JPH0819008A - トーン検出確認方法 - Google Patents

トーン検出確認方法

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JPH0819008A
JPH0819008A JP7161326A JP16132695A JPH0819008A JP H0819008 A JPH0819008 A JP H0819008A JP 7161326 A JP7161326 A JP 7161326A JP 16132695 A JP16132695 A JP 16132695A JP H0819008 A JPH0819008 A JP H0819008A
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energy
tone
function
circuit
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JP7161326A
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Jeffrey Wayne Daugherty
ウェイン ダーハーティ ジェフレイ
Richard Harry Ketchum
ハリー ケッチュム リチャード
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AT&T Corp
Original Assignee
AT&T Corp
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Publication date
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  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Selective Calling Equipment (AREA)
  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 トーク・オフおよびトーンの誤検出を最小と
できる方法と装置を提供する。 【構成】 第１の確認回路（１２）は、モデルの特定の
オーダに対する線形予測符号化によりアカウントされな
かった残余のエネルギを、有効なトーンまたはデジット
が受信されたかどうかの有効性決定（３０）をするため
の基準として利用する。第１の確認回路（１２）と共に
動作する第２の確認回路（１４）は、トーンに関連した
エネルギピークの中央および隣接した周波数における離
散フーリエ変換（３８）を利用する。隣接したエネルギ
に対するピークエネルギの比率（４０、４２）は、対応
する閾値（４４、４６）と共に有効性決定（４８）をす
るために利用される。第１および第２の確認回路の組み
合わせ（３４）により、特定のトーンまたはデジットが
デジット決定回路（１０）により検出されたことの高い
レベルの信頼性が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】本発明はトーン検出器に関するものであ
る。トーンは通信システムにおいて種々の目的で使用さ
れている。２周波（ＤＴＭＦ）トーンまたは信号は、被
呼される相手側の電話番号を入力するために電話加入者
により利用されている。さらに、２周波トーンは、被呼
される相手側への電話接続が確立される前、間、あるい
は後のいずれかにおいて利用されることが望まれる特定
のパラメータまたは要素を識別するために使用される。
構内交換機（ＰＢＸ）または加入者を取り扱う中央局
は、起呼および制御の両方の目的で加入者により入力さ
れたＤＴＭＦトーンを認識する。
【０００２】トーン検出器により受信される音声、音
楽、データ、あるいは他の音は、トーンが受信されたい
う誤った報告を検出器にさせる原因となる。他の音の入
力によるトーンの誤検出は、「トーク・オフ」状態とい
う。誤った制御やダイヤル動作はこのような誤検出によ
るものである。検出すべきトーンの種類や用途に依存し
て、従来の様々なトーン検出器がその成功の度合が変化
するとともに用いられてきた。例えば、トーク・オフ状
態を拒否する改良された機能を有したトーン検出器が、
米国特許第５，３２５，４２７号に開示されている。ト
ーク・オフ問題についての進展がなされたものの、この
ような問題をさらに最小化する方法と装置の必要性がが
依然として存在する。トーン信号処理に応じたより多く
の能力が利用可能になる程、制御および信号処理の目的
