CN1300154A - 用于检测电话系统中的双音调告警信号的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于检测能够至少进行摘机模式操作的电话系统中的双音调告警信号的设备,所述设备包括用于每个音调的处理信道。每个处理信道包括用于提取所感兴趣的音调并衰减另一个音调的分频带滤波器;用于将所述分频带滤波器的输出的振幅与一个门限值进行比较的比较器;以及用于产生适应于所述分频带滤波器的输出的振幅的所述门限值以便抑制语音和音乐干扰的自适应门限发生器。所述设备提供了改进的防话音断路和防通话中断功能。

Description

用于检测电话系统中的双音 调告警信号的方法和装置
本发明涉及电话领域，尤其涉及在主叫用户ID系统中检测双音调告警信号的方法和设备。
主叫用户ID是世界上的电话运营商所提供的一组服务的类名，其中用FSK(频移键控)调制将关于主叫方的信息传送给被叫方。在由加拿大和美国电话运营商提供的呼叫等待上的主叫方身份传送和呼叫等待优质服务(CWD)(Calling Waiting Deluxe)中，信号由中央局发送以便通知已经从事于已建立的呼叫的近端CPE(用户前提设备)。在北美，这种信号叫作CAS(CPE告警信号)。
CAS是用于摘机主叫用户ID信令的双音调信号。在欧洲，称为DT-AS(双音调告警信号)的类似的信号被用在摘机中，在某些网络中还用在挂机主叫用户ID信号。
在摘机信令中在语音、噪音或音乐存在时必须检测到CAS。因为在呼叫的整个持续期间CPE必须能检测到CAS，所以摘机信令CAS检测还必须足够强以便从语音、噪音或音乐中检测出来。
挂机和摘机主叫用户ID信令协议在Bellcore GR-30-CORE,SR-TSV-002476中的CPE需求中有规定。在摘机协议中，中央局在发射CAS前静音远端。当近端CPE检测到CAS，它将话机静音并且检查是否存在并行的摘机CPE。如果没有并行的摘机CPE，近端CPE通过将预定义的DTMF数字的ACK信号发送回中央局来确认CAS接收。当中心局接收到ACK信号，它用FSK发射主叫方信息给近端CPE，然后把信息显示给用户。
因为CPE已经在一个已建立的呼叫中，当从中央局发送CAS时，近端用户(接收主叫身份信息的一端)可能正在通话。因此，CAS必须在有语音、噪音或音乐存在时能被检测到。未能检测出CAS和未能在一个确定间隔内回复ACK被称为“通话中断”(talkdown)。因为呼叫信息不能被传送并且用户将不能接收到他们所支付的服务级别，所以“通话中断”是不期望发生的。此时用户有可能错过一次重要的呼入。
因为CAS可以在已建立的呼叫期间的任何时间被发射，所以CAS检测必须足够精确才可以从远端或近端的语音、噪音或音乐信号中检测出CAS。错误检测后面跟随着ACK被称为话音断路。因为近端CPE发送多余的ACK信号并且近端CPE在等待FSK信号时保持静音，所以话音断路是令人烦恼的。
SR-TSV-002476中规定了CAS检测的性能需求，包括话音断路和通话中断预防需求。CAS的特征是：
低音调2130Hz+/-0.5％
高音调2750Hz+/-0.5％
信号电平(每音调)-14到-32dBm(相对于600欧姆)
音调之间的信号电平差(双绞线)-6到+6dB
持续时间75到85毫秒
抑制信号电平(每音调)低于-45dBm
在GR-30-CORE摘机协议中规定，如果存在一个并行的摘机CPE，则近端CPE不能发送ACK信号。这项规定在Bellcore与TIA(电信工业协会)合作开发的叫做MEI(多路扩展交互工作法)的协议进行了修改。如果所有摘机CPE与MEI协议兼容，则MEI允许CPE到ACK。MEI协议在TIA/EIA-777标准中有描述。
在欧洲，摘机信令中的DT-AS特征与CAS很相似，不同的是小信号电平差(-9.78至-32.78dBm)以及没有抑制电平要求。而挂机信令的DT-AS特征在信号电平(-1.78至-37.78dBm)和持续时间(90至110毫秒)上与CAS有很大的不同，并且它也没有抑制电平要求。这在ETSI(欧洲电信标准化组织)的ETS300 778-1和ETS300 778-2中有规定。类似于CIDCW的服务被提供。
