JP2597817B2

JP2597817B2 - 音声信号検出方法

Info

Publication number: JP2597817B2
Application number: JP6057516A
Authority: JP
Inventors: クロード・シサロ; ジェラール・リヒター
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1993-04-29
Filing date: 1994-03-28
Publication date: 1997-04-09
Anticipated expiration: 2012-04-09
Also published as: EP0622964B1; DE69331732T2; EP0622964A1; DE69331732D1; JPH07321912A; US5619565A; US5533118A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電話通信分野における音
声信号の検出方法に係り、更に詳細に説明すれば、電話
回線を介して伝送される音声信号を、呼の現在の状態を
知らせるために、中央局と発呼者との間で授受される種
々の呼−進行トーン信号（call-progress tones）から
識別するための方法に係る。なお、明細書の記載を簡潔
にするため、以下では、かかる「呼−進行トーン信号」
を単に「トーン信号」と表記する。この「トーン信号」
は、当該技術分野では周知の発信音、呼び出し音、話中
音、警報音、リオーダ接続音、等を含んでいる。

【０００２】

【従来の技術】最近になって、簡単なファックス装置か
ら複雑な音声処理アプリケーション・システムに至るま
での、多種多様な機器を共通の専用交換電話ネットワー
クに接続することが多くなったから、電話通信分野の技
術者にとっては、音声信号を検出することが重要な問題
となってきた。

【０００３】米国特許第５０７０５２６号には、受信信
号のディジタル表示を分析して、トーン信号を検出する
ためのシステムが開示されている。これらのトーン信号
が周期的であるのとは対照的に、音声信号は、音声周波
数帯内で実質的にランダムな周波数を有する。このシス
テムでは、電話回線を介して伝送されるアナログ形式の
通信信号をディジタル形式に変換してコンピュータのメ
モリ内に格納するとともに、かかるディジタル表示の諸
セグメントを分析することにより、この通信信号が所定
の間隔で反復する処の一様な周波数成分を有するか否か
を決定するようになっている。

【０００４】音声信号を検出するという問題は、電話回
線の一方の側にある１つのシステムから他方の側にいる
被呼者へ音声メッセージを伝送する処の、音声サーバ・
アプリケーションにおいて特に重要となる。このような
システムでは、発呼者に応じた２つのタイプの呼を見出
すことができる。第１のタイプの呼は、「入接続呼」と
呼ばれ、例えば、通信販売アプリケーションの場合に
は、音声サーバ・アプリケーションの電話番号をダイヤ
ルした発呼者によって開始されるような電話通信につい
てこれが当てはまる。これとは逆に、一層複雑なシステ
ムでは、機械を用いて、個人の電話加入者を呼び出すの
に必要なダイヤル操作を行った後、音声メッセージを送
り出すことができる。かかる第２のタイプの呼は、「出
接続呼」と呼ばれている。例えば、図１の航空座席予約
サービス・アプリケーションの場合を考えてみる。航空
座席予約サービスを提供する音声サーバ１０１は、専用
交換電話ネットワーク１０２に接続されているから、個
々の電話器１０３に接続することができる。ここで、特
定の航空便がキャンセルされたものと仮定すると、その
航空便の座席を予約した全ての搭乗予定者に対し、キャ
ンセルが生じたことを通知するのが望ましい。従って、
音声サーバ１０１は、その航空便の全ての搭乗予定者の
電話番号をダイヤルすることによって一連の電話通信の
呼を開始し、種々の呼−進行手順を管理し、電話回線の
他方の側に搭乗予定者がいるか否かを確認するととも
に、キャンセルが生じたことをその搭乗予定者に通知す
る音声メッセージを送り出さなければならない。かかる
電話通信の呼が成功しなかった場合には、音声サーバ１
０１は、後の時点で再度これを試みることになろう。