のためにトーンまたは２周波信号の存在を正しく検出す
る能力がより重大になる。このような信号処理技術から
考えられる用途が多いので、誤検出は常に関心が増大す
る技術である。よって、トーク・オフおよび誤検出が実
質的にない、トーンを検出するための改良された装置お
よび方法の必要性がある。
【０００３】
【本件発明の概要】本発明の目的は、上記のようなトー
ク・オフおよびトーンの誤検出問題をさらに最小限とす
ることができる方法と装置を提供することにある。
【０００４】本発明の実施例によれば、検出されるべき
トーンを搬送する入力信号のサンプルフレーム内に含ま
れた情報についての線形予測符号化（ＬＰＣ）係数が計
算される。ＬＰＣ係数は、１２個前のサンプルを使用し
たモデルのように、予め定められた数の前のサンプルま
での一連のモデルについて計算される。残余のエネル
ギ、つまりモデルにより計数されなかったエネルギが、
例えば１％より少ない、というように予め定められた量
より少なく、またモデルのオーダが、例えば９番目のオ
ーダより小さい、というように予め定められたレベルよ
り小さい場合には、フレームが有効なトーンを含んでい
るとの決定がなされる。本件発明の実施例においては、
好ましくは、特定の周波数においてトーンがＬＰＣ係数
の計算の前に存在したかどうかにより、初期の決定が行
われる。これは、計算の複雑さおよび技術実施するのに
必要な計算パワーを最小限とするために好ましい。しか
しながら、この技術は、計算の複雑さあるいはパワーを
犠牲としたトーンの決定を予め行うことなく利用できる
ことは明らかである。
【０００５】本件発明の実施例による他の特徴は、ＬＰ
Ｃ係数が計算された所定の最高次モデルに基づいて離散
フーリエ変換が実行されるという更なるトーン決定技術
にある。好ましい実施例に従うと、トーンおよびその周
波数の所定の識別が予め行われるので、離散フーリエ変
換（ＤＦＴ）分析が可能となる。好ましくは、３つのＤ
ＦＴ計算が行われる。１つは、トーンのエネルギピーク
において、また２つの他のＤＦＴは２．５パーセントの
ようにピーク周波数から等間隔の離間した周波数におい
てそれぞれ行われる。２つの谷または側ＤＦＴ応答(sid
e DFT response) が共に加えられ、そしてＤＦＴのピー
ク値と比較される。この比較が予め定められた最小値を
越えた場合にはトーンが存在するとの決定がなされ、そ
して有効なトーンを受信したと決定される。
【０００６】２周波（ＤＴＭＦ）トーンの場合には、Ｄ
ＴＭＦトーンが存在する場合には同時に存在する２つの
トーンの各々に対し、対応するピークと谷が計算され
る。この場合、有効性のある決定とするために、ＤＴＭ
Ｆ信号の高および低トーンについてのピークの谷との比
較がそれぞれ予め定められた最小値を越えなければなら
ない。
【０００７】
【発明の詳細な記述】図１は本件発明の実施例を示した
ブロックダイヤグラムである。本実施例は、図示したよ
うに、３つの部分、つまり、デジット決定回路１０、第
１のデジット確認回路１２、並びに第２のデジット確認
回路１４から構成される。デジット決定回路１０は、信
号処理またはコマンド目的のためにトーンが利用される
通信ネットワークにおける通信チャネル上で搬送される
ような信号のデジット化されたサンプルを受信する。例
えば、トーンは与えられた周波数における単一の可聴周
波数のトーンで構成され、あるいは電話ネットワークに
おいて共通に使用されるＤＴＭＦトーンから構成され
る。図７に示したように、ＤＴＭＦトーンは、それぞれ
の周波数において同時に伝送される一対の可聴周波数ト
ーンから構成される。回路１０はデジットを表すＤＴＭ
Ｆ信号が受信されたかどうかを初期決定する。
【０００８】例示した実施例の第１の確認回路１２は、
デジット化された入力サンプルを蓄積するサンプルバッ
ファ１６を有している。このフレームは少なくとも、デ
ジット決定回路１０が対応する決定を行う同じフレーム
を含んでいる。入力サンプルフレームはＬＰＣ係数を使
用して表示される。ＬＰＣ関数のスペクトルエンベロー
プは元の信号のものと厳密に合致する。ＬＰＣ関数は次
の式を使用して定義される。
【０００９】
【数１】 但し、ｓk は時間ｋにおける信号 ａn はｎ番目の先のサンプルのためのＬＰＣ係数 ｓk-n は時間ｋ−ｎ、つまりｎ番目の先のサンプルにお
ける信号 ｅk は時間ｋにおける予測誤差あるいは残余 上記の式における括弧中の関数はＬＰＣ関数を表し、ｅ
k はＬＰＣモデルにより計数されないサンプル化された
信号中に含まれるエネルギを表す。
【００１０】デジット決定回路１０が肯定的な決定をし
た場合、つまり複数の予め決定されたトーンまたはデジ
