JP2010045465A - 電話通信システム、多周波信号受信方法、およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】従来よりも２倍のレシーバを設定することが可能な電話通信システムを提供すること。
【解決手段】多周波信号（５０）を受信する機能を有する電話通信システム（１０）は、多周波信号を、当該多周波信号をサンプリングするのに必要なサンプリング周波数の２倍以上のサンプリング周波数で量子化して、量子化されたデータ（６０）を出力する量子化デバイス（２０）と、量子化されたデータを、多周波信号の最大周波数より高いカットオフ周波数でローパスフィルタリングして、ローパスフィルタリングされたデータ（７０）を出力するローパスフィルタ（３０）と、ローパスフィルタリングされたデータに対して、交互に、奇数番号レシーバ処理および偶数番号レシーバ処理を実行する多周波信号レシーバ（４０）と、を有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電話通信システムにてＤＳＰ（ディジタル・シグナル・プロセッサ）によりGoertzelアルゴリズムを用いた多周波信号レシーバを構築した場合に、そのレシーバ数を増加させるための方法に関する。

この技術分野において周知のように、多周波信号（選択信号）には、ＤＴＭＦ（dual tone multi-frequency）信号とＭＦ（multi-frequency code）信号とがある。ＤＴＭＦ信号は、音声周波数帯域の二つの周波数（低群周波数と高群周波数）を組み合わせた信号である。低群周波数は、６９７Ｈｚ、７７０Ｈｚ、８５２Ｈｚおよび９４１Ｈｚから成る。高群周波数は、１２０９Ｈｚ、１３６６Ｈｚ、１４７７Ｈｚおよび１４７７Ｈｚから成る。一方、ＭＦ信号は、７００Ｈｚ、９００Ｈｚ、１１００Ｈｚ、１３００Ｈｚ、１５００Ｈｚ、１７００Ｈｚの６周波のうち、２周波の組合わせによるパルスで選択数字を構成している。したがって、ＤＴＭＦ信号及びＭＦ信号の最大周波数は、それぞれ、１６３３Ｈｚ及び１７００Ｈｚである。

本明細書中では、ＤＴＭＦ信号とＭＦ信号を、多周波信号と総称することにする。すなわち、多周波信号は、ＤＴＭＦ信号および／またはＭＦ信号である。

このような多周波信号を受信する多周波信号受信器（レシーバ）では、Goertzelアルゴリズムを用いた方法で、各規定周波数に関するＤＦＴ（離散フーリエ変換）を行い、各周波数成分の強度を検出している。ここで、Goertzelアルゴリズムとは、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）アルゴリズムと同様にＤＦＴを行うアルゴリズムであり、限られた数の周波数成分のみを検出する場合に有利なアルゴリズムである（例えば、特許文献１参照）。

電話通信システム内においては、多周波信号レシーバ数を増やすことが必要である。しかしながら、レシーブ処理を行うＤＳＰ（ディジタル・シグナル・プロセッサ）のスペックを上げることはコスト的に困難である。

本発明に関連する先行技術文献は種々知られている。例えば、特開平２−６９０９３号公報（特許文献２）は、通話路パスを周期的に接続換えすることにより、１台の多周波信号受信装置で、同時に複数個の加入者端末からの多周波信号を受信可能とした技術的思想を開示している。

特公平６−６６９８０号公報（特許文献３）は、入力信号を８ｋＨｚでサンプリングしてディジタル信号に変換するＡＤＣ（アナログ・ディジタル・コンバータ）と、０から２ｋＨｚまでの範囲の周波数帯域幅を有する低域フィルタ（ＬＰＦ）と、を含む多重周波数受信装置を開示している。この特許文献３では、低域フィルタの出力信号を、第１及び第２のヒルベルト変換器型フィルタに送る前に４ｋＨｚの周波数で再びサンプリングしている。第１のヒルベルト変換器型フィルタは、低周波数グループ（６９７Ｈｚ、７７０Ｈｚ、８５２Ｈｚおよび９４１Ｈｚ）の信号の同相成分および直交成分を発生する。第２のヒルベルト変換器型フィルタは、高周波数グループ（１２０９Ｈｚ、１３３６Ｈｚ、１４７７Ｈｚおよび１６３３Ｈｚ）の信号の同相成分および直交成分を発生する。第１の極座標コンバータは、第１のヒルベルト変換器型フィルタの出力信号を処理して、カルテシアン座標を極座標に変換する。第２の極座標コンバータは、第２のヒルベルト変換器型フィルタの出力信号を処理して、カルテシアン座標を極座標に変換する。