【０００５】トーン信号として、種々の制御及び呼状態
情報が現用されているから、電話システム内では複数の
トーン信号が用いられることが多い。

【０００６】また、音声サーバ・アプリケーションが国
際的な規模で用いられる傾向にあることを考慮すると、
かかるシステムは、世界中に存在する多数の呼−進行手
順に対応する能力を有することが必要である。従って、
かかるシステムは、世界中に存在する種々の専用交換電
話ネットワーク内で現用されている多数のトーン信号を
処理し且つこれを認識しなければならない。電話ネット
ワークを通して伝送される種々のトーン信号（即ち、各
国において周波数が異なっている発信音、呼び出し音、
話中音、警報音、リオーダ接続音、等）を正確に識別す
るには、高いレベルの識別能力が必要である。

【０００７】例えば、発信音について見ると、フランス
国内の発信音が４４０Ｈｚの周波数を有するのに対し、
イタリア国内の発信音は特別の韻律（cadence ）を有す
る４２５Ｈｚのトーン信号で構成されており、アメリカ
合衆国内の発信音は３５０Ｈｚと４４０Ｈｚの周波数を
有する信号を組み合わせることによって作られる連続的
なトーン信号となっている。

【０００８】また、最近のファクシミリ・システム又は
音声サーバ・アプリケーションは、２周波（ Dual Tone
Multi-Frequency：ＤＴＭＦ）トーン信号を用いて、呼
を完成することができる。この２周波トーン信号は、電
話機の押しボタンが押されたときに、４つの高群周波数
と、４つの低群周波数との１６個の組み合わせのうち１
つを選択することによって作られるものである。

【０００９】一般に、電話システムでは、それぞれのト
ーン信号の決定及び音声信号の検出は、複雑な高速フー
リエ変換（ＦＦＴ）を用いてこれを行うか、又は検出す
べき所望の周波数に合致するように調節されたディジタ
ル・バンドパス・フィルタを用いてこれを行う。前者の
システムは、大量のディジタル信号処理（以下「ＤＳ
Ｐ」と略記）資源を必要とし、後者のシステムは、種々
の国で現用されている広範な周波数範囲のトーン信号に
合致するように簡単に調節することができない。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従って、電話通信分野
では、種々の国で現用されているトーン信号を検出する
だけでなく、大量のＤＳＰ資源を必要としない処の、簡
単な音声信号検出方法が要請されている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明が解決すべき問題
は、受信信号内の少なくとも１つのトーン信号を正確に
検出することができるだけでなく、広範囲の周波数に合
致するように調節可能な、呼−進行メカニズム用の簡単
な音声信号検出方法を提供することである。

【００１２】この問題を解決するため、本発明の音声信
号検出方法は、単一周波トーン信号又は２周波トーン信
号が存在し得る電話信号における音声信号の存在を決定
するための音声信号検出方法であって、次のステップか
ら成る。

【００１３】一のサンプリング・ウインドウの間に受信
される受信信号の最大値Ａmax と、受信信号のエネルギ
の測定値Ｅとを決定するステップ。

【００１４】次の比率ｒの値を計算するステップ。

【００１５】

【数７】

【００１６】比率ｒの値を「５．２」に等しく設定した
閾値と比較するとともに、受信信号のレベルを測定する
ステップ。

【００１７】比率ｒの値が前記閾値よりも大きく且つ受
信信号のレベルが「４３ｄｂｍ」よりも大きい場合にの
み、受信信号内の音声信号の存在を決定するステップ。

【００１８】本発明の他の側面では、比率ｒの値を
「３」に等しく設定した第１の閾値と比較するととも
に、比率ｒの値が第１の閾値よりも小さい場合は、受信
信号内の単一周波トーン信号の存在を決定し、２周波ト
ーン信号の処理動作を開始する。即ち、比率ｒの値が第
１の閾値よりも大きい場合は、比率ｒの値を「５．２」
に等しく設定した第２の閾値と比較するとともに、比率
ｒの値が第２の閾値よりも小さい場合は、受信信号内の
２周波トーン信号の存在を決定する。他方、比率ｒの値
が第２の閾値よりも大きい場合は、受信信号のレベルを
「４３ｄｂｍ」に等しく設定した第３の閾値と比較する
とともに、受信信号のレベルが第３の閾値よりも大きい
場合にのみ、受信信号内の音声信号の存在を決定して、
音声サーバ・アプリケーションにその旨の情報を与え
る。