ットの１つが受信された場合には、サンプルゲート１８
は閉じられ、このためバッファ１６内の蓄積されたサン
プルは乗算器２０に転送される。例示した実施例では１
６０のサンプルは１つのフレームを構成する。乗算器２
０への他の入力２２は、隆起した余弦(cos)関数から構
成され、これは入力サンプルにより乗算されたときに
は、１６０のサンプルを連続したデータ流れから分離す
る効果をスムーズにするハミイングウインドとして機能
する。例えば、隆起した余弦関数は次のように構成され
る。
【００１１】
【数２】 但し、ｋ＝０、１、…、１５９ 重み付けされたサンプルを構成する乗算器２０の出力
は、ハミングウインド化されたデータに基づいてｉサン
プルの遅れに対する単一の自己相関値を計算する自己相
関計算器２４の入力として供給される。自己相関計算器
２４への入力列をｓk とするならば、ｉサンプルの遅れ
に対する自己相関値「ｒ」は次式のように規定される。
【００１２】
【数３】 但し、ｋは入来するサンプルを識別する。ｉは、例示し
た実施例における１から１２の範囲にわたるＬＰＣモデ
ルのパワーを示したものである。しかしながら、単一の
自己相関値、つまり与えられたパワーだけは一度に計算
される。自己相関値は好ましくはアレイ内に保持され
る。自己相関計算は一般的にはＬＰＣ係数の組を生成す
る際に最も計算上のきつい部分であるため、所望の値
（後述する）の適合がモデルの最大オーダ、例示した実
施例では１２番目のオーダ、に到達する前に決定される
場合には、一度に１つの遅れを計算し、また次いでその
値により生成されたＬＰＣモデルの適合を評価すること
で、全計算数を最小限とすることができる。
【００１３】ＬＰＣ係数計算器２６は自己相関計算器２
４により決定された自己相関値を入力として受信し、好
ましくは、次式のように規定されるYule-Wakerの基本式
に対するLevinson-Durbin の第１段階に基づいてインデ
ックスｉの反射係数ｋを計算する。
【００１４】
【数４】 但し、ｋはｉ番目のオーダのための反射係数 ｒは参照付きのサブスクリプトのための自己相関値 ａはオーダｉ−１のＬＰＣ係数の組のｊ番目の要素 Ｅはオーダｉ−１のＬＰＣシステムの残余誤差の平方 自己相関値については、それぞれのオーダに対して、つ
まりそれぞれのｉ番目の反復に対して、１つの反射係数
だけが計算される。計算が行われたならば、これらの値
はアレイ内に蓄積される。
【００１５】ＬＰＣ係数計算器２６は、次の各式に基づ
いて、a(j)係数をさらに計算する。
【００１６】
【数５】
【００１７】
【数６】 要素２４と２６により発生された自己相関値およびＬＰ
Ｃ係数は、それぞれ、一度にモデルの１レベルまたはオ
ーダに対して対応する値だけをそれぞれ発生する。決定
段階２８は、ｉ番目のオーダが１１より大きいかどうか
を決定する。ＮＯ応答（否定応答）の場合には、段階３
０において別の決定に移行し、残余のエネルギが１パー
セントより小さいかどうか及びｉ番目のオーダが９より
も小さいかどうかの決定が行われる。残余のエネルギが
０．５％から４％の範囲内にあることは適当であると考
えられ、さらに０．５％から２％が好ましい。６から９
の範囲が好ましいが、４から１２のｉ番目のオーダが使
用される。残余のエネルギは次式のようにして計算され
る。
【００１８】
【数７】 但し、Ｅ(i) はｉ番目のオーダに対してＬＰＣモデルに
よる計算されない残余のエネルギ ｋはｉ番目のオーダに対して上記のように規定された係
数 ゼロオーダのＬＰＣシステムＥ(0) に対する残余のエネ
ルギは、自己相関計算器２４により計算されたハミング
ウインド化されたデータである。上記の残余のエネルギ
の閾値は、好ましくはＥ(0) のパーセンテージである。
【００１９】決定段階３０によるＮＯの決定により、ブ
ロック３２により示したように１づつのオーダの増加が
なされ、次のより高いオーダのＬＰＣパラメータが計算
される。決定段階３０によるＹＥＳ（肯定）の決定は、
ＯＲゲート３４への入力に供給される基準が合致したこ
とを意味する。ＯＲゲート３４の出力は、デジット決定
回路１０に接続されて回路１０に先に考慮したデジット
を出力線３６上からデジットを結果あるいは動作を生成
するために利用する通信システムの他の回路に出力させ
る、デジット有効信号を供給する。例えば、出力デジッ
トは、電話番号の一部としての入力信号処理デジットと
して利用されるＤＴＭＦトーンの加入者の入力を表し、
あるいはサービスを受けるためまたは加入者に提供され
る可聴メニューに応答しての加入者の選択を意味する。
