则进入状态C，若不满足，则执行方框S59后退出本次DTMF收号流程。

若H_N=H4(1633Hz)，则执行方框S44，判断最大低频分量f_L是否大于H1处的高频分量f(H1)的4倍，且是否大于H2处的高频分量f(H2)的4倍；如果满足条件，那么进入状态C，否则执行方框S59后退出本次DTMF收号流程。

当然，根据线路的实际情况，所选取的倍数还可以有所调整。

从状态C开始DTMF收号进入最后一重检测，即谐波特性检测，参见图5。谐波特性检测以谐波分量的计算为核心。

图5中所示方框S51是计算所选谐波频点处的DFT分量。为提高频率覆盖范围，增强收号装置的抗语音能力，本发明提出了±50Hz补偿方法。

首先进行谐波分量的频率选取，共选取10个频点，比传统的检测方法增加了2个频点。传统的检测方法的8个频点是8个DTMF频率的二次谐波，即2个最低DTMF频率的三次谐波。为叙述方便，用R(i)，i=1、2、…、10分别表示这10个谐波频点，用f_R(i)，i=1、2、…、10分别表示输入信号在10个谐波频点处的128点DFT的模平方分量，用f_R_A表示总的谐波分量。

在计算了10个谐波分量后，对其进行补偿，这样可以扩展谐波分量的频率覆盖范围，有效降低将语音信号误检为DTMF信号的可能性。因为在实际的收号系统中有这样的情况：语音信号的基波、二次谐波分量恰好是DTMF号的低频、高频分量，但其更高次谐波并不一定是R(i)，i=1、2、…、10，可能与之相差几十赫兹，使得在R(i)处的频率分量很低，如果计算DTMF谐波分量时不进行补偿，就很可能将语音信号误判断为DTMF号，发生“冒号”。为解决此问题，本发明选取R(i)-50Hz及R(i)+50Hz两点作为R(i)的谐波补偿点。这样，当语音信号的高次谐波出现在与R(i)相差几十赫兹的频点上时，即使在R(i)处的频率分量很小，也会在R(i)±50Hz处出现较高的分量，通过补偿，谐波分量检测就会发现这是语音信号，而非DTMF信号，从而提高收号系统的抗语音能力。

本发明还巧妙地克服了因计算20个谐波补偿点的频率分量而带来的庞大运算量。为了实现补偿，需要将R(i)-50、R(i)+50处的分量功率与R(i)处的DFT分量功率之和作为补偿后的谐波分量，这就需要分别计算3个频率分量，再计算功率和。而本发明充分利用R(i)处128点DFT与R(i)±50Hz处128点DFT的相位差近180°的特点，用R(i)处DFT减去R(i)-50Hz和R(i)+50Hz处DFT，再计算差的模平方，代替前述的功率和，这样使得原来要计算3次128点DFT减少为只计算1次128点DFT，从而大大减少计算量。

然后，根据高频分量频率进一步修正补偿后的谐波分量。这一步修正是考虑到DTMF信号的低频分量的二次谐波恰好落入其高频群中，由于计算DFT时引入窗函数(这里采用海明窗)的影响，高频分量会使这些二次谐波很高，导致谐波分量计算偏差过大，所以应进行修正。为简化计算，最简单的修正是剔除谐波分量中受干扰的二次谐波分量。具体方法是：根据输入信号不同的高频频率进入不同的修正分支。若H_N=H2(1336Hz)，则执行方框S52，令L1的二次谐波f_R(1)=0；若H_N=H3(147THz)，则执行方框S53，令L1的二次谐波f_R(1)=0，L2的二次谐波f_R(2)=0；若H_N=H4(1633Hz)，则执行方框S54，令L2的二次谐波f_R(2)=0，L3的二次谐波f_R(3)=0。

修正后的谐波分量执行方框S55，计算出总的谐波分量f_R_A为10个谐波频点处的谐波分量之和。

最后，进行谐波分量检测，即执行方框S56和S57，判断最大低频分量f_L和最大高频分量f_H是否均大于总的谐波分量f_R_A的5～6倍左右，这里选取的倍数为5．1；如果满足条件，则通过谐波分量检测，执行方框S58，判定输入信号为DTMF信号，并根据L_N、H_N得出相应的号码；否则谐波分量检测不通过，执行方框S59后退出本次DTMF收号流程。