FX602数据表和美国专利5649002中描述了一种方法，其中，判定本地话路信号被抑制时CAS检测信息在预定时间是否保持在预定条件内。当CAS检测信息在预定时间保持在预定条件内时，输出一个有效信号。通过忽略由来自本地话机的信号引起的检测，从而使错误检测达到最小。这一方法不被提倡，因为所采用的话音检测静音给近端和远端用户造成不便。
美国专利5519774中公开了一种可分别检测每个音调的双信道设备。每个信道包括用于将一个音调附近的信令能量与话音调带的选定加权防护频带部分中的能量进行比较的装置。根据这个比较，确定是否存在一个音调。从音调检测相符形成的脉冲信号由定时电路来确定双音调告警信号实际上是否存在，或者由双音调导致的语音能量是否被错误检测(话音断路)。对该脉冲信号的特征进行分析，以判断告警信号是否存在。如果这些特征的参数落入指定范围，则检测到告警信号，其中这一范围是根据从先前检测到的告警信号确定的这些信号特征的参数不断更新的。但是，如果目前的潜在告警信号的信号特征参数与先前确定的话音断路信号的参数相匹配，则即使这些参数落在否则会检测到告警信号的范围内，也认为是话音断路。
因为后置限幅滤波器严格的-3dB要求，这一设备采用模拟手段难以实现。采用DSP来实现是昂贵的，因为严格的后置限幅滤波器会需要长字长。并且，后置限幅滤波器-3dB的频率几乎不足以对在SR-TSV-002476要求的+/-0.5％峰值频率的音调进行检测，这没有给制造偏差和部件容差留出余地。
依据本发明，提供了一种用于检测能够进行摘机模式操作的电话系统中的双音调告警信号的设备，所述设备包括用于每个音调的处理信道，每个处理信道包括用于提取所感兴趣的音调并衰减另一个音调的分频带滤波器；用于将所述分频带滤波器的输出的振幅与一个门限进行比较的比较器；以及，用于产生适应于所述分频带滤波器的输出的振幅的所述门限以使得比较器抑制该音调的语音和音乐干扰的自适应门限发生器。
双音调告警信号例如为CAS信号或DT-AS信号。
设备可以在‘摘机模式’和‘挂机模式’操作之间选择。摘机模式在防“通话中断”和防“话音断路”上都是最优的，而挂机模式只对于更好地防“通话中断”是最优的。
当本发明的CPE处于摘机状态中时，摘机模式可以用在摘机信令CAS检测中。当一个并行CPE是摘机而该CPE处于挂机状态、例如MEI下时，挂机模式可以用在摘机信令CAS检测中。下面进一步解释挂机模式只需防“通话中断”的原因。
MEI引入了ACK发送器和备用ACK发送器的概念。在一次呼叫的基础上，ACK发送器是首先为该呼叫摘机的CPE。即使它在线路处于摘机状态时返回挂机，它也保持其状态。如果一个类型3CPE声明其ACK发送器的状态，则该ACK发送器必须放弃。
备用ACK发送器是最后以ACK响应CAS并成功地接收FSK数据的CPE。它在各次通话间保持其状态，但当另一CPE成功地完成CAS-ACK-FSK序列时它必须放弃其备用ACK发送器状态。
因此，兼容MEI的CPE在其自身挂机而线路摘机时必须能检测到CAS。在大多数CPE设计中，为了在CPE挂机时能检测到CAS，信号必须来自TIP/RING接头，因为(到电话混合电路或语音IC的接收对的)4线端连接不工作或4-线端信号电平被严重衰减。
当CPE挂机(而线路摘机)时，由于MEI CAS-ACK协议，其CAS检测器只需防止“通话中断”。出于本发明的目的，当检测到CAS时，在MEI中：
根据在Tip/Ring上的测量，在CAS结束之后不早于25ms和不晚于60ms的时间内，每个摘机CPE必须进行到挂机状态。在检测到线路高状态(当线路没有由任何CPE端按时的线路电压)之后，ACK发送器(当CAS到来时可能挂机)进入摘机状态。ACK发送器允许线路在高状态维持至少5ms但不多于8ms。如果转为挂机后在100ms内没有检测到线路高状态，则所有以前摘机的CPE应当返回摘机状态。