特開２０００−３２４５１９号公報（段落［０００８］） 特開平２−６９０９３号公報 特公平６−６６９８０号公報（第１図、第２図）

特許文献２は、ＤＴＭＦ信号（多周波信号）のオン／オフ時間のタイミングを認識した上で、オフ時間を他のＤＴＭＦ信号（多周波信号）検出処理に使用する時分割を開示しているに過ぎない。

特許文献３に開示されたトーン検出器は、電話機システムにおけるサンプリング周波数８ｋＨｚを用いている。特許文献３においては、同サンプリング間隔で検出器に入力されたデータは、時分割無しにサンプルデータとして使用されている。

したがって、本発明の解決課題は、従来よりも２倍のレシーバを設定することが可能な電話通信システムを提供することにある。

本発明の第１の態様によれば、多周波信号を受信する機能を有する電話通信システムにおいて、多周波信号を、当該多周波信号をサンプリングするのに必要なサンプリング周波数の２倍以上のサンプリング周波数で量子化して、量子化されたデータを出力する量子化手段と、量子化されたデータを、多周波信号の最大周波数より高いカットオフ周波数でローパスフィルタリングして、ローパスフィルタリングされたデータを出力するローパスフィルタと、ローパスフィルタリングされたデータに対して、交互に、奇数番号レシーバ処理および偶数番号レシーバ処理を実行する多周波信号レシーバと、を有する電話通信システムが得られる。

本発明の第２の態様によれば、多周波信号を受信する方法において、多周波信号を、当該多周波信号をサンプリングするのに必要なサンプリング周波数の２倍以上のサンプリング周波数で量子化して、量子化されたデータを出力するステップと、量子化されたデータを、多周波信号の最大周波数より高いカットオフ周波数でローパスフィルタリングして、ローパスフィルタリングされたデータを出力するステップと、ローパスフィルタリングされたデータに対して、交互に、奇数番号レシーバ処理および偶数番号レシーバ処理を実行するステップと、を有する多周波信号受信方法が得られる。

本発明は、信号データを交互に受信しているので、レシーバ数を実質的に従来の２倍にすることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

最初に、本発明の原理について説明する。前述したように、ＤＴＭＦ信号及びＭＦ信号の最大周波数は、それぞれ、１６３３Ｈｚ及び１７００Ｈｚである。そのため、音声データ量子化に必要なサンプリング周波数は４ｋＨｚ以上を満たせば良い。また、電話通信システムにおける音声データ量子化のサンプリング周波数は８ｋＨｚである。この２点より、多周波信号レシーバ処理時にＤＳＰが受信する信号データは一つ置きで可能となり、交互にレシーバ処理を実行することにより、２倍のレシーバを設定することが可能となる。

図１を参照して、本発明の一実施の形態に係る電話通信システム１０について説明する。図１は電話通信システム１０の概略図である。図示の電話通信システム１０は、多周波信号レシーバ機能を有する電話通信システムである。

図示の電話通信システム１０は、８ｋＨｚ以上サンプリング周波数による量子化デバイス２０と、２ｋＨｚローパスフィルタ３０と、多周波信号レシーバ４０とを有する。図示の例では、２ｋＨｚローパスフィルタ３０及び多周波信号レシーバ４０の各々は、ＤＳＰ（ディジタル・シグナル・プロセッサ）で実現されている。