【００１９】単一周波トーン信号又は２周波トーン信号
の周波数値は、次のステップを通して決定することが望
ましい。

【００２０】受信信号内に単一周波トーン信号又は２周
波トーン信号が存在するとの決定に応答して、２次（se
cond-order）又は４次（fourth-order）の自己回帰プロ
セスを適用して、受信信号の自己回帰パラメータの最初
の推定を行うステップ。

【００２１】自己回帰パラメータの最初の推定の結果に
応じて調節されたディジタル・バンドパス・フィルタを
用いてフィルタ動作を遂行することにより、受信信号内
に存在する雑音信号を部分的に除去するステップ。

【００２２】２次又は４次の自己回帰プロセスを再度適
用して、受信信号の自己回帰パラメータの最後の推定を
行うステップ。

【００２３】推定されたパラメータから単一周波トーン
信号又は２周波トーン信号の周波数値を計算するステッ
プ。

【００２４】本発明の実施例では、単一周波トーン信号
又は２周波トーン信号のどちらが受信信号内に存在する
かの決定は、次の比率ｒを計算することにより達成され
る。

【００２５】

【数８】

【００２６】この比率ｒは、単一周波トーン信号の場合
には２に等しく、２周波トーン信号の場合には４に等し
いから、この比率ｒの計算は、受信信号内に存在するト
ーン信号の数を決定するための簡便な方法を与える。

【００２７】２次の自己回帰プロセスのうち最初及び最
後の推定は、次のｚ伝達関数を有する予測関数に基づい
ている。この予測関数は、誤差信号を最小にする目的で
予測手段のパラメータを連続的に適応させる処の、「最
小２乗平均（Least Mean Square：ＬＭＳ）」アルゴリ
ズムに関連している。

【００２８】

【数９】

【００２９】本発明の実施例では、４次の自己回帰プロ
セスのうち最初及び最後の推定は、次のｚ伝達関数に基
づいている。この予測関数は、対応する「最小２乗平
均」アルゴリズムに関連している。

【００３０】

【数１０】

【００３１】ＤＳＰ資源を減少させるとともに、トーン
信号検出メカニズムの精度を向上させるために、２次の
自己回帰プロセスは、パラメータａ₂の値を常に１に設
定して遂行するのが好ましい。他方、４次の自己回帰プ
ロセスは、パラメータａ₃及びａ₄の値を、ａ₁及び１
にそれぞれ等しく設定することによって遂行するのが望
ましい。

【００３２】単一周波トーン信号を処理する場合のフィ
ルタ動作は、次のｚ伝達関数を有するディジタル・バン
ドパス・フィルタを用いて行うのが望ましい。

【００３３】

【数１１】

【００３４】２周波トーン信号を処理する場合のフィル
タ動作は、次のｚ伝達関数を有するディジタル・バンド
パス・フィルタを用いて行うのが望ましい。

【００３５】

【数１２】

【００３６】音声信号を検出し且つトーン信号の周波数
値を決定するのに、簡単なステップだけが必要となるに
過ぎないから、ＤＳＰ資源の量を制限することができ
る。

【００３７】本発明の実施例の説明から理解されるよう
に、本発明の方法は２周波トーン信号を処理するのに特
に有用であるから、音声サーバ・アプリケーション内で
用いるのに適している。