在一个CAS事件之后，备用ACK发送器(CAS到来时可能挂机)监视线路，使线路高状态最少保持15ms。一旦这个条件被检测到，备用ACK发送器立刻变为ACK发送器，在线路状态变高后20ms内进入摘机状态，完成CAS-ACK握手过程，并在剩下通话过程中保持为ACK发送器。该情况可能出现在指定ACK发送器不是MEI兼容的情况下。
不是指定的ACK发送器或备用ACK发送器但在CAS时处于摘机的兼容MEI的CPE必须监控线路至少维持30ms的线路高状态。一旦这一条件被检测到，该CPE立刻变为ACK发送器，在线路状态变高后35ms内进入摘机状态，完成CAS-ACK握手过程，并在整个通话过程中保持为ACK发送器。该情况可能出现在指定ACK发送器不是MEI兼容的情况下。
进入摘机状态后，ACK发送器在线路高电压转换的上升沿之后30ms～40ms间开始发送ACK信号。挂机CPE(ACK发送器或备用ACK发送器)的CAS检测器不需防“话音断路”，因为在CAS被检测到之后，CPE必须监控线路的线路高状态，这只会在摘机CPE也检测CAS时才发生。但是，挂机CPE的CAS检测器必须是防“通话中断”的。否则即使摘机CPE检测到CAS它也会漏掉CAS。挂机模式也用于检测ETSI挂机信令DT-AS。
本发明还提供了一种用于在能够至少进行摘机模式操作的电话系统中检测双音调告警信号的方法，所述方法包括对于每个音调的如下步骤：提取所感兴趣的音调，衰减另一音调；以及，将每个所提取的音调的电平与适应于所述分频带滤波器的输出的振幅的门限进行比较，以便抑制语音和音乐干扰。
下面，通过举例对本发明进行详细说明。在附图中：
图1是CAS输入结构的方框图；
图2是依据本发明原理的CAS检测器的方框图；
图3显示了前置滤波器的频率响应；
图4显示了级联前置滤波器和2750hz分频带滤波器的频率响应；
图5显示了级联前置滤波器和2130hz分频带滤波器的频率响应；
图6显示了2750Hz后置限幅滤波器的频率响应；
图7显示了2130Hz后置限幅滤波器的频率响应；
图8是振幅比较器的电路图；
图9是CAS检测器的定时部分的方框图；
图10是定时电路的详细方框图；
图11是定时电路的详细方框图；以及
图12是定时电路的详细方框图。
下面参考图1，图1显示了在单片主叫用户ID接收器中使用的典型输入结构。在常规的设计中，对于MEI应用，当CPE挂机而线路摘机时，选择来自TIP/RING前端放大器2的信号。当CPE摘机时，为了利用由电话混合电路/语音集成电路提供的近端话音衰减，选择来自电话混合电路/语音IC前端放大器4的信号。
为了利用更好的挂机模式抗“通话中断”性能，对于挂机模式CAS检测，通常将CAS检测器100的输入选择为来自TIP/RING前端放大器2。而在摘机模式下，在一个实施例中，输入来自于TIP/RING前端放大器2或电话混合电路/语音IC前端放大器4；在另一个实施例中，输入来自于电话混合电路/语音IC前端放大器4。
图2显示了CAS检测器100的方框图。在一个模拟实现中，CAS检测器输入信号一般来自于图1电路的输出。在一个DSP实现中，输入信号是图1电路的输出经过模数变换器变换的数字信号。输出“CAS检测状态”是表示是否检测到CAS的逻辑信号。逻辑信号“检测模式控制”将检测器置于“摘机”或“挂机”模式。
输入信号由前置滤波器102进行处理。前置滤波器102是带通滤波器，在高音调(2750Hz)和低音调(2130Hz)频率具有相同的增益。如图3所示，在高音调频率和低音调频率之间的频率被放大。高、低音调频率之间的频带中的增大增益提供了抗话音和音乐干扰性能。为了产生干扰，话音或音乐必须包含分别在高、低音调频率或其附近的7次和9次谐波。话音或音乐的另一种可能是包含在这些频率或其附近的10次和13次谐波。其他谐波也可以，例如17次和22次谐波。前置滤波器在7次和9次谐波清况下放大8次谐波，在10次和13次谐波情况下放大11次和12次谐波，依此类推，以使得被放大的谐波干扰那些在低音调和高音调频率的谐波，以防止干扰。
前置滤波器102的输出由两个信道104和106进行处理。一个信道提供对高音调的检测，另一个信道提供对低音调的检测。这两个信道在结构上是等效的。