【００２０】図１に例示した第１の確認回路１２につい
て、決定段階２８と３０のための指示された基準の選択
に導く実験的なデータを得るためにテストが行われる。
データを指示することは好ましいが、段階３０（ｉ番目
のオーダ並びに残余のエネルギＥ(i) ）のパラメータの
選択は種々の範囲内で変化し、また本発明によって好ま
しい結果が生成できることは当業者には自明である。残
余のエネルギ閾値は０．５パーセントと４パーセントの
間が利用され、またｉ番目の閾値は４と１２の間の範囲
にある。ｉ番目のオーダの別の好ましい範囲は６と９の
間、並びに残余のエネルギの閾値に対して０．５パーセ
ントと２パーセントの間にある。
【００２１】最大のｉ番目のオーダに到達することなし
に第１の確認回路１２により早期に確認の決定を行うこ
とにより、より高いオーダのモデルのための計算を省く
ことができて計算上の効率性が提供でき、さらに、本発
明によれば、第２の確認回路１４による動作を省くこと
ができる。ここで、段階３０におけるｉ番目（ｉ＜９）
のオーダに対する閾値は、段階２８において指摘された
最大ｉ番目（ｉ＞１１）のオーダよりも小さい。段階３
０において特定された残余のエネルギレベルは、ｉ番目
のオーダが最大値を越えることを許容された場合には不
適当に達成するように決定され、従って誤った有効性の
決定がなされる。より高いオーダのモデルに対しては、
データに対するより良い適合性が達成される。即ち、本
件発明によれば、段階３０におけるｉ番目の閾値を、段
階２８によりＹＥＳ決定（肯定決定）に対して得られた
オーダよりも少なく、好ましくは２つ多いオーダだけ少
なく、設定することが望ましい。
【００２２】第２の確認回路１４は回路３８を有してお
り、これはピークエネルギ応答の中央周波数を先に決定
した既知の中央周波数の回りの与えられたウインドウ内
部に位置し、またＬＰＣ係数に基づいて上記計算したモ
デルに関するＤＦＴ分析を計算する。回路３８による計
算は、１２番目のオーダ、つまり、決定段階２８により
ＹＥＳに対して必要とされる最小のグラニュアリティ(g
ranularity、粒度)に基づいて行われる。よって、例示
した実施例によれば、回路３８はその動作を１２番目の
オーダのＬＰＣモデルに基づいて実行する。
【００２３】図６と図７に関して以下に説明するよう
に、回路３８は好ましくは、対応するトーンに対して規
定された予め定められた中央周波数の回りのウインドの
内部に位置する。当業者には、許容範囲を確立すること
で、規定された周波数の回りの範囲内で発生する予期さ
れた周波数に対するピークエネルギが生じることが理解
できるであろう。回路３８の目的は、トーンに対して正
しく規定された周波数以外において、ピークエネルギが
存在する制限されたウインドウ内で決定することであ
る。ピーク応答のウインドウ内部のこの規定された周波
数は、次いでＤＦＴのピーク計算のために利用される。
【００２４】例示した実施例においては、好ましくは、
ＤＦＴ計算がピークエネルギ応答の決定された周波数の
両側上で行われる。ＤＴＭＦトーンが検知すべきもので
ある例においては、回路３８から２つの出力の組が存在
し、各組はそれぞれピークにおけるエネルギを表す値
と、例えばピーク周波数の２．５％だけ上側および下側
というようなピークエネルギの周波数の上側および下側
で決定された対応するエネルギ値で構成される。±２．
５％における谷エネルギはこの用途に最適であるが、±
０．５％から±５％までの谷エネルギが利用でき、特に
±１％から３％が適している。回路４０は高トーンに対
するＤＦＴからのピークおよび２つの谷エネルギ計算値
を受信し、また回路４２は対応する低周波数トーンに対
するピークおよび２つの対応する谷エネルギを受信す
る。例示した実施例によれば、回路４０は２つの谷値に
対して計算されたエネルギを付加し、また結果をピーク
エネルギ値に関連したエネルギに分割する。回路４２は
他のＤＴＭＦトーンに関して同様な計算を行い、回路４
０と４２のそれぞれは決定された各谷でのエネルギに対
するピーク周波数におけるエネルギ間の比較を表す値を
出力する。決定段階４４と４６は、それぞれ回路４０と
４２からの出力計算に基づいた決定を行う。回路４０と
４２により出力された値は、値に対するピークエネルギ
のスロープに略関連している。段階４４と４６により決
定されたそれぞれの高および低周波数トーンに対する予
め定められた最小値は、ＡＮＤゲート４８に入力として
供給されるＹＥＳ（肯定）を発生するために、決定段階
４４と４６の出力を越えなければならない。ＡＮＤゲー
トの出力はＯＲゲート３４の入力として受信される。Ｏ