【００３８】

【実施例】本発明の実施例では、音声サーバ・アプリケ
ーションが、公知のＲＩＳＣ／６０００に相当するホス
ト・コンピュータ上で実行されるようになっている。本
発明の音声信号検出方法は、この音声サーバ・アプリケ
ーション内で処理される処の、トーン信号を検出するも
のである。このホスト・コンピュータは、銀行又は通信
販売アプリケーションのような特定の音声サーバ・アプ
リケーションに用いるのに適しており、主要なディジタ
ル・リンクを管理するための特定の電子カードを用い
て、幾つかのＴ１又はＥ１ディジタル・リンクを監視す
る。本発明のトーン信号検出方法及び呼−進行メカニズ
ムに有利に適用可能なＲＩＳＣ／６０００コンピュータ
用の公知の電子カードは、「ボイス・パック」９２９１
又は９２９５に関連する「音声サーバ・カード・アダプ
タ」として知られている。

【００３９】しかしながら、本発明は、前述の特定のホ
スト・コンピュータに限定されるものではなく、多数の
トーン信号が存在する状況において、受信信号内の音声
を検出しなければならないような任意の電話システム
や、音声サーバ・アプリケーションにも適用できること
を理解すべきである。前述の各カードは、音声サーバ・
アプリケーションが必要とする通信タスクを処理するた
めの、ＤＳＰ資源を備えている。これらの通信タスク
は、２周波トーン信号及び呼−進行を管理する通常の機
能に加えて、圧縮及び圧縮解除アルゴリズムや、音声認
識アルゴリズムや、エコー抑制動作等のタスクを含んで
いる。

【００４０】図２には、音声サーバ・アプリケーション
が必要とする諸ステップ、特に音声信号の検出及びトー
ン信号の処理を含む諸ステップが示されている。ステッ
プ１０では、電話回線を獲得するために、電話機がオフ
フック状態になる。ステップ２０では、発信音を検出す
るために、電話回線上の受信信号を分析する。この場
合、ダイヤル操作はステップ３０で行われる。ステップ
４０では、種々のトーン信号（例えば、呼び出し音、話
中音）を検出し、それと同時に、電話回線の他方の側に
いる被呼者が通話状態になったことを決定するために、
音声信号検出方法を遂行する。

【００４１】図３には、大量のＤＳＰ資源を必要とする
ことなく、音声信号の検出と、トーン信号の処理とを同
時に行うための諸ステップが示されている。スケーリン
グ・ステップ１５１は、通常のμ法則又はＡ法則の変換
に基づいており、Ｔ１又はＥ１ディジタル・リンクから
受信中の６４Ｋｂｐｓのディジタル信号について遂行さ
れる。この結果、８ＫＨｚの１２ビットＰＣＭサンプル
・ストリームが得られる。μ法則又はＡ法則の変換は、
当該技術分野では周知であるから、その説明を省略す
る。

【００４２】ステップ１５２では、サンプリング・ウイ
ンドウ内のｋ個のＰＣＭサンプルの集合について、受信
信号の最大値Ａmax を計算する。本発明の実施例では、
この計算は、２０ｍｓのサンプリング・ウインドウ内の
ｋ＝１６０個のＰＣＭサンプルの集合について、行うよ
うになっている。ステップ１５３では、ステップ１５２
の計算結果を用いて、受信信号のエネルギＥを計算す
る。この計算を行うために、ＤＳＰ資源は、これらのＰ
ＣＭサンプルの２乗平均値を計算する。ステップ１５４
では、次式に従って、比率ｒを計算する。但し、次式
中、Ａmax は受信信号の最大値であり、Ｅは受信信号の
エネルギの計算値である。

【００４３】

【数１３】

【００４４】次に、受信信号のタイプ、即ちその受信信
号が単一周波トーン信号及び２周波トーン信号のうち何
れを含んでいるかを決定するために、一連のテストを行
う。受信信号が単一周波トーン信号を含んでいる場合に
は、比率ｒの値が２に等しくなるのに対し、受信信号が
２周波トーン信号を含んでいる場合には、比率ｒの値は
４に等しくなる。ここで留意すべきは、比率ｒの値が、
それぞれのトーン信号の周波数値に依存しない、という
ことである。従って、ステップ１５５で、計算済みの比
率ｒの値が３よりも小さいことを決定すれば、このプロ
セスは、受信信号内に単一周波トーン信号が存在すると
決定した後、ステップ２０３に進み、そこで周波数値の
正確な計算を行う。このステップ２０３については、以
下で詳述する。