在每一个信道中，分频带滤波器108提取感兴趣的音调而衰减另一音调。分频带滤波器只对另一音调提供有限衰减，如图4和图5中级联前置滤波器102和分频带滤波器108的增益频率响应所示。其目的是改进话音断路。合法CAS信号在两音调之间具有一个有限信号电平差。而话音和音乐则不然。通过对另一音调进行有限衰减，干扰CAS但在CAS频率上有大的信号电平差的话音和音乐在分频带滤波器输出上具有比合法CAS更大的残余。
分频带滤波器输出由自适应门限限幅器110处理，自适应门限限幅器110由自适应门限发生器112、单位增益反相放大器126、多路选择器128和比较器130构成。
对于本领域普通技术人员来说，自适应门限发生器112可以采用多种方式实现。图2中的构造可以用于显示其工作原理。
自适应门限发生器112在摘机模式和挂机模式的操作不同。摘机模式下，自适应门限发生器112产生适应于分频带滤波器108的输出的振幅的门限值。分频带滤波器输出经整流器114进行整流。开关116闭合，使得整流器输出经放大器118放大SF(SF=比例系数)倍，再通过加法器120与最小门限发生器124产生的恒定直流电平(minVth)相加，然后经低通滤波器122滤波。放大器118和低通滤波器122可以是单个电路的一部分，该电路也可以包括加法器120。
整流器114可以是全波或半波整流器。整流器也可以是极性转换或无极性转换的。这些选择根据实现方便进行。这里用无极性转换整流器来说明其工作原理。如果是全波整流，正信号原样通过，负信号关于信号地电平翻转。如果是半波整流，正信号原样通过，而整流器将负信号钳位至信号地电平。如果是全波整流，对于振幅A的输入正弦波，整流器输出将包含2A/π的直流分量。如果是半波整流，则整流器输出直流分量振幅是A/π，放大器118需要将增益放大全波整流时的2倍。低通滤波器将整流器114输出的交流分量全部滤除。
来自最小门限发生器124的最小门限(minVth)为恒定直流信号，故实际上不需要被低通滤波。如图2中对其进行处理是缘于经济上划算：对于自整流器114起的路径，可以将放大器118、加法器120和低通滤波器122实现为增益为SF的求和低通滤波器。
对于在分频带滤波器108输出的振幅为A正弦波，自适应门限发生器112输出为(2A*SF/π)+minVth。对于高电平的分频带滤波器输出(2A*SF/π＞＞minVth)，自适应门限值主要取决于正弦波振幅A。对于低电平的分频带滤波器输出，自适应门限值主要取决于最小门限发生器124设置的恒定minVth。音调抑制电平是当正弦波振幅A等于自适应门限A=minVth/(1-2*FS/π)时的电平。例如，如果SF=0.55，则对于大的A，自适应门限是0.3501A；对于小的A，如果SF=0.55，minVth=8.70mV，A=27.5mV，自适应门限是18.3mV或0.666A；如果SF=0.55，minVth=8.7mV，则抑制电平为13.39mV。
将低通滤波器-3dB频率设置得非常低(几十Hz)，这样，自适应门限值就能跟上分频带滤波器输出的平均振幅的变化。低-3dB频率提供话音断路保护：一般语音具有变化的振幅，其中，瞬时振幅可能会低于这个平均值，而合法CAS则具有相对稳定的且总是大于门限值的振幅。因此，如果瞬时振幅低于平均值，则该信号可能不是一个音调。
最小门限发生器124的最小门限是根据计算机对语音信号进行的模拟而选择的，使低电平语音被抑制而不至造成话音断路。
挂机模式下，自适应门限发生器112中的开关116断开，放大器118的输入被切换到信号地电平。低通滤波器122输出为来自最小门限发生器124的时间恒定直流minVth。通过改变到一个固定门限，在CAS检测器工作在挂机模式时提高防通话中断性能。
作为一个选择，挂机模式中，可以将来自最小门限发生器124的最小门限改变为与摘机模式下所用的不同，来增大对于最小电平欧洲DT-AS检测的电平容限。
现在详述自适应门限限幅器110的工作原理。如图2所示，自适应门限发生器112输出相对于信号地电平为正信号。为便于描述，将其称为正门限。单位增益反相放大器126将正门限相对于信号低电平反转以产生一个称为负门限的电压。为了切换比较器130，在分频带滤波器108输出中的信号振幅必须大于自适应门限值。