Ｒゲートは有効なデジットの決定の出力を供給し、これ
はデジット決定回路１０に伝送され、次いで出力３６上
に予備的に決定されたデジットを有効なデジットとして
出力する。決定段階４４または４６のいずれかでのＮＯ
決定（否定決定）により、ＯＲゲート５０からデジット
決定回路１０に出力が供給されて再スタートがなされ、
これは、回路１０により存在すると考えられた予備的に
決定されたデジットが有効でなく、従って出力３６上に
出力されなかったことを意味する。ＯＲゲート５０から
の出力によりこのように再初期化がなされ、またデジッ
ト決定回路１０はデータの後のフレーム内における有効
なデジットまたはトーンの存在の可能性を探る。
【００２５】段階４４と４６において使用された、ＤＴ
ＭＦデジットの検出のための対応する最小値は、次の表
のように準備される。
【００２６】
【表１】
【００２７】上記の表は、対応するＤＴＭＦデジットが
本件発明に従って有効であると決定すべきかどうかを決
定をするために利用される実験的な情報に基づくもので
ある。また、これらのスロープは、ピーク周波数の各側
で２．５パーセント分離された対応する谷を備えた中心
付けされたピーク周波数出力に基づく対応するＤＦＴ計
算に適合した１２番目のオーダのＬＰＣモデルを含む、
特定の構成のためのものである。
【００２８】第２の確認回路１４は、第１の確認回路１
２を越える決定が行われたグラニュアリティの度合を提
供する。第１の確認回路が計算上の複雑さ並びに必要と
される決定を減らす、つまりに第２の確認回路がデータ
に対して動作する必要性を減らすには特に有用であると
いうことは、当業者には明らかである。決定段階３０に
よりＹＥＳ出力（肯定出力）に関連した決定は、第２の
確認回路１４によりのみ有効とされた各フレームととも
に排除することができる。しかしながら、第１の確認回
路が排除された場合には、計算上の複雑さ／パワーにお
ける実質的な増大が必要となる。統計的な基礎に基づい
て、トーンの実質的な数が第２の確認回路による動作を
必要とすることなく有効と確認される。第１の確認回路
により利用されたパラメータはより高いオーダの第２の
確認回路に対して必要とされるパラメータに到達する際
の仮の段階として発生するので、第１の確認回路に第２
の確認回路を組み合わせることは有用であると考えられ
る。よって、第１の確認回路に第２の確認回路を組み合
わせることで、効率および経済性の向上が図れる。
【００２９】図２は本件発明を実施するためのコンピュ
ータアーキテクチャ６０を示したものである。本件発明
が、特定のハードウェア回路、特殊化された集積回路、
あるいは図２に示したコンピュータアーキテクチャ６０
により実施できることは当業者には自明である。マイク
ロプロセッサ６２は読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）６
４、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）６６及びハード
ドライブから構成される持久データ蓄積要素６８により
支援されている。デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）７
０は同様にＲＯＭ６４、ＲＡＭ６６及びデータ蓄積要素
６８により支援されている。直接通信チャネル、即ちバ
ス７２は、好ましくはマイクロプロセッサ６２とＤＳＰ
７０を連結して相互間の迅速なデータ転送を可能とす
る。ここで、ＤＳＰ７０は、本件発明により利用される
数学的な計算を実行するために特別に適合したものであ
る。入／出力コントローラ７４が通信線７６によりマイ
クロプロセッサ６２に、また通信線７８によりＤＳＰ７
０にそれぞれ接続されている。入／出力コントローラ７
４はマイクロプロセッサ６２とＤＳＰ７０、入力として
受信されたデジタル入力サンプル、及び有効デジットが
転送される出力線３６の間の入／出力インターフェース
を提供する。蓄積されたプログラムによって本発明の実
施例において説明した動作が実施される。
【００３０】図３は、図１の示したデジット決定回路１
０を示したブロックダイヤグラムである。フレームバッ
ファ１００は入力サンプルフレームを蓄積する。パワー
計算回路１０２は現在のフレームに含まれたサンプルに
おける全パワーを計算し、また計算されたパワーを決定
段階１０４に提供する。計算された全パワーが予め定め
られた閾値を越えた場合には、決定段階１０４はＹＥＳ
決定（肯定決定）を行い、サンプルゲート１０６が閉
じ、これによりフレーム内の現在のサンプルが周波数領
域分析回路１０８に転送される。段階１０４によるＮＯ