采用本发明所述方法的收号装置11的结构示意图如图9所示。可以看出，该收号装置11包括串并转换单元110、双音频检测单元112、低频特性检测单元113、高频特性检测单元114、谐波特性检测单元115和号码输出单元116。

图9所示为单路收号的情况。输入信号进入串并转换单元110后，经过串并转换、非线性码到线性码转换，进入后续的检测单元。

首先通过双音频检测单元112判断输入信号是否主要由DTMF高、低频分量构成。双音频检测单元112以计算输入信号在8个DTMF频点处的功率分量为基础，找出相应的高、低频分量，对高、低频分量的复和功率占总功率的比例、高、低频分量分别占高、低频群功率的比例、以及二者分贝差值是否分别达到一定门限做出判断，并进行频偏检测，如果各检测满足要求，则输入信号可以通过双音频检测而进入低频特性检测单元113；否则本次检测的输入信号不是DTMF号，直接进入号码输出单元116。

低频特性检测单元113根据低频分量的频率，判断高、低频分量与其他低频频点处功率的比值是否达到一定门限，如果满足要求，进入高频特性检测单元114；否则本次检测不是DTMF号，直接进入号码输出单元116。

高频特性检测单元114根据高频分量的频率，判断低频分量与其他高频频点处功率的比值是否达到一定门限，如果满足要求则进入谐波特性检测单元115；否则本次检测不是DTMF号，直接进入号码输出单元116。

谐波特性检测单元115先计算带补偿的谐波分量，然后判别谐波分量之和是否未超过高、低频分量的一定倍数，如果满足要求则说明本次检测到的是合格的DTMF信号；否则本次检测不是DTMF号。

号码输出单元116用于输出最终结果。在号码输出单元116中，如果本次检测到的不是DTMF信号，则令标志DTMF_No为80；如果是，则置DTMF_No为相应的DTMF信号(A、B、C、D、#、*可以分别用10、11、12、13、14、15代替)。另外，号码输出单元116还可以通过比较本次和上一次的标志DTMF_No是否相同，来决定输出结果，即如果标志相同，则输出本次DTMF_No；如果不同，则仍输出上次的DTMF_No。这样，假如每隔10ms处理一次输入信号，那么就可以保证不漏收持续40ms的DTMF输入信号，同时保证拒收持续不足20ms的DTMF输入信号。这对于保证收到的DTMF号之间的间歇时间判断也同样起作用。

本发明所述的收号装置11可以在通用DSP器件上实现。因处理一路的时间很短，所以可以轮流分时处理多路，从而实现多路同时收号。比如在一片TI公司的’54X芯片上，采用本发明可将64路轮流处理一次的时间控制在10ms以内，实现64路同时收号。

图10给出了本发明应用于电信网收号系统的一个实施例。电话、传真、测试仪等模拟终端14发出的DTMF模拟信号经用户电路13送至交换网12，再交换到收号装置11上，由收号装置11判断出所拨的号码。中继接口15和测试仪16在测试指标时使用，测试以16发送测试用的DTMF数字信号，经中继接口15送至交换网12，然后交换到收号装置11，从而测试收号系统的各项指标。实验表明，采用本发明所述的收号装置11的收号系统的测试指标均好于国际标准及行业标准。

以上详细说明了本发明所述方法的原理及收号装置11在电信等系统中的具体应用，本发明同时还可适用于其它任何双音频信号数据传输系统。

Claims (15)