多周波信号５０は、電話通信システム１０に音声データとして供給される。量子化デバイス２０は、電話システムにおける最低サンプリング周波数８ｋＨｚ以上のサンプリング周波数で多周波信号５０を量子化するデバイスである。量子化されたデータ６０は、８ｋＨｚ以上のサンプリング周波数による量子化デバイス２０で量子化されたＰＣＭデータである。すなわち、量子化デバイス２０は、多周波信号５０を、当該多周波信号５０をサンプリングするのに必要なサンプリング周波数の２倍以上のサンプリング周波数で量子化して、量子化されたデータ６０を出力する量子化手段である。

２ｋＨｚローパスフィルタ３０は、２ｋＨｚをカットオフ周波数とするローパスフィルタである。すなわち、２ｋＨｚローパスフィルタ３０は、多周波信号の最大周波数より高いカットオフ周波数を持つ。２ｋＨｚローパスフィルタリングされたデータ７０は、２ｋＨｚローパスフィルタ３０によりフィルタリングされた、多周波信号レシーバ４０への入力データである。換言すれば、２ｋＨｚローパスフィルタ３０は、量子化されたデータ６０を、多周波信号５０の最大周波数より高いカットオフ周波数でローパスフィルタリングして、ローパスフィルタリングされたデータ７０を出力するローパスフィルタである。

多周波信号レシーバ４０は、２ｋＨｚローパスフィルタリングされたデータ７０を後述するように処理することにより、多周波信号レシーブを実行するデバイスである。

図２は、多周波信号レシーバ７０における、８ｋＨｚサンプリング周期８０毎の多周波信号レシーブ処理を時系列で表したタイムチャートである。

以下、図１及び図２を参照して、電話通信システム１０の動作について説明する。

多周波信号５０が電話通信システム１０に供給されると、多周波信号５０は、８ｋＨｚ以上サンプリング周波数による量子化デバイス２０により、量子化されたデータ６０になる。量子化されたデータ６０は、２ｋＨｚローパスフィルタ３０によりフィルタリングされ、多周波信号の最大周波数超域成分を減衰させた、２ｋＨｚローパスフィルタリングされたデータ７０となる。２ｋＨｚローパスフィルタリングされたデータ７０は多周波信号レシーバ４０に供給される。

８ｋＨｚ以上のサンプリング周波数の場合、多周波信号レシーバ４０には８ｋＨｚサンプリング周期８０毎に２ｋＨｚローパスフィルタリングされたデータ７０が供給される。多周波信号５０の最大周波数は、ＤＴＭＦ信号の場合、１６３３Ｈｚ、ＭＦ信号の場合、１７００Ｈｚであるため、４ｋＨｚ以上のサンプリング周波数により解析が可能となる。

多周波信号レシーバ４０は、８ｋＨｚ以上サンプリング周期８０にて並列に同時受信処理可能なレシーバを２つにグループ化することにより、同時実行可能なレシーバ数を倍増させること可能とする。２つのグループ化は、例として、図２において、奇数番号レシーバ処理９０、偶数番号レシーバ処理１００を示している。

とにかく、多周波信号レシーバ４０は、ローパスフィルタリングされたデータ７０に対して、交互に、奇数番号レシーバ処理９０および偶数番号レシーバ処理１００を実行する。

図３は、図１に示した多周波信号レシーバ４０の概要を示す図である。２ｋＨｚローパスフィルタリングされたデータ７０は、多周波信号レシーバ４０に入力されると、番号化される（ステップ１２０）。次に、多周波信号レシーバ４０は、番号化されたデータ１３０に対して、データ番号の最下位ビットの判別を行う（ステップ１４０）。最下位ビットが“０”ならば、多周波信号レシーバ４０は偶数番号レシーバ処理１００を行う。最下位ビットが“１”ならば、多周波信号レシーバ４０は奇数番号レシーバ処理９０を行う。

