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研究生:張嘉林
研究生(外文):Chia-Lin Chang
論文名稱:網路電話閘道器核心技術之研究與實作
論文名稱(外文):The Research and Implementation on Core Technology of VoIP Gateway
指導教授:黃紹華黃紹華引用關係
指導教授(外文):Shaw-Hwa Hwang
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺北科技大學
系所名稱:電機工程系碩士班
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2003
畢業學年度:91
語文別:中文
論文頁數:90
中文關鍵詞:電腦電話整合網路電話閘道器偵測音調
外文關鍵詞:CTIVoIPGatewayTone Detection
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本論文乃針對網路電話(Voice over IP, VoIP)閘道器(Gateway)之核心技術作研究與實作,核心技術之研究包含兩部分:一為電腦電話整合(Computer Telephone Integration, CTI)應用介面(Application Interface, API)函式庫之設計,另一為電話撥接訊號(Cadence & DTMF Tone)偵測之研究。
在CTI API函式庫設計部分,我們乃根據電話介面與撥接程序,分別設計不同之狀態移轉圖,這些狀態移轉圖共分五類,分別為:FXO-Call In、FXO-Call Out、FXS-Call In、FXS-Call Out、以及Talking等五大類。每類之狀態移轉圖乃根據實作分析結果而設計,它必須考慮使用適切之狀態(State)數目以及分析在每個狀態所有可能出現之事件(Event),另外亦需要考慮各個狀態與事件間之因果關係,最後乃根據此狀態移轉圖設計適當之API函式與CTI事件。
在電話撥接訊號偵測部分,乃針對電話撥接過程所產生之Cadence Tone以及DTMF Tone做偵測,我們使用了IIR、FFT以及Goertzel演算法作效能上之分析與比較,最後我們提出一種改良式頻率檢測器(Modified Tone Detector, MTD),此MTD乃經由Correlation函式推導得之,它對電話撥接訊號之偵測,無論在計算量或偵測效能上均優於其他演算法。

The core technology of VoIP gateway is researched and implemented in this thesis. Two research topics included CTI API design and single tone detection are paid with much effort.
In the first topic, the simplistic and efficient API for CTI (Computer Telephony Integration) is design for the VoIP application. Five FSMs(Finite State Machine) for the “FXS-Call In”, the “FXS-Call Out”, the “FXO-Call In”, the “FXO-Call Out”, and the “Talking” procedures are well-designed. The event and function of each FSM is state-dependent and be used to simulate the behavior of VoIP gateway.
In the second topic, the new algorithm for single tone detection is proposed. The computation requirement and frequency response are superior to the other algorithm, such as Goertzel, correlation-based, FFT-based, IIR-based algorithm.
In the experimental results, the CTI API designed in this thesis alleviates the complexity of implementation on VoIP gateway. Moreover, the new algorithm for single tone detection not only reduces the computation requirement, but also improves the correction rate of DTMF detection.

中文摘要 i
英文摘要 ii
致謝 iii
目次 iv
表目錄 vi
圖目錄 vii
第一章 緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究動機 1
1.3 章節概要 2
第二章 電腦電話整合應用介面函式庫之設計 3
2.1 電腦電話整合簡介 3
2.2 微軟Telephony API函式 6
2.3 Dialogic CT-Media工作平台 9
2.4 Telephony API函式與Dialogic API函式之缺點10
2.5 HSF API函式 11
2.5.1 狀態移轉圖 11
2.5.2 HSF API函式 14
2.5.3 HSF API事件 15
第三章 VoIP Gateway數位訊號處理技術 16
3.1 DTMF訊號偵測 16
3.1.1 Correlation演算法 16
3.1.2 改良式Correlation演算法 18
3.1.3 FFT與拋物線方程式演算法 18
3.1.4 IIR演算法 19
3.1.4.1 Butterworth濾波器 19
3.1.4.2 Chebyshev 濾波器 23
3.1.5 Goertzel演算法 27
3.1.6 MTD (Modified Tone Detector)演算法 28
3.2 DTMF與Cadence Tone的產生 35
3.3 Cadence Tone的偵測 36
3.4 規則性Tone的偵測 36
第四章 實驗結果與分析 38
4.1 實測系統架構 38
4.2 實驗結果 39
4.2.1 DTMF訊號的偵測正確率 39
4.2.2 DTMF訊號能量佔全部能量百分率 40
4.2.3 指示(Tone)訊號偵測正確率 48
4.2.4 規則訊號(Tone)偵測正確率 48
4.2.5 使用correlation偵測DTMF之頻率響應圖 49
4.2.6 使用改良式correlation偵測DTMF之頻率響應圖 55
4.2.7 使用MTD偵測DTMF之頻率響應圖 56
4.3 MTD和IIR、Goertzel Filter的效能比較 62
4.4 DTMF Detection計算量比較 86
第五章 結論與未來展望 87
參考文獻 89

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