決定（否定決定）により、フレームバッファ１００がリ
セットされ、また入力サンプルの新しいフレームを受信
して、回路１０２により別の全パワー計算が行われる。
よって、デジット決定回路１０のこの部分は、別の分析
を保証するためにフレームのサンプル内に十分なパワー
があるかどうかを決定するための閾値決定として機能す
る。
【００３１】周波数領域分析回路１０８は、ＤＴＭＦト
ーンに関連した８つの周波数におけるＤＦＴ計算を行
う。この分析回路１０８は、可能な８つのＤＴＭＦ周波
数に関連した８つの周波数のそれぞれにおいて、それぞ
れ計算されたエネルギである８つの出力Ｘ（ｆ1 ）…Ｘ
（ｆ8 ）を出力する。デジット選択回路１１０は、分析
回路１０８から８つの出力を受信し、これら８つの出力
をそれぞれ予め定められた閾値と比較し、現在のフレー
ムにＤＴＭＦデジットが存在するかどうかの決定を行
う。デジットが存在しないと決定された場合には、デジ
ット選択回路１１０から通信線１１２上への出力信号が
フレームバッファ１００に伝送され、次のサンプルフレ
ーム処理のための初期化を行うためにバッファがリセッ
トされる。デジット選択回路１１０がデジットが存在す
ると決定した場合、デジットが識別されて、検出された
デジットを記憶するレジスタで構成される回路１１４に
伝送される。しかしながら、回路１１４は、図１のＯＲ
ゲート３４により発生された有効デジット信号を受信す
るまではデジットを出力線３６に伝送しない。図１の第
１および第２の確認回路１２と１４が回路１１４に蓄積
された予備決定を処理する際、ＯＲゲート５０により有
効デジット信号が発生されるかあるいは再スタートデジ
ットサーチ信号が発生される。回路１１４により有効デ
ジット信号の受信により、蓄積されたデジットが出力線
３６上に伝送される。次いで、このデジットの伝送の
後、他のデータのフレームの処理のために回路はリセッ
トされる。ＮＯＲゲート５０により再スタートデジット
サーチ信号が発生された場合には、回路１１４に蓄積さ
れたデジットは捨てられて出力線３６上に伝送されな
い。再スタートデジットサーチ信号と有効デジット信号
はデジット選択回路１１０に接続され、次のデータのフ
レームを受信するためにフレームバッファ１００を含む
回路のリセットを開始するために利用される。
【００３２】ここで、当業者にはデジット決定回路１０
は図３に例示した回路以外の種々の回路構成とすること
ができることは自明である。例えば、デジット決定回路
１０は、「トーンを検出するための装置及び確固とした
方法（Apparatus and RobustMethod for Detecting Ton
es）」と題された米国特許第5,325,427号に記載された
トーン検出器で構成することができる。この特許は本明
細書に参考として組み入れる。
【００３３】図４は、１６のＤＴＭＦ符号を符号化する
ために利用される、４×４のマトリックス電話キーパッ
ドをグラフ的に示したものである。ここで、４番目の段
は標準の電話機では通常は省かれていることは、当業者
には自明である。各列はｆ1…ｆ4 の低い周波数のトー
ンを、また各段はｆ5 …ｆ8 のより高い周波数のトーン
をそれぞれ示している。低トーンに割り当てれた周波数
はｆ1 の６９７ヘルツ（Ｈｚ）からｆ5 の１２０９Ｈｚ
まで変化し、高トーンに割り当てれた周波数はｆ5 の１
２０９ヘルツ（Ｈｚ）からｆ8 の１６３３Ｈｚまで変化
する。標準的な電話機のボタンを使用することで、図４
において例示された対応する列と段の線の交差部分によ
り示された２つの対応するトーンが伝送される。
【００３４】図５は、ＤＴＭＦ周波数を含む可聴周波数
におけるエネルギ振幅が周波数に対して示されたグラフ
を示したものである。例示したグラフでは、全体の応答
は低周波数ピーク１５２と高周波数ピーク１５４を含む
線１５０により示されている。これらのピークはそれぞ
れ、低周波数ｆl と高周波数ｆh の回りで中心付けされ
ている。このグラフはＤＴＭＦの受信した特性に対する
理想的な応答を示したもので、低周波数応答はピーク１
５２に対応し、高周波数トーンはピーク１５４に対応す
る。
【００３５】図６は図５と同様なグラフであるが、周波
数ｆL における単一のエネルギピーク１６０だけが示さ
れている。例示した実施例では、ウインドウ１６２は図
示したピーク周波数の回りで等間隔または中心付けされ
ている。好ましい実施例では、ウインドウは、周波数ｆ
L の±０．５％から５％を含むピークの回りの範囲を示
しており、好ましいウインドウは２．５％である。ウイ
ンドウの下側および上側の周波数はそれぞれ周波数ｆL1