【００４５】他方、ステップ１５５で、比率ｒの値が３
よりも大きいことを決定すれば、ステップ１５６に進
み、そこで比率ｒの値が略５．２に等しい値よりも小さ
いか否かを決定するための補助テストを行う。もし、比
率ｒの値が５．２よりも小さければ、このプロセスは、
受信信号内に２周波トーン信号が存在することを決定し
た後、ステップ２０８に進み、そこで当該２周波トーン
信号の周波数値を計算する。他方、比率ｒの値が５．２
よりも大きければ、追加のステップ１５７で、受信信号
のレベルが少なくとも４３ｄｂｍに等しいか否かを決定
する。ステップ１５７の決定が肯定的である場合、この
プロセスは、受信信号内に或る音声信号が存在すると結
論し、その旨を表す情報を音声サーバ・アプリケーショ
ンに報告する。ステップ１５７の決定が否定的である場
合、このプロセスは、純粋な雑音信号が存在すると結論
して、次の処理動作を行わない。

【００４６】以下では、単一周波トーン信号及び２周波
トーン信号の検出に関連して、それぞれの周波数値を計
算するための諸ステップを説明する。容易に理解される
ように、これらのステップは少数であって、その大部分
（例えば、Ａmax 、Ｅ及び比率ｒを計算するためのステ
ップ）は、単一周波トーン信号又は２周波トーン信号の
周波数値を計算するためと、受信信号内の音声信号の存
在を決定するために用いられる。従って、音声信号の検
出及びトーン信号の周波数値を計算するための包括的な
プロセスは、大量のＤＳＰ資源を必要とせずに、これを
遂行することができる。

【００４７】受信信号内の単一周波トーン信号を検出す
る場合、このプロセスは、ステップ２０３に進み、そこ
で受信信号の自己回帰パラメータの最初の推定を行う。
この推定は、図４の自己回帰モデルを基礎とする２次の
自己回帰（Auto Regressive：ＡＲ）プロセスによって
遂行される。

【００４８】図４に示されているように、ＡＲ予測ブロ
ック３０２は、推定値を与える。この推定値は、次のｚ
伝達関数によって特徴付けられる。

【００４９】

【数１４】

【００５０】減算手段３０４は、推定値ｘテイルド（文
字ｘの上に記号〜を付されている）と、受信信号ｘとの
間の誤差を計算する。最小２乗平均（ＬＭＳ）アルゴリ
ズム・ブロック３０６は、受信信号ｘ及び誤差値を受け
取り、この誤差値が最小になるように、パラメータａ₁
の値を連続的に適応させる。受信信号が、正弦波のトー
ン信号であると想定しているので、パラメータａ₂は、
１に等しいと見なされる。かくて、このＡＲプロセス
は、１に等しいパラメータａ₂を用いて、連続的に行わ
れるようになっている。このようにすると、ＡＲアルゴ
リズムについて必要な処理資源を実質的に最小限に留め
ることができるだけでなく、パラメータａ₁についての
計算の精度を向上させることができる。

【００５１】ＬＭＳアルゴリズム・ブロック３０６の式
は、次の通りである。

【００５２】

【数１５】

【００５３】本発明の実施例では、βの値が次式のよう
に計算される場合に、特に良好な結果が得られる。但
し、次式中、β₀は定数であり、Ｅは受信信号のエネル
ギの計算値（前出）である。

【００５４】

【数１６】

【００５５】図３を参照するに、ステップ２０３は、受
信信号の自己回帰パラメータａ₁の最初の推定値を発生
する（前出）。ステップ２０４では、このプロセスは、
ステップ２０３において決定したトーン信号の周波数近
傍にその特性を調節された、ディジタル・バンドパス・
フィルタを用いてフィルタ動作を行う。ステップ２０４
のフィルタ動作は、検出されたトーン信号の近傍に存在
する雑音信号の殆どの部分を除去するように、その特性
を調節された１次のディジタル・・バンドパス・フィル
タに基づいている。本発明の実施例では、１次のディジ
タル・バンドパス・フィルタは、次式のｚ伝達関数に基
づいている。