このようにして、多周波信号レシーバ４０は、図２に示すような処理を実現する。本発明は、上記特許文献２とは異なり、多周波信号のオン／オフ時間タイミングの認識に拘わらず、２倍の多周波信号検出処理を時分割する方法である。また、本発明では、上記特許文献３とは異なり、同サンプリング間隔にて多周波レシーバ４０に入力されたデータを時間的に２分割し使用することにより、多周波信号レシーバ４０のレシーバ数の増加を実現している。

上記本発明の第１の態様に係る電話通信システムにおいて、上記多周波信号レシーバ４０は、ローパスフィルタリングされたデータを番号化して、番号化されたデータを出力する番号化処理手段と、番号化されたデータに対してデータ番号の最下位ビットの判別を行う最下位ビット判別手段と、最下位ビットが“０”ならば、番号化されたデータに対して偶数番号レシーバ処理を実行させる手段と、最下位ビットが“１”ならば、番号化されたデータに対して奇数番号レシーバ処理を実行させる手段と、を有してよい。

上記本発明の第２の態様に係る多周波信号受信方法において、上記レシーバ処理を実行するステップは、ローパスフィルタリングされたデータを番号化して、番号化されたデータを出力するステップと、番号化されたデータに対してデータ番号の最下位ビットの判別を行うステップと、最下位ビットが“０”ならば、番号化されたデータに対して偶数番号レシーバ処理を実行させるステップと、最下位ビットが“１”ならば、番号化されたデータに対して奇数番号レシーバ処理を実行させるステップと、を有してよい。

なお、８ｋＨｚローパスフィルタ３０と多周波信号レシーバ４０とを、記憶部（ＲＯＭやＲＡＭ）に格納されたプログラムに従って実行させても良いし、多周波信号レシーバ４０のみを、記憶部（ＲＯＭやＲＡＭ）に格納されたプログラムに従って実行させても良い。

以上、本発明について好ましい実施例について説明してきたが、本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の趣旨（主題）を逸脱しない範囲内で種々の変形・変更が可能なのは勿論である。例えば、本発明は、８ｋＨｚ以上のサンプリング周波数を有するシステムに対して応用可能である。

本発明の一実施の形態に係る電話通信システムの概略図である。 図１に示した電話通信システムの多周波信号レシーバにおける、８ｋＨｚサンプリング周期毎の多周波信号レシーブ処理を時系列で表したタイムチャートである。 図１に示した多周波信号レシーバの概要を示す図である。

符号の説明

１０ 電話通信システム
２０ ８ｋＨｚ以上サンプリング周波数による量子化デバイス
３０ ２ｋＨｚローパスフィルタ
４０ 多周波信号レシーバ
５０ 多周波信号
６０ 量子化されたデータ
７０ ２ｋＨｚローパスフィルタリングされたデータ
８０ ８ｋＨｚ以上サンプリング周期
９０ 奇数番号レシーバ処理
１００ 偶数番号レシーバ処理
１２０ 番号化処理
１４０ データ番号の最下位ビットの判定処理

Claims (8)

