Added support for signalling system no. 5.
[lcr.git] / ss5_decode.c
diff --git a/ss5_decode.c b/ss5_decode.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..541f6be
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,181 @@
+/*
+ * SS5 signal decoder.
+ *
+ * Copyright            by Andreas Eversberg (jolly@eversberg.eu)
+ *                     based on different decoders such as ISDN4Linux
+ *                     copyright by Karsten Keil
+ *
+ * This software may be used and distributed according to the terms
+ * of the GNU General Public License, incorporated herein by reference.
+ *
+ */
+
+#include "main.h"
+#include "ss5_decode.h"
+
+/* enable level debugging */
+//#define DEBUG_LEVELS
+
+#define NCOEFF         8       /* number of frequencies to be analyzed */
+
+#define MIN_DB         0.01995262 /* -17 db */
+#define DIFF_DB                0.31622777 /*  -5 db */
+#define SNR            1.3     /* noise may not exceed signal by that factor */
+
+/* For DTMF recognition:
+ * 2 * cos(2 * PI * k / N) precalculated for all k
+ */
+static signed long long cos2pik[NCOEFF] =
+{
+       /* k = 2*cos(2*PI*f/8000), k << 15 
+        * 700, 900, 1100, 1300, 1500, 1700, 2400, 2600 */
+       55879, 49834, 42562, 34242, 25080, 15299, -20252, -29753
+};
+
+/* detection matrix for two frequencies */
+static char decode_two[8][8] =
+{
+       {' ', '1', '2', '4', '7', '*', ' ', ' '}, /* * = code 11 */
+       {'1', ' ', '3', '5', '8', '#', ' ', ' '}, /* # = code 12 */
+       {'2', '3', ' ', '6', '9', 'a', ' ', ' '}, /* a = KP1 */
+       {'4', '5', '6', ' ', '0', 'b', ' ', ' '}, /* b = KP2 */
+       {'7', '8', '9', '0', ' ', 'c', ' ', ' '}, /* c = ST */
+       {'*', '#', 'a', 'b', 'c', ' ', ' ', ' '},
+       {' ', ' ', ' ', ' ', ' ', ' ', ' ', 'C'}, /* C = 2600+2400 */
+       {' ', ' ', ' ', ' ', ' ', ' ', 'C', ' '}
+};
+
+static char decode_one[8] =
+       {' ', ' ', ' ', ' ', ' ', ' ', 'A', 'B'}; /* A = 2400, B = 2600 */
+/*
+ * calculate the coefficients of the given sample and decode
+ */
+
+char ss5_decode(unsigned char *data, int len)
+{
+       signed short buf[len];
+       signed long sk, sk1, sk2, low, high;
+       int k, n, i;
+       int f1 = 0, f2 = 0, f3 = 0;
+       double result[NCOEFF], power, noise, snr;
+       signed long long cos2pik_;
+       char digit = ' ';
+
+       /* convert samples */
+       for (i = 0; i < len; i++)
+               buf[i] = audio_law_to_s32[*data++];
+
+       /* now we have a full buffer of signed long samples - we do goertzel */
+       for (k = 0; k < NCOEFF; k++) {
+               sk = 0;
+               sk1 = 0;
+               sk2 = 0;
+               cos2pik_ = cos2pik[k];
+               for (n = 0; n < len; n++) {
+                       sk = ((cos2pik_*sk1)>>15) - sk2 + buf[n];
+                       sk2 = sk1;
+                       sk1 = sk;
+               }
+               sk >>= 8;
+               sk2 >>= 8;
+               if (sk > 32767 || sk < -32767 || sk2 > 32767 || sk2 < -32767)
+                       PERROR("Tone-Detection overflow\n");
+               /* compute |X(k)|**2 */
+               result[k] = sqrt (
+                               (sk * sk) -
+                               (((cos2pik[k] * sk) >> 15) * sk2) +
+                               (sk2 * sk2)
+                       ) / len / 62; /* level of 1 is 0 db*/
+       }
+
+       /* now we do noise level calculation */
+       low = 32767;
+       high = -32768;
+       for (n = 0; n < len; n++) {
+               sk = buf[n];
+               if (sk < low)
+                       low = sk;
+               if (sk > high)
+                       high = sk;
+       }
+       noise = ((double)(high-low) / 65536.0);
+
+       /* find the two loudest frequencies + one less lower frequency to detect noise */
+       power = 0.0;
+       for (i = 0; i < NCOEFF; i++) {
+               if (result[i] > power) {
+                       power = result[i];
+                       f1 = i;
+               }
+       }
+       power = 0.0;
+       for (i = 0; i < NCOEFF; i++) {
+               if (i != f1 && result[i] > power) {
+                       power = result[i];
+                       f2 = i;
+               }
+       }
+       power = 0.0;
+       for (i = 0; i < NCOEFF; i++) {
+               if (i != f1  && i != f2 && result[i] > power) {
+                       power = result[i];
+                       f3 = i;
+               }
+       }
+
+#if 0
+       /* check one frequency */
+       if (result[f1] > MIN_DB /* must be at least -17 db */
+        && result[f1]*DIFF_DB > result[f2]) /* must be 5 db above other tones */
+               digit = decode_one[f1];
+       /* check two frequencies */
+       if (result[f1] > MIN_DB && result[f2] > MIN_DB /* must be at lease -17 db */
+        && result[f1]*DIFF_DB <= result[f2] /* f2 must be not less than 5 db below f1 */
+        && result[f1]*DIFF_DB > result[f3]) /* f1 must be 5 db above other tones */
+               digit = decode_two[f1][f2];
+#endif
+       snr = 0;
+       /* check one frequency */
+       if (result[f1] > MIN_DB /* must be at least -17 db */
+        && result[f1]*SNR > noise) { /*  */
+               digit = decode_one[f1];
+               snr = result[f1] / noise;
+       }
+       /* check two frequencies */
+       if (result[f1] > MIN_DB && result[f2] > MIN_DB /* must be at lease -17 db */
+        && result[f1]*DIFF_DB <= result[f2] /* f2 must be not less than 5 db below f1 */
+        && (result[f1]+result[f2])*SNR > noise) { /* */
+               digit = decode_two[f1][f2];
+               snr = (result[f1]+result[f2]) / noise;
+       }
+
+       /* debug powers */
+#ifdef DEBUG_LEVELS
+       for (i = 0; i < NCOEFF; i++)
+               printf("%d:%3d %c ", i, (int)(result[i]*100), (f1==i || f2==i)?'*':' ');
+       printf("N:%3d digit:%c snr=%3d\n", (int)(noise*100), digit, (int)(snr*100));
+#endif
+
+       return digit;
+}
+
+void ss5_test_decode(void)
+{
+#ifdef DEBUG_LEVELS
+       double phase;
+       int i, j;
+       signed short sample;
+
+       unsigned char buffer[SS5_DECODER_NPOINTS];
+       for (i = 0; i < 4000; i += 10) {
+               phase = 2.0 * 3.14159265 * i / 8000.0;
+               for (j = 0; j < SS5_DECODER_NPOINTS; j++) {
+                       sample = sin(phase * j) * 1000;
+                       buffer[j] = audio_s16_to_law[sample & 0xffff];
+               }
+               printf("FRQ:%04d:", i);
+               ss5_decode(buffer, SS5_DECODER_NPOINTS);
+       }
+#endif
+}
+