基于VoIP网络电话终端设计与部分模块实现

摘要

随着计算机和宽待网络技术日新月异的发展，以多媒体通信为主题的信息网络已成为世界关注的热点。作为因特网上的电话服务，IP电话已被视为电话发展的新时代，并成为下一代网络(NGN)的发展目标之一。虽然IP电话有众多的优势，但也存在很大的问题，有些技术急待提高。 本文考察了国内外相关领域内的研究情况，在实际项目开发的基础上，设计了基于VoIP网络电话终端的整体硬件框架和软件框架。针对VoIP技术方面的不足，本文做了一下工作： (1)根据实际需求，架构了整个VoIP网络电话终端的硬件框架和软件框架。在硬件框架方面，本文详细研究了芯片的选型及其优点，架构了整个硬件系统；在软件框架方面，本文详细论述了软件的设计方案，并就软件模块化设计做了详细的研究。 (2)研究、改进了算法。一种是回声抵消算法，改进了其中的双端语音检测算法，另外一种是话机状态检测算法，改进其应用范围。在回声抵消算法方面，本文针对当前主流的回波抵消算法进行了大量的研究与分析，发现其中有些不足之处。由于采用传统的Geigel算法准确度非常差，在存在近端语音或者双向通话时的误报率非常高，导致只要出现过近端语音，滤波器系数就会发散并且出现回声，需要在近端语音消失一段时间后滤波器系数才能重新收敛，并不能很好的解决回声的问题。本文在此基础上提出了一种改进算法，该算法定义了一个滤波器平衡因子的计算公式，根据此公式，适当调整滤波器平衡因子的阀值，通过控制LMS滤波器系数的冻结和恢复，很好的解决了回声的困扰；在话机状态检测算法方面，本文针对已有的忙音检测算法只能检测忙音，而不能检测拨号音、挂断音的不足之处，研究改进其算法使之能够应用到这些方面，更好的为实际系统的应用服务。 (3)设计并实现了系统的部分功能。主要包括振铃模块、话机状态检测模块、回音抵消器模块、DTMF码采集模块的设计和实现。并且本文将算法实现应用到这些实际的模块中，使理论研究和实际应用相结合。 最后，论文回顾了整个基于VolP网络电话终端语音算法研究与改进及系统部分功能模块开发过程，总结了系统的不足之处，并且提出了系统有待进一步改进和完善的问题。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题背景

1.2课题的国内外研究现状

1.3研究工作与本文组织结构

第2章基于VoIP技术的研究

2.1VoIP电话原理及系统组成

2.1.1 VoIP的通信原理

2.1.2 VoIP的系统组成

2.2语音处理核心算法研究与改进

2.2.1回声抵消算法研究与改进

2.2.2忙音检测算法研究与应用改进

2.3本章小结

第3章网络电话终端系统总体设计

3.1系统的功能模块设计

3.2系统硬件总体设计

3.2.1核心芯片选型及其应用

3.2.2系统整体硬件框架

3.3系统软件总体设计

3.3.1系统软件设计方案

3.2.2系统软件模块设计

3.4本章小结

第4章系统部分模块的设计与实现

4.1振铃模块的设计与实现

4.2话机状态检测模块的设计与实现

4.2.1标准频率的提取

4.2.2话机状态的检测

4.3回音抵消器模块的设计与实现

4.3.1延迟时间子模块的设计与实现

4.3.2延迟NLMS子模块的设计与实现

4.3.3 Geigel算法子模块的设计与实现

4.3.4回音抵消结果处理子模块的设计与实现

4.3.5双端通话检测子模块的设计与实现

4.3.6舒适噪声生成的设计与实现

4.4 DTMF码采集模块的设计与实现

4.4.1 DTMF码采集模块硬件电路

4.4.2 DTMF码收发器软件流程

4.5本章小结

第5章系统测试与结果分析

5.1振铃模块测试与结果分析

5.1.1振铃模块测试

5.1.2结果分析

5.2话机状态检测模块测试与结果分析

5.2.1话机状态检测模块测试

5.2.2结果分析

5.3回音抵消器模块测试与结果分析

5.3.1收敛信号测试与结果分析

5.3.2客观测试与结果分析

5.4 DTMF码采集模块测试与结果分析

5.4.1DTMF码采集模块测试

5.4.2结果分析

5.5本章小结

第6章总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

致 谢

攻读硕士学位期间发表的论文及参加的项目