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1、图象传输协议设计实验报告一、 实验任务设计并实现一个简单的图像传输协议，根据协议能在DTMF信号的传输系统上完成bmp图像的传送1、自选图像，仿真实现协议，模拟传输过程2、图像为256灰度级，尺寸不超过1024*10243、发送和接收过程独立4、增加噪声（awgn），模拟信道传输噪声5、分析不同信噪比下，解码算法的抗噪声能力6、程序包含注释说明二、 详细的设计思想DTMF（Double Tone Multi Frequency,双音多频）信号是音频电话拨号信号。作为实现电话号码快速可靠传输的一种技术，它具有很强的抗干扰能力和较高的传输速度，除了用作电话的音频拨号，它也可以在数据通信系统中广泛地
2、用来实现各种数据流和语音等信息的远程传输。在DTMF通信系统中共有8个频率,分为4个高频音和4个低频音.用1个高频音和1个低频音的组合来表示一个信号. 这样,共能提供16种组合,分别代表16种信号.图一为电话按键与信号频率的对应关系。由于DTMF传输系统只能传输16种组合的数据，而图像的灰度值范围是0-255，针对DTMF的特性，将图像的灰度值拆分为0-9的数字进行传输，即每个灰度值分为3个数字进行传输，分别对应3组频率组合。对于DTMF信号的产生，DTMF编码器基于两个二阶数字正弦波振荡器，一个用于产生行频，一个用于产生列频。典型的DTMF信号频率范围是7001700Hz，选取8000Hz作
3、为采样频率，即可满足Nyquist条件。DTMF双音频信号由两个二阶数字正弦振荡器产生，一个用来产生行音频信号，另一个产生列音频信号。为了模拟DTMF信号传输过程的噪声干扰，采用awgn函数进行加噪干扰。解码时在收到的DTMF信号中检测数字信息的存在性。一个DTMF信号由两个频率的音频信号叠加构成。这两个音频信号的频率来自两组预分配的频率组：行频组或列频组。每一对这样的音频信号唯一表示一个数字或符号。经过查阅文献，对比发现在对DTMF信号解码时，采用Goertzel算法比FFT更快三、 具体实现步骤1、 把要传输的图像转换为可以在DTMF传输系统上传输的数据类型：对于灰度图像，可以直接将图像的
4、灰度值转化为个位、十位、百位，并存储到一维数组。在转换后的数组前后添加开始标记和结束标记，它们分别由空闲的两个频率组合679Hz、1633Hz和941Hz、1633Hz充当.2、 根据转换后的图像数据，产生并且发送DTMF信号：DTMF信号的产生过程，即根据传入的数字或符号，查询tm数组获取行频和列频，使用频率分别为行频和列频的正弦波叠加产生DTMF信号，在结尾添加400点作为信号间隔，并发送到x. 3、 模拟信道噪声：信道中的噪声使用高斯白噪声模拟，利用函数awgn(x,SN)实现，其中x为待加噪声的信号，SN为信噪比。4、 接收DTMF信号，检测信号的频率并查表获得对应的数字或符号：接收信
5、号时，并采用Goertzel算法。由图可知：具体推导如下: 令n=m=(n=N) 所以对序列X(n)的DFT等价于X(n)与系统传递函数的第N个卷积值.对进行Z变换可得:=因此, H(z)可看作是级联型网络:因此 其中V(-1)=V(-2)=0. .因而,系统输出的功率谱为: 其中n = N 根据以上算法，使用MATLAB语言具体实现，程序如下：5、 将接收到的数据转化为图像数据：这个过程相当于第一部份的逆过程，由于接收到的数据保存在一维数组，把数组中的每三个数据组合成一个像素点的灰度值，并转存到与图片大小一致的二维数组中，该二维数组即接收到的图像数据。代码如下：for i=1:h %把每3个
6、数字合并为3位数 for j=1:w rr=ret(3*(w*(i-1)+j)-2)*100+ret(3*(w*(i-1)+j)-1)*10+ret(3*(w*(i-1)+j); RR(i,j)=rr; %把译出来的灰度值存到二维数组 endend四、 实验结果分析使用lena灰度图测试，信噪比为SN=5以上，接收到的图片没有出现噪声点，在信噪比为SN5时,能可靠解码，得到正确的结果。五、 遇到问题及解决方法，体会与收获1、 接收到的数据与发送的数据只有一部分相同。解决方法：接收的数据合成像素值时没有考虑图像宽度问题，出现，数据覆盖等错误，加入宽度限制后能接收正确维数的正确数组。2、 添加开始、结束标志后。只要添加低于20信噪比的噪声就会报错，在没有传输完图像的情况下终止传输。解决方法：经过多次试验发现，修改接收函数receive_dtmf(x)的门限值limit可以达到抑制噪声干扰的效果。3、 体会与收获：通过本实验，基本理解认识了DTMF的信号传输系统的工作原理，体现了课堂所学知识的充分实践。但是本实验只是简单的模拟DTMF的信号传输，有很多信号传输的只是没有涉及，比如对干扰造成的错误没有实现重发等处理、信道中的不可知噪声的去除等等。还有很多知识需要我去获取与学习。六、 程序代码及说明（程序中加注释）