【００５６】

【数１７】

【００５７】但し、前式中、μはこのフィルタの選択度
を特徴付けるパラメータである。このパラメータは、高
いレベルの選択度を与えるように、１に近い値を有する
のが望ましい。本発明の実施例では、μは一定の値０．
９２に等しくなるように設定されている。

【００５８】このフィルタは、雑音に対する当該アルゴ
リズム全体の許容度を実質的に改善し、この結果、信号
対雑音比が低い信号であっても、これを処理することを
可能にする。

【００５９】ステップ２０５では、自己回帰パラメータ
の最後の推定を行う。これを行うため、以下で詳述する
図４のＡＲプロセスに従って、フィルタ済みの信号を処
理する。次のステップ２０６では、次式に従って周波数
値を計算する。但し、次式中、Δt はサンプリング・ウ
インドウに対応する。

【００６０】

【数１８】

【００６１】次に、このプロセスは、韻律処理ステップ
２０７に進み、そこでトーン信号の値及び持続時間を、
ホスト・プロセッサ上で実行中のアプリケーション・プ
ログラムに報告する。

【００６２】前述のように、ステップ１５６のテスト結
果として、受信信号内に２周波トーン信号が存在するこ
とを決定した場合、このプロセスは、ステップ２０８に
進み、そこで４次のＡＲプロセスを遂行する。前述と同
様に、この新しいＡＲプロセスは、図４の自己回帰モデ
ルを基礎とするが、この場合のＡＲ予測ブロック３０２
は、次のｚ伝達関数を有する４次の予測手段から構成さ
れる。

【００６３】

【数１９】

【００６４】但し、前式中、ａ₁〜ａ₄は、受信信号の
自己回帰モデル化に用いられる４つのパラメータであ
る。前述と同様に、２周波トーン信号が純粋な正弦波で
あると想定しているから、パラメータａ₃及びａ₄の値
は、パラメータａ₁及び１にそれぞれ等しくなるように
設定されている。このように設定すると、ＡＲアルゴリ
ズムの計算が容易になるだけでなく、周波数値の計算の
精度が向上することになる。

【００６５】ステップ２０８のＡＲプロセスにおいて、
ＬＭＳアルゴリズム・ブロック３０６は、次式によって
特徴付けられる。

【００６６】

【数２０】

【００６７】ステップ２０８のＡＲプロセスが完了する
と、前記４個のパラメータの決定から評価可能な２つの
周波数と合致するように調節される処の、ディジタル・
バンドパス・フィルタを用いて、２周波トーン信号のフ
ィルタ動作を行う。前述と同様に、この２周波トーン信
号のフィルタ動作は、次式に従った２つの１次バンドパ
ス・ディジタル・フィルタの組み合わせに基づいてい
る。但し、次式中、μはこのフィルタの選択度のパラメ
ータ特性である。

【００６８】

【数２１】

【００６９】ステップ２１０では、ステップ２０５につ
いて既に説明したような、ＡＲパラメータの最後の推定
を行う。最終的に、ステップ２１１では、２周波トーン
信号の２つの正確な周波数値を、次式に従って計算する
ことができる。

【００７０】

【数２２】

【００７１】この計算を行った後、ステップ２０７で
は、ホスト・コンピュータ上で実行中の汎用アプリケー
ション・プログラムが処理するために、これらの２つの
周波数値を韻律処理ルーチンへ報告することができる。

【００７２】また、２周波トーン信号のそれぞれのエネ
ルギを計算するため、先ずステップ２１２では、当該技
術分野では周知の次式に従って、自己相関関数Ｒｘｘ
（１）及びＲｘｘ（２）を計算する。

