[发明专利]数字多频信号提取方法

说明书

本发明属于电话自动交换网中改进数字多频信号接收的一种方法。

现有的数字多频信号提取方法，根据算法原理不同大致可分为三类，（一）频谱分析法，（二）相关分析法，（三）滤波法。其中滤波法实现的性能最好。目前已有的滤波法方案（如美国专利4，479，229）都是采用一组含有6个数字滤波器网络来分离6个前向频率和一组含有四个数字滤波器网络来分离4个后向频率。为了正交检测的需要，还要求有同样数目的滤波器用来提取正交信号，采用这种分别滤波的方法，使得多频信号提取器的结构复杂，运算量大。

本发明的目的是提供一种方法，该方法能够提高数字多频信号提取器的运算效率，简化其结构，并提高数字多频信号提取器的使用效率。

本发明的设计方案及原理如下：采用滤波法，但本方案运用了多级插入抽取原理，并利用多相网络抽取带通滤波器组，使六个分离的滤波器及六个正交输出的分离滤波器全部为公用滤波器及复离散付里叶变换（DFT）来取代。这样使滤波器总数大为减少。此外，由于运用了多级插入、抽取的原理，使分离滤波器组工作在低于8KHz抽样率的速率上。这使得所需运算量减少。该多频信号提取方法可用于PCM数字线路，也可在输入端加A/D变换以后，用于模拟通讯线路。

本方案的工作过程可结合附图1进行说明：PCM信号（1）经串并联转换、路分离（3）及非线性一线性变换（4）的作用，在抽样变换滤波器（5）的输入端得到8KHz的数字信号。经抽样率变换滤波器（5）的作用其输出抽样率变为5.04KHz。若接收的是模拟信号（2），则只需使用一个抽样率为5.04KHz的A/D变换器（6）即可。抽样率为5.04KHz的信号再经前后向信号分离滤波器（7），以及由公用的低速率多分支滤波器和复DFT构成的多相网络抽取带通滤波器组（8）的作用，第二次改变信号的抽样率，使抽样率再降低21倍，得到抽样率为240Hz的6个（或4个）单频分量信号。多频信号检测判决器（9），对多相网络带通滤波器组的输出。根据CCITT建议的要求，设置信号幅度门限值及信号维护时间门限值，使错误率尽可能小。输出编码信号（10）。

本发明的主要部分在于前后向分离滤波器和多相网络带通滤波器组。

前后向分离滤波器对于前向信号是高通滤波器，其通带为：

1350Hz-2010Hz

阻带为：500Hz-1170Hz

对于后向信号是低通滤波器，

其通带为：510Hz-1170Hz

阻带为：1350Hz-2040Hz

显然高通与低通滤波器具有镜象对称的特性要求，用全通并联型数字滤波器可以同时实现这对滤波器，而不增加算法的复杂性。这样就使前向滤波器和后向滤波器的结构统一起来。前后向分离滤波器输出高通信号还是输出低通信号，很容易通过数字滤波器的程序控制开关实现。

多相网络带通滤波器组的输入信号抽样率为5040Hz。该多项网络中的低速率多分支滤波器有一个输入端，有六个输出端，从公共输入端到第i个输出端的特性为：

通带：（1260-120i-30，1260-120i+30）;

（1260+120i-30，1260+120i+30）

通带：（0，1260-120i-90）;

（1260-120i+90，1260+120i-90）;

（1260+120i+90，2520）

显然，这6个分支滤波器都是双通带、三阻带的滤波器，并且通阻带特性关于1260点对称。此多分支滤波器与前向滤波器的综合特性，恰好可提取出前向信号的6个频率分量;与后向滤波器的综合特性，恰好可提取后向信号频带内的6个频率分量。因此这样的设计可同时适应前向和后向的应用。

用S（n）表示前、后向滤波器的输入信号，其输出信号x（n）可表示为：

前向信号：

X_F（Z）＝H_F（Z）S（Z）＝（H₀（Z）+H₁（Z））S（Z）

后向信号：

X_B（Z）＝H_B（Z）S（Z）＝（H₀（Z）-H₁（Z））S（Z）

式中S（Z），X（Z）分别是信号S（n），X（n）的Z变换。

X（Z）＝