当比较器130输出为逻辑0，选择多路选择器128的‘0’端输入，并将正门限加到比较器‘-’端。为了将比较器输出从逻辑0变为1，分频带滤波器108输出值必须跃变到高于正门限。比较器130输出变为逻辑1，将在多路选择器128的‘1’输入的负门限加到比较器‘-’端。为了将比较器输出从逻辑1变回0，分频带滤波器108输出必须跃变到低于负门限。在模拟实现中，逻辑1对应正电源电压，逻辑0对应负电源电压。因此，对于由分频带滤波器108提取出的、其振幅大于自适应门限的正弦波，自适应门限限幅器110输出信号为方波，其周期与正弦波的相同。
对于自适应门限发生器112输出为负电平的实施，多路选择器128的‘1’和‘0’端输入应该被反转，自适应门限限幅器110如所述进行操作。
峰峰值为A的方波的傅立叶分量对于奇数n为Cn=2A/(nπ)，对于偶数n为0。若对方波进行滤波以便将除基波(即n=1)之外的所有分量滤除，其结果是振幅为2A/π的正弦波。另外，如果滤波器是0dB峰值增益的高Q带通滤波器，则只有在峰值增益频率的方波会产生振幅为2A/π的正弦波。在偏离频率的方波将被带通滤波器衰减。根据带通滤波器输出的信号振幅，可以断定输入方波的频率是否在特定范围内。这些功能是通过电平移位器132、后置滤波器134和振幅比较器136提供的。
后置滤波器134为高Q带通滤波器，其峰值增益(0dB)在信道的工作频率。图6、图7显示了后置滤波器在两信道上的增益频率响应。
电平移位器132将自适应门限限幅器110的逻辑输出调整到适合后置限幅滤波器134的电压电平。在模拟实施中，逻辑1对应正电源电压，逻辑0对应负电源电压。信号地电平为正负电源电压的中间值。为便于讨论，将Vdd定义为正负电源之间的电压差。因为信号地电平为中间值，后置限幅滤波器输出的最大允许信号振幅为0.5Vdd。如果自适应门限限幅器110的输出直接加到具有0dB增益峰值的后置限幅滤波器134，在增益峰值频率处，正弦波振幅为2Vdd/π=0.6366Vdd，超出最大允许振幅。
在这个实施中，电平移位器132将自适应门限限幅器110输出逻辑1转变为正电源，将逻辑0转变为信号地电平。也即，电平移位器输出峰峰值为0.5Vdd。在增益峰值频率，后置限幅滤波器输出的正弦波振幅为Vdd/π=0.3183Vdd，小于后置限幅滤波器输出的最大允许振幅。
对于本领域普通技术人员来说，振幅比较器136可以采用多种方法来实现。图8给出了一种例示性实施方式。对于足够振幅的周期性输入信号，比较器产生一个方波输出。否则，输出保持在它所跃变到的最后状态。振幅比较器由比较器200、反相器202、204、206和电阻R1208、R2210以及信号地212构成。在比较器200输出逻辑状态之后，反相器206输出逻辑状态，为逻辑1或0。反相器206输出电压的逻辑1或0分别是正电源电压和负电源电压。即，以信号地212为参考，对于逻辑1反相器206输出为0.5Vdd，对于逻辑0为-0.5Vdd。
电阻208和210(R1和R2)用来设定改变比较器200输出所需的输入信号振幅。当比较器200输出为逻辑1时，比较门限值相对于信号地为R2/(R1+R2)*0.5Vdd。为了将比较器输出变成逻辑0，输入信号必须跃变到大于该比较门限值。当比较器输出为逻辑0时，比较门限值相对于信号地为-R2/(R1+R2)*0.5Vdd。为了将比较器输出变成逻辑1，输入信号必须跃变到小于该比较门限值。
在这个实施中，设置比率R2/(R1+R2)的值，以使得在后置限幅滤波器134的输入上的、频率在后置限幅滤波器频率响应的较低-3dB频率和较高-3dB频率之间的方波将在振幅比较器136输出产生相同周期的方波：R1 208为11个单位，R2 210为9个单位。门限值为低于0.3183Vdd 3dB的0.225Vdd。