【００７３】

【数２３】

【００７４】ステップ２１３では、２周波トーン信号の
それぞれのエネルギの所望の推定値Ｐ１及びＰ２を計算
するために、次式を計算する。

【００７５】

【数２４】

【００７６】次に、Ｐ１及びＰ２の計算値を、韻律処理
ステップ２０７に送る。このようにして、２周波トーン
信号のそれぞれのエネルギの推定値が得られると、実際
のトーン信号が存在する場合の期間と存在しない場合の
期間とを容易に識別することができるから、ステップ２
０７の韻律処理動作を改善することができる。

【００７７】図５には、受信信号内にあるｎ個の異なる
トーン信号を検出するための、本発明に従ったＡＲプロ
セスが示されている。このＡＲプロセスは、次式に基づ
くＡＲ予測ブロック４０２を用いて行われる。

【００７８】

【数２５】

【００７９】前述と同様に、自己回帰パラメータａ
₁は、次式の全体的な関係に従って推定誤差を最小限に
留めるように、このパラメータを連続的に更新する処
の、ＬＭＳアルゴリズム・ブロック４０６によって決定
される。

【００８０】

【数２６】

【００８１】かくて、この周波数は、次式の根を調べる
ことによって決定される。

【００８２】

【数２７】

【００８３】各トーン信号のエネルギは、次式に従って
計算される。その後、この計算結果は、検証のために韻
律処理ステップ２０７に報告される。

【００８４】

【数２８】

【００８５】図６及び図７には、受信信号内の２つのト
ーン信号が互いに接近して配置されている場合におい
て、ＦＦＴを用いた通常の音声信号検出方法と、本発明
の音声信号検出方法とが、これらのトーン信号をどの程
度まで識別できるかということがそれぞれ示されてい
る。図７から明らかなように、本発明の音声信号検出方
法は、大量のＤＳＰ資源を必要としないにも拘わらず、
受信信号内の互いに接近して配置された２つのトーン信
号を明瞭に識別することができる。

【００８６】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、大量の
ＤＳＰ資源を必要とすることなく、世界中の種々の国に
存在するであろうトーン信号を確実に且つ明瞭に検出す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の音声信号検出方法を適用可能な音声サ
ーバ・アプリケーションを示すブロック図である。

【図２】音声信号の検出と、トーン信号の検出との間の
時間的な関係を説明するための流れ図である。

【図３】本発明の音声信号検出方法のステップを示す流
れ図である。

【図４】受信信号の自己回帰モデルの原理を説明するブ
ロック図である。

【図５】ｎ個の異なるトーン信号を用いる場合の自己回
帰アルゴリズムの原理を説明するブロック図である。

【図６】受信信号内の２つのトーン信号が互いに接近し
て配置されている場合において、ＦＦＴを用いた通常の
音声信号検出方法の識別能力を説明するための信号波形
図である。