とｆL2により規定される。このグラフは、スロープ回路
４２に提供されたＰ（ｆl ）におけるピークエネルギ
と、ウインドウ１６２の対応する下側および上側の周波
数における上側および下側のエネルギ領域に対応する谷
エネルギ決定Ｖ（ｆL1）とＶ（ｆL2）を例示している。
段階４６において第２の確認回路１４において有効なト
ーンが受信されたかどうかについての決定をするために
利用されるのは、ウインドウ１６２のピークと端におけ
る各エネルギレベルの間の差である。当業者には、スロ
ープ回路４０と関連し、また段階４４により結果として
の決定がなされる上側の周波数トーンのために実質的に
同じ技術が利用できることは明らかである。
【００３６】図７は、エネルギ振幅が周波数に対して示
されたグラフを示したものであり、ピークエネルギ１７
０がウインドウ１７２に関連して示されている。例示し
た例では、エネルギピークの周波数ｆp はウインドウ１
７２の中央の周波数を表す周波数ｆc に一致していな
い。これは、受信したトーンがトーンに対して特定され
た周波数に正確にエネルギピークを有していない場合を
グラフ的に示したものである。これは、特定の周波数の
範囲内でのトーンの発生により生じた許容範囲を含む種
々の要因のために発生する。本発明によれば、離散フー
リエ変換は、トーンが発生した周波数ｆc に対向するピ
ークエネルギｆp に対応した実際の周波数の回りで実行
されることが好ましい。図１に示した回路３８では、ウ
インドウ１７２により規定された周波数の範囲内の実際
のピーク周波数ｆp を決定するための技術が好ましくは
採用される。ウインドウ１７２の内部の周波数組に対す
る複数の反復計算を最大エネルギレベルがどこに存在す
るのかを決定するために利用することができることは、
当業者には自明である。最大エネルギが発生する周波数
を決定するために、数学的な収斂法を利用した他の技術
も採用することができる。本発明によれば、ピークエネ
ルギがウインドウ１７２内部にあれば、このピークエネ
ルギの周波数ｆp を決定した後、ウインドウ１７２は移
動またはシフトされて、ウインドウの中央の周波数ｆc
がピークｆp の中央の周波数と一致するようにされる。
これにより、この種のトーンがそれらの規定された周波
数で正しく発生するピークエネルギで伝送されない場所
でもトーンがより良く認識される。
【００３７】本発明の実施例によれば、第１及び第２の
確認回路は、受信したトーン（デジット）の決定を有効
とするために採用される。第１の確認回路による有効化
は、第２の確認回路による別の処理の必要がなくなり、
従って、計算上の複雑さおよび必要な資源が最小限とな
る。第１の確認回路が有効性の決定をできない場合に
は、第２の確認回路が有効なトーンが受信されたかどう
かのより細かい導出評価を行う。追加の計算上の複雑さ
及び資源を犠牲にして、第２の確認回路は第１の確認回
路なしに使用できることは明らかである。本件発明によ
れば、実施例はカスタム化された集積回路、ハードウェ
ア回路、あるいは図２で示したようなコンピュータアー
キテクチャで構成される。本発明の技術を実施するため
にソフトウェアとハードウェアの組み合わせを利用する
ことができる。
【００３８】以上、本発明の実施例を説明し、また添付
図面に示したが、本発明の範囲は請求の範囲により規定
されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるトーン検出器の実施例を示したブ
ロックダイヤグラムである。
【図２】本発明によるトーン検出器の実施例を構成する
ために利用されるコンピュータのアーキテクチャのブロ
ックダイヤグラムである。
【図３】図１に示したデジット決定回路のブロックダイ
ヤグラムである。
【図４】１６ＤＴＭＦ信号まで発生するための１つの低
周波数および１つの高周波数トーンの使用を示したＤＴ
ＭＦトーンの関係を視覚的に描写した説明図である。
【図５】低周波数および高周波数トーンを構成するＤＴ
ＭＦトーンを示したグラフである。
【図６】トーンの回りに中心をおく検出ウインドウを示
したグラフである。
【図７】検出すべきトーンに対して中心をおかない検出
ウインドウを示したグラフである。
【符号の説明】
１０ デジット決定回路 １２ 第１のデジット確認回路 １４ 第２のデジット確認回路 １６ サンプル・バッファ １８ サンプル・ゲート ２４ 自己相関計算器
フロントページの続き (72)発明者 リチャード ハリー ケッチュム アメリカ合衆国 60187 イリノイズ，ホ イートン，プライマウス コート 1754シ ー