在图9的数字电路原理图中显示了定时部分300。它包含‘hmono’302模块、‘lmono’303模块、两个‘guardtime’304模块和一些逻辑门，图10、图11、图12分别给出了其详细显示。图11所示为可重触发单稳态。在LPL边沿产生一个36个时钟长的LEST。为了保持LEST为高，必以小于36个时钟分隔连续的零交叉。在图12中对于EST脉冲宽度＞NGP，STD=1；对于EST脉冲宽度＞NGP并＜=NMAX,SINGRANGE=1。信号HPL对应于2750Hz信道上的振幅比较器136输出。信号LPL对应于2130Hz信道上振幅比较器136输出信号。工作时，将输入信号DTEST和CASRESET置为逻辑0，输入信号TESTIN1、TESTIN3断开不接。ONHOOKTMG为逻辑1时选择挂机模式操作，为逻辑0时选择摘机模式操作。CK75为每秒74574周期的时钟信号。在开关电容或DSP实现中，CK75与图2中的开关电容或数字滤波器同步。
信号DETECTB是定时部分300的输出。它保持31个CK75周期的低电平，以表明已经检测到CAS。CK75周期的数目DETECTB为低是系统设计的选择，对于CAS检测器的操作是不重要的。其余输出信号HEST、HIRNGAGE，HSTD、EST、LEST、LIRANGE、LSTD、STD用于制造测试或为中间信号。
在下面的说明中，逻辑1即指1或高电平，逻辑0即指0或低电平。
振幅比较器136输出是周期与所提取音调的周期相同的方波。图10中详细显示的‘hmono’302电路执行一个保持故障功能，以使得只要在高音调振幅比较器136输出HPL有方波输出，‘hmono’输出HEST就为高。因此HEST为高的持续时间是高音调的‘on’持续时间。‘lmono’303电路对于低音调执行类似功能，输出是LEST。LEST为高的持续时间是低音调的‘on’持续时间。
摘机模式下，自适应门限发生器112中的自适应门限还可以减少高低电平信号之间的HEST(或LEST)‘on’时间的差值。该减少的偏差提高防通话中断性能。
如图10所示，‘hmono’302用作一个可重触发单稳态多频振荡器。它如图所示，在HPL边沿产生一个28个时钟长的HEST。为了保持HEST为高，必须将连续0交叉分为小于28个时钟。由采样HPL信号从低到高或从高到低的跃变所触发。一旦被触发，输出HEST变高。只要它在预定间隔内被重新触发，HEST保持为高。从上一次被触发之后(即，音调停止被检测)，超过间隔时间后，HEST返回为低。对于所检测的音调，每一音调周期内有两次跃变。将重新触发间隔选择为比高音调周期稍大一点。‘lmono’303(如图11所示)以相同方式工作，只是重新触发间隔比低音调周期稍大一点。可重触发单稳态多频振荡器的作用是将方波输入转变为脉冲信号，其脉冲宽度对应于候选音调的持续时间。
一旦检测到一个音调，‘on’持续时间必须满足一个最小要求。摘机模式下，‘on’持续时间还必须满足一最大要求。这些功能由图12中的‘guardtimke’304来实现，guardtimke’304用于判别候选音调持续时间是否在一指定范围内。单独地处理每个信道。在图12中，在音调‘on’指示信号(图12中的信号EST)持续为高的时间超过一最小持续时间之后，信号STD变为高电平。之后，只要EST为高，STD保持为高。当停止检测该音调时，EST变低使STD变低。在STD下降沿，将判断on持续时间是否在最小(64ms)和最大(98ms)之间的状态存储为信号SINRANGE。
图9中的逻辑门构成CAS检测判决电路。它工作在由信号ONHOOKTMG选择的“挂机”和“摘机”模式。输出DETECTB持续31个CK75周期的低电平表示检测到CAS。
在摘机模式下，有效检测的判决准则是：
1)音调的‘on’持续时间必须覆盖大于或等于64ms。
2)每个音调的‘on’持续时间必须大于或等于64ms和小于或等于98ms。
如果图9中的STD变高(STD=HSTD&LSTD)，则满足第一条准则。不需检测STD0到1的跃变，而当STD从1变为0时，设置一个标志位(信号WAIT)。如果设置了该标志，则在HSTD和LSTD都变低后(即，在两者中的后一个变低后)，如果也满足第二准则，则认为检测到CAS。
摘机模式判决逻辑由以下每CK 75个周期执行一次的伪代码实现。定义信号
STD=HSTD&LSTD(逻辑与)
HorLTD=HSTD｜LSTD(逻辑或)