【図７】受信信号内の２つのトーン信号が互いに接近し
て配置されている場合において、本発明の音声信号検出
方法の識別能力を説明するための信号波形図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平１−116600（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−300299（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−124958（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】単一周波トーン信号又は２周波トーン信号
が存在し得る電話信号における音声信号の存在を決定す
るための音声信号検出方法において、一のサンプリング・ウインドウの間に受信される受信信
号の最大値Ａmax と、当該受信信号のエネルギの測定値
Ｅとを決定するステップと、次の比率ｒの値を計算するステップと、【数１】前記比率ｒの値を「５．２」に等しく設定された閾値と
比較するとともに、前記受信信号のレベルを測定するス
テップと、前記比率ｒの値が前記閾値よりも大きく且つ前記受信信
号のレベルが「４３ｄｂｍ」よりも大きい場合にのみ、
前記受信信号内の音声信号の存在を決定するステップとから成る、前記音声信号検出方法。
【請求項２】単一周波トーン信号又は２周波トーン信号
が存在し得る電話信号における音声信号の存在を決定す
るための音声信号検出方法において、一のサンプリング・ウインドウの間に受信される受信信
号の最大値Ａmax と、当該受信信号のエネルギの測定値
Ｅとを決定するステップと、次の比率ｒの値を計算するステップと、【数２】前記比率ｒの値を「３」に等しく設定された第１の閾値
と比較するとともに、前記比率ｒの値が前記第１の閾値
よりも小さい場合は、前記受信信号内の単一周波トーン
信号の存在を決定するステップと、前記比率ｒの値が前記第１の閾値よりも大きい場合は、
前記比率ｒの値を「５．２」に等しく設定された第２の
閾値と比較するとともに、前記比率ｒの値が前記第２の
閾値よりも小さい場合には、前記受信信号内の２周波ト
ーン信号の存在を決定するステップと、前記比率ｒの値が前記第２の閾値よりも大きい場合は、
前記受信信号のレベルを「４３ｄｂｍ」に等しく設定さ
れた第３の閾値と比較するとともに、前記受信信号のレ
ベルが前記第３の閾値よりも大きい場合にのみ、前記受
信信号内の音声信号の存在を決定するステップとを含むことを特徴とする、前記音声信号検出方法。
【請求項３】前記受信信号内に単一周波トーン信号が存
在するとの前記決定に応答して、２次の自己回帰プロセスを適用して、前記受信信号の自
己回帰パラメータの最初の推定を行うステップ（２０
３）と、前記自己回帰パラメータの前記最初の推定の結果に応じ
て調節されたディジタル・バンドパス・フィルタを用い
てフィルタ動作を遂行することにより、前記受信信号内
に存在する雑音信号を部分的に除去するステップ（２０
４）と、２次の自己回帰プロセスを再度適用して、前記受信信号
の自己回帰パラメータの最後の推定を行うステップ（２
０５）と、前記推定されたパラメータから前記単一周波トーン信号
の周波数値を計算するステップ（２０６）とを含むことを特徴とする、請求項２記載の音声信号検出
方法。
【請求項４】前記受信信号内に２周波トーン信号が存在
するとの前記決定に応答して、４次の自己回帰プロセスを適用して、前記受信信号の自
己回帰パラメータの最初の推定を行うステップ（２０
８）と、前記自己回帰パラメータの前記最初の推定の結果に応じ
て調節されたディジタル・バンドパス・フィルタを用い
てフィルタ動作を遂行することにより、前記受信信号内
に存在する雑音信号を部分的に除去するステップ（２０
９）と、４次の自己回帰プロセスを再度適用して、前記受信信号
の自己回帰パラメータの最後の推定を行うステップ（２
１０）と、前記推定されたパラメータの値から前記２周波トーン信
号の２つの周波数値を計算するステップ（２１１）とを含むことを特徴とする、請求項２記載の音声信号検出
方法。
【請求項５】前記２次の自己回帰プロセスが、次のｚ伝
達関数を有する一の予測関数に基づいており、【数３】前記予測関数が、前記受信信号と前記ｚ伝達関数から計
算された推定値との間の差から生じる誤差を最小に留め
るように、前記予測関数のパラメータを適応させるため
の最小２乗平均アルゴリズムに関連することを特徴とす
る、請求項３記載の音声信号検出方法。
【請求項６】前記フィルタ動作が、次のｚ伝達関数、【数４】を有するディジタル・バンドパス・フィルタを用いて行
われることを特徴とする、請求項５記載の音声信号検出
方法。
【請求項７】前記パラメータμが、０．９０〜０．９５
の範囲内の値に設定されることを特徴とする、請求項６
記載の音声信号検出方法。
【請求項８】前記４次の自己回帰プロセスが、次のｚ伝
達関数を有する一の予測関数に基づいており、【数５】前記予測関数が、前記受信信号と前記ｚ伝達関数から計
算された推定値との間の差から生じる誤差を最小に留め
るように、前記予測関数のパラメータを適応させるため
の最小２乗平均アルゴリズムに関連することを特徴とす
る、請求項４記載の音声信号検出方法。
【請求項９】前記フィルタ動作が、次のｚ伝達関数、【数６】を有するディジタル・バンドパス・フィルタを用いて行
われることを特徴とする、請求項８記載の音声信号検出
方法。