1. 多周波信号を受信する機能を有する電話通信システムにおいて、
   前記多周波信号を、当該多周波信号をサンプリングするのに必要なサンプリング周波数の２倍以上のサンプリング周波数で量子化して、量子化されたデータを出力する量子化手段と、
   前記量子化されたデータを、前記多周波信号の最大周波数より高いカットオフ周波数でローパスフィルタリングして、ローパスフィルタリングされたデータを出力するローパスフィルタと、
   前記ローパスフィルタリングされたデータに対して、交互に、奇数番号レシーバ処理および偶数番号レシーバ処理を実行する多周波信号レシーバと、
   を有する電話通信システム。
2. 前記多周波信号レシーバは、
   前記ローパスフィルタリングされたデータを番号化して、番号化されたデータを出力する番号化処理手段と、
   前記番号化されたデータに対してデータ番号の最下位ビットの判別を行う最下位ビット判別手段と、
   前記最下位ビットが“０”ならば、前記番号化されたデータに対して前記偶数番号レシーバ処理を実行させる手段と、
   前記最下位ビットが“１”ならば、前記番号化されたデータに対して前記奇数番号レシーバ処理を実行させる手段と、
   を有する、請求項１に記載の電話通信システム。
3. 多周波信号を受信する方法において、
   前記多周波信号を、当該多周波信号をサンプリングするのに必要なサンプリング周波数の２倍以上のサンプリング周波数で量子化して、量子化されたデータを出力するステップと、
   前記量子化されたデータを、前記多周波信号の最大周波数より高いカットオフ周波数でローパスフィルタリングして、ローパスフィルタリングされたデータを出力するステップと、
   前記ローパスフィルタリングされたデータに対して、交互に、奇数番号レシーバ処理および偶数番号レシーバ処理を実行するステップと、
   を有する多周波信号受信方法。
4. 前記レシーバ処理を実行するステップは、
   前記ローパスフィルタリングされたデータを番号化して、番号化されたデータを出力するステップと、
   前記番号化されたデータに対してデータ番号の最下位ビットの判別を行うステップと、
   前記最下位ビットが“０”ならば、前記番号化されたデータに対して前記偶数番号レシーバ処理を実行させるステップと、
   前記最下位ビットが“１”ならば、前記番号化されたデータに対して前記奇数番号レシーバ処理を実行させるステップと、
   を有する、請求項３に記載の多周波信号受信方法。
5. 多周波信号を受信する機能を有する電話通信システムであって、前記多周波信号を、当該多周波信号をサンプリングするのに必要なサンプリング周波数の２倍以上のサンプリング周波数で量子化して、量子化されたデータを出力する量子化手段を備えた前記電話通信システムに、
   前記量子化されたデータを、前記多周波信号の最大周波数より高いカットオフ周波数でローパスフィルタリングして、ローパスフィルタリングされたデータを出力する手順と、
   前記ローパスフィルタリングされたデータに対して、交互に、奇数番号レシーバ処理および偶数番号レシーバ処理を実行する手順と、
   を実行させるためのプログラム。
6. 前記レシーバ処理を実行する手順は、
   前記ローパスフィルタリングされたデータを番号化して、番号化されたデータを出力する手順と、
   前記番号化されたデータに対してデータ番号の最下位ビットの判別を行う手順と、
   前記最下位ビットが“０”ならば、前記番号化されたデータに対して前記偶数番号レシーバ処理を実行させる手順と、
   前記最下位ビットが“１”ならば、前記番号化されたデータに対して前記奇数番号レシーバ処理を実行させる手順と、
   を有する、請求項５に記載のプログラム。
7. 多周波信号を受信する機能を有する電話通信システムであって、前記多周波信号を、当該多周波信号をサンプリングするのに必要なサンプリング周波数の２倍以上のサンプリング周波数で量子化して、量子化されたデータを出力する量子化手段と、前記量子化されたデータを、前記多周波信号の最大周波数より高いカットオフ周波数でローパスフィルタリングして、ローパスフィルタリングされたデータを出力するローパスフィルタと、を備えた前記電話通信システムに、
   前記ローパスフィルタリングされたデータに対して、交互に、奇数番号レシーバ処理および偶数番号レシーバ処理を実行する手順を実行させるためのプログラム。
8. 前記レシーバ処理を実行する手順は、
   前記ローパスフィルタリングされたデータを番号化して、番号化されたデータを出力する手順と、
   前記番号化されたデータに対してデータ番号の最下位ビットの判別を行う手順と、
   前記最下位ビットが“０”ならば、前記番号化されたデータに対して前記偶数番号レシーバ処理を実行させる手順と、
   前記最下位ビットが“１”ならば、前記番号化されたデータに対して前記奇数番号レシーバ処理を実行させる手順と、
   を有する、請求項７に記載のプログラム。

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