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１の周波数を有する少なくとも１つの
    トーンの検出を確認するコンピュータにより実行される
    方法において、 該トーンを表すサンプルフレームの線形予測符号化（Ｌ
    ＰＣ）パラメータを計算する段階と、 該ＬＰＣパラメータを使用して該サンプルフレームの時
    間に対するエネルギを表す関数を決定する段階と、 該第１の周波数における該関数の第１のフーリエ変換を
    実行して、該第１の周波数における該関数の第１のエネ
    ルギの周波数領域表示を得る段階と、 該第２の周波数における該関数の第２のフーリエ変換を
    実行して、該第１の周波数から予め定められた量だけ離
    れた第２の周波数における該関数の第２のエネルギの周
    波数領域表示を得る段階と、 予め定められた第１の閾値に関連する該第１と第２のエ
    ネルギの比較に基づいて、該少なくとも１つのトーンが
    有効であるかどうかを決定する段階からなることを特徴
    とする方法。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の方法において更に、 第３の周波数における該関数の第３のフーリェ変換を実
    行して、第３の周波数における該関数の第３のエネルギ
    の周波数領域表示を得る段階であって、該第２及び第３
    の周波数は該第１の周波数から該予め定められた量だけ
    実質的に等距離だけ離れており、 該第１のエネルギと第２及び第３のエネルギとの比較に
    基づいて第１の値を発生する段階と、 該予め定められた第１の閾値を越える該第１の値に基づ
    いて、該少なくとも１つのトーンが有効であるかどうか
    を決定する段階からなることを特徴とする方法。
  3. 【請求項３】 請求項１に記載の方法において、該予め
    定められた量が該第１の周波数の０．５％から５．０％
    の範囲内であることを特徴とする方法。
  4. 【請求項４】 請求項３に記載の方法において、該予め
    定められた量が該第１の周波数の１．０％から３．０％
    の範囲内であることを特徴とする方法。
  5. 【請求項５】 第１の周波数を有する少なくとも１つの
    トーン検出を確認する装置において、 該トーンを表すサンプルフレームの線形予測符号化（Ｌ
    ＰＣ）パラメータを計算する手段（１２）と、 該計算手段に結合されて、該ＬＰＣパラメータに基づい
    て時間に対する該サンプルフレームのエネルギを表す関
    数を発生する手段（２８、３０）と、 該第１の周波数における該関数の第１のフーリエ変換を
    実行して、該第１の周波数における該関数の該第１のエ
    ネルギの周波数領域表示を得る手段（３８）と、 第２の周波数における該関数の第２のフーリエ変換を実
    行して、該第１の周波数から予め定められた量だけ離れ
    た第２の周波数における該関数の該第２のエネルギの周
    波数領域表示を得る手段（３８）と、 該第１と第２のエネルギの比較に基づいて第１の値を発
    生する手段（４０、４２）と、 該第１の値が予め定められた第１の閾値を越えたときに
    該少なくとも１つのトーンを有効であると決定する手段
    （４４、４６、４８、３４）とからなることを特徴とす
    る装置。
  6. 【請求項６】 請求項５に記載の装置において更に、 第３の周波数における該関数の第３のフーリエ変換を実
    行して、第３の周波数における該関数の第３のエネルギ
    の周波数領域表示を得る手段（３８、４０、４２）であ
    って、該第２及び第３の周波数は該第１の周波数から予
    め定められた量だけ実質的に等間隔で離れている周波数
    領域表示を得る手段と、 該第１のエネルギと該第２及び第３のエネルギとの比較
    に基づいて、第１の値を発生する手段（４０、４２）か
    らなることを特徴とする装置。
  7. 【請求項７】 請求項５に記載の装置において、該予め
    定められた量が該第１の周波数の０．５％から５．０％
    の範囲内であることを特徴とする装置。
  8. 【請求項８】 請求項７に記載の装置において、該予め
    定められた量が該第１の周波数の１．０％から３．０％
    の範囲内であることを特徴とする装置。
JP7161326A 1994-06-28 1995-06-28 トーン検出確認方法 Pending JPH0819008A (ja)

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