STDFALL=～STD&STD lastif(STDFALL=1)and(HorLSTD=0)(即HSTD与LSTD同时从1返回0)
if(HSINRANGE=1)and(LSINRANGE=1)，检测到CAS
(判断是否满足第二准则)if(STDFALL=1)and(HorLSTD=1)(即HSTD和LSTD不是同时从1返回0)
WAIT=1(设置WAIT标志)if(WAIT=1)AND(HorLSTD)=0)(即WAIT由从1到0的STD设置，且HSTD和LS都变为0)
if(HSINRANGE=1)and(LSINRANGE=1)，检测到CAS
(判断是否满足第二准则)if(HorLSTD=0)
WAIT=0(清除WAIT标志)STD last=STD有效检测只有一个准则：音调的‘on’持续时间必须覆盖大于或等于64ms。
挂机模式下，当图9中的信号STD从高到低时，检测到CAS。
所述电路采用自适应门限限幅器110中的自适应门限和定时部分300中的摘机模式定时来允许最优化摘机模式CAS检测的防话音断路和防通话中断性能。
采用自适应门限限幅器110中的恒定直流门限和定时部分300中的挂机模式定时来为挂机模式CAS检测的更好的防“通话中断”性能优化所述电路。
为了改进话音断路性能，前置滤波器102对2130Hz～2750Hz间的信号进行放大。分频带滤波器108只对另一音调进行有限衰减。
在摘机模式下，为了改进话音断路性能，自适应门限限幅器110抑制振幅低于平均振幅的信号。
摘机模式下，当话音电平为高时，自适应门限发生器112根据话音电平平均值设置门限，以增加高电平语音下的防“话音断路”性能，并当话音电平较低时，自适应门限发生器112根据预设最小门限来设置门限，以增加低电平时的防“话音断路”性能。
摘机模式下，自适应门限发生器112中的自适应门限还减少高低电平CAS之间的HEST(和LEST)‘on’时间的差值。减小的偏差改善防“通话中断”性能。
作为一个选择，挂机模式下，来自最小门限发生器124的最小门限也可以变为与摘机模式中所用的不同，以便提高用于最小电平欧洲DT-AS检测的电平容限。

Claims (35)

1．一种用于检测能够至少进行摘机模式操作的电话系统中的双音调告警信号的设备，所述设备包括用于每个音调的处理信道，每个处理信道包括：
用于提取所感兴趣的音调并衰减另一个音调的分频带滤波器；
用于将所述分频带滤波器的输出的振幅与一个门限值进行比较的比较器；以及
用于产生适应于所述分频带滤波器的输出的振幅的所述门限值以使得比较器抑制所述音调的语音和音乐干扰的自适应门限发生器。
2．如权利要求1所述的设备，其中，所述自适应门限发生器能跟上分频带滤波器输出的平均振幅的变化。
3．如权利要求1或2所述的设备，还包括一个最小门限发生器，用于为所述比较器提供最小门限，对于低振幅，所述自适应门限主要依据所述最小门限。
4．如权利要求3所述的设备，其中，所述最小门限是一恒定直流门限。
5．如权利要求1至4中任何一个所述的设备，其中，所述自适应门限发生器包括整流器、比例系数放大器、低通滤波器、反相放大器和多路选择器。
6．如权利要求5所述的设备，其中，所述自适应门限发生器还包括一个加法放大器，用于将所述自适应门限与固定的最小门限相加。
7．如权利要求3所述的设备，其响应于一个模式控制信号，其中，所述自适应门限发生器为挂机模式操作产生一个固定门限。
8．如权利要求7所述的设备，其中，所述挂机模式中的固定门限与提供摘机模式下的所述最小门限的固定门限不同。
9．如权利要求7所述的设备，当连接到Tip/Ring前端放大器时适于在挂机模式下工作，当连接到混合电路前端放大器时适于在摘机模式下工作。
10．如权利要求7所述的设备，当连接到Tip/Ring或混合电路前端放大器时适于在摘机模式下工作。
11．如权利要求7所述的设备，当连接到Tip/Ring前端放大器时适于在挂机模式或摘机模式下工作，当连接到混合电路前端放大器时适于在摘机模式下工作。
12．如权利要求1至11中的任何一个所述的设备，还包括一个定时电路，用于确定在每个处理信道中检测到的音调的on时间，并将其与预定定时准则进行比较，用于识别一个有效告警信号。