1．一种双音频信号的多重检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)输入信号进行双音频检测；

2)进行低频特性检测；

3)进行高频特性检测；

4)进行谐波特性检测；

5)确定输入信号是双音频信号，同时给出其对应的号码。

2．如权利要求1所述的双音频信号的多重检测方法，其特征在于：所述步骤1)包括：(1)总功率检测；

(2)高低频有效性检测：检测最大低频分量是否超过总的低频分量的0．4～0．6倍，且最大高频分量是否超过总的高频分量的0．65～0．85倍；

(3)频偏检测。

3．如权利要求2所述的双音频信号的多重检测方法，其特征在于：所述步骤(1)包括：

①计算总功率，低频分量和高频分量；

②比较得出最大低频分量和最大高频分量，以及它们所对应的频率；

③判断最大低频分量与最大高频分量的和是否大于总功率的一半；

④检测最大低频分量和最大高频分量是否分别大于各自的最低检测门限；

⑤判断最大低频分量与最大高频分量之间是否满足给定的差异。

4．如权利要求3所述的双音频信号的多重检测方法，其特征在于：所述步骤④中的最低检测门限均为-31dBm。

5．如权利要求3所述的双音频信号的多重检测方法，其特征在于：所述步骤⑤中给定的差异为128倍(21dB)。

6．如权利要求2所述的双音频信号的多重检测方法，其特征在于：所述步骤(2)的检测门限的最佳值分别是0．44和0．84。

7．如权利要求2所述的双音频信号的多重检测方法，其特征在于：所述步骤(3)包括：

①低频频偏检测：计算相对最大低频分量±5％频偏处的DFT(傅里叶变换)功率；判断这两个频率是否同时低于最大低频分量；

②高频频偏检测：计算相对最大高频分量±5％频偏处的DFT功率；判断

这两个频率是否同时低于最大高频分量。

8．如权利要求1所述的双音频信号的多重检测方法，其特征在于：所述步骤2)包括：

(1)判断最大低频分量是否比频率上与其相隔一个以上低频频点的其它低频分量大一定的倍数；

(2)判断最大高频分量是否比步骤(1)中确定的“其它低频分量”大一定的倍数。

9．如权利要求1所述的双音频信号的多重检测方法，其特征在于：所述步骤3)是判断最大低频分量是否比频率上与最大高频分量相隔一个高频频点以上的其它高频分量大一定的倍数。

10．如权利要求1所述的双音频信号的多重检测方法，其特征在于：所述步骤4)包括：

(1)选取谐波频点；

(2)计算所选谐波频点处的谐波分量；

(3)补偿谐波分量；

(4)根据高频分量频率修正补偿后的谐波分量；

(5)计算总的谐波分量；

(6)进行谐波分量检测：判断最大低频分量和最大高频分量是否均大于总的谐波分量的5～6倍。

11．如权利要求10所述的双音频信号的多重方法，其特征在于：所述步骤(3)采用±50Hz补偿方法，即选取R(i)-50Hz及R(i)+50Hz两点作为R(i)的谐波补偿点，将R(i)-50、R(i)+50处的分量功率与R(i)处的DFT分量功率之和作为补偿后的谐波分量。

12．如权利要求11所述的双音频信号的多重检测方法，其特征在于：补偿后的谐波分量等于R(i)处DFT减去R(i)-50Hz和R(i)+50Hz处DFT的差的模平方。

13．如权利要求10所述的双音频信号的多重检测方法，其特征在于：所述步骤(4)的修正采用剔除谐波分量中受干扰的二次谐波分量。

14．一种采用如权利要求1所述方法的收号装置(11)，包括

串并转换单元(110)，用于输入信号的串并转换及非线性码到线形码的转换，并输出到所述双音频检测单元；

号码输出单元(116)，用于输出经上述检测单元检测合格的DTMF信号及对应的号码；

其特征在于：整个收号装置(11)还包括

双音频检测单元(112)，用于判断信号是否主要由DTMF信号的高、低频分量构成；

低频特性检测单元(113)，用于判断高、低频分量与其他低频频点处功率的比值是否达到一定门限；

高频特性检测单元(114)，用于判断低频分量与其他高频频点处功率的比值是否达到一定门限；

谐波特性检测单元(115)，用于计算、补偿和检测谐波分量。

15．如权利要求14所述的收号装置(11)，其特征在于：收号装置(11)可以在通用DSP器件上实现。

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