13．如权利要求12所述的设备，其中，当每个音调的on持续时间大于或等于一预定最小值并小于或等于一预定最大值、并且所检测音调覆盖大于或等于所述最小值的时间时，所述定时电路识别出摘机模式下的一个有效告警信号。
14．如权利要求12所述的设备，其中，当每个音调的on持续时间大于或等于一预定最小值并且所检测音调覆盖大于或等于所述最小值的时间时，所述定时电路识别出挂机模式下的一个有效告警信号。
15．如权利要求13或14所述的设备，其中，所述定时电路包括一对用于产生对应于方波信号的持续时间的脉冲信号的可重触发单稳态多频振荡器以及用于判定所检测音调的持续时间是否落入一预定范围的保护时间电路。
16．如权利要求1至15中的任一个所述的设备，其中，每个处理信道还包括一个用于判决分频带滤波器的输出的信号频率是否落入一个目标范围的电路。
17．如权利要求17所述的设备，其中，所述电路包括振幅比较器、电平移位器和后置限幅滤波器。
18．如权利要求18所述的设备，其中，所述后置限幅滤波器是高Q带通滤波器，其峰值增益在处理信道的额定频率。
19．如权利要求1至19中任何一个所述的设备，还包括一个对所检测到的音调之间的频率的振幅进行放大的前置滤波器。
20．如权利要求20所述的设备，其中，所述前置滤波器对于两个所述处理信道是共用的。
21．如权利要求1至21中任何一个所述的设备，其中，所述自适应门限限幅器抑制其瞬时振幅落至低于由平均振幅设置的门限的信号。
22．一种用于检测能够至少进行摘机模式操作的电话系统中的双音调告警信号的设备，包括：
用于对所要检测的音调之间的频率进行放大的前置滤波器；
用于每个音调的处理信道，每个处理信道包括一个用于提取感兴趣的音调并衰减另一音调的分频带滤波器，一个用于将所述分频带滤波器的输出与一个门限值进行比较的比较器，以及，一个产生适应于所述分频带滤波器的输出的振幅的所述门限值的自适应门限发生器；以及
用于判定所检测音调是否满足预定时间准则的定时电路。
23．如权利要求23所述的设备，其中，每个处理信道还包括一个用于判决分频带滤波器的输出的信号频率是否落入一个目标范围的电路。
24．如权利要求23所述的设备，其中，所述电路包括振幅比较器、电平移位器和后置限幅滤波器。
25．一种用于在能够至少进行摘机模式操作的电话系统中检测双音调告警信号的方法，所述方法包括如下步骤：
对于每个音调，提取所感兴趣的音调，衰减另一音调；以及
将每个所提取的音调的振幅与适应于所述分频带滤波器的输出的振幅的门限值进行比较，以便抑制语音和音乐干扰。
26．如权利要求26所述的方法，其中，所述门限值适应于所提取音调的平均振幅，并抑制其瞬时振幅低于所述门限的信号。
27．如权利要求26所述的方法，其中，对于挂机模式操作，所述门限为一固定最小门限。
28．如权利要求26所述的方法，其中，所述最小门限是恒定直流信号。
29．如权利要求29所述的方法，其中，在挂机和摘机模式操作下，所述最小门限不同。
30．如权利要求26所述的方法，当连接到Tip/Ring前端放大器时工作在挂机模式下，当连接到混合电路前端放大器时工作在摘机模式下。
31．如权利要求26所述的方法，当连接到Tip/Ring或混合电路前端放大器时工作在摘机模式下。
32．如权利要求26所述的方法，当连接到Tip/Ring前端放大器时工作在挂机模式或摘机模式下，当连接到混合电路前端放大器时工作在摘机模式下。
33．如权利要求26所述的方法，其中，确定每个所检测到的音调的持续时间，并将其与预定定时准则进行比较，以识别一个有效告警信号。
34．如权利要求34所述的方法，其中，当每个音调的on持续时间大于或等于一预定最小值并小于或等于一预定最大值、并且所检测音调覆盖大于或等于预定最小值的时间时，识别出摘机模式下的一个有效告警信号。
35．如权利要求34所述的方法，其中，当每个音调的on持续时间大于或等于一预定最小值并且所检测音调覆盖大于或等于预定最小值的时间时，识别出挂机模式下的一个有效告警信号。
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