JP2850702B2 - 伝送制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は伝送制御装置に関し、特
に２線式専用線などの回線を用いて音声信号帯域内で回
線捕捉信号あるいはダイヤル信号等の制御信号を送受信
し、また専用線の減衰特性等を補正する伝送制御装置
（インバンドリンガ）に関する。

【０００２】

【従来の技術】インバンドリンガは、専用線等の回線を
用いて音声信号帯域内（０．３〜３．４ｋＨｚ）で音声
信号あるいは回線捕捉信号等の制御信号を伝送する装置
である。このような装置では、良好な通話品質を得やす
く構造が簡単であるため、４線式の専用線を利用するの
が一般的である。しかし４線式では専用線の賃借料等維
持費が高くなる問題があるため２線式専用線で同等の機
能および性能を実現したいとの要求がある。図２０は、
長距離伝送を行なう中継ＰＢＸを介して２線式専用線を
縦続接続した場合のシステム全体の構成図である。

【０００３】インバンドリンガではダイヤル中あるいは
通話中に制御信号を重畳して伝送するが、インバンドリ
ンガ内部ではこの制御信号を除去し、話者に聞こえない
ようにする必要がある。制御信号を除去するには送信側
が送出する信号周波数と受信側の除去フィルタの中心周
波数が正確に一致してしている必要があり、抵抗器やコ
ンデンサといったアナログ部品で構成される発振器ある
いはフィルタを用いると、複雑な調整が必要となり、製
造しにくいといった問題があった。これを解決する方法
として、正確な基準周波数を用いてデジタル信号処理技
術により発振器あるいは除去フィルタを構成することで
無調整化を実現する方法がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】インバンドリンガ間で
用いる制御信号を正確に除去するためにデジタル信号処
理を行なうには、音声信号を含めて信号は全て量子化信
号に変換されねばならない。量子化信号には必ず量子化
雑音が含まれており、音声信号が存在しその電力が大き
い場合は量子化雑音電力は相対的に小さいので問題とな
らないが、音声信号が無い場合は量子化雑音が相対的に
大きくなり、話者に対し不快感を与えるという問題があ
った。特に、μ則のような非線形な振幅量子化を行なう
アナログデジタル変換器では振幅の大きな部分の量子化
間隔が広いため、振幅の大きい制御信号を変換すると比
較的大きなレベルの白色雑音が発生し、制御信号が除去
された後はその白色雑音が残ることになるから、その時
の音声信号電力が小さいと、マスキング効果が働かない
ために白色雑音が耳障りな音として聞こえてしまうとい
う問題点があった。本発明の目的は、伝送制御装置にお
いて、無音時に顕著となる雑音を不快感を与えない程度
に低減することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、制御信号を除
去した後の受信電力を測定し、電力が大きい場合は受信
信号に減衰を与えず、電力が小さい場合は減衰を与える
ことにより、制御信号伝送時の雑音レベルを強制的に下
げるところに特徴がある。

【０００６】

【作用】本発明では、音声信号が無音のときは振幅を極
端に小さくしても違和感を与えることは少ないから、受
信信号電力を測定し、電力が小さい場合は電力に応じて
受信信号に減衰を与えることにより、話者に違和感を与
えることなく受信制御信号の量子化に起因する白色雑音
を減衰させることができる。

【０００７】

【実施例】図２１は本発明のインバンドリンガのハード
ウェア構成を示すブロック図である。インバンドリンガ
１は、２線式の回線とＰＢＸ２の間に接続されており、
ＰＢＸ２とは、例えば図２１に示すような６線式ＳＲ専
用線インターフェース（ＴＴＣ標準ＪＪ−２１．１０）
によって接続されている。送話線４ＷＳ、受話線４ＷＲ
はそれぞれの方向の音声信号を伝送し、上り制御線Ｓ
Ｓ、下り制御線ＳＲはそれぞれの方向に、発呼、ダイヤ
ル、応答等の制御信号を伝送する。なお、ＰＢＸ等との
インタフェースはこの他に、２線の伝送線に送受音声信
号と回線捕捉信号、呼び出し信号、ダイヤル信号等の制
御信号とを重畳する方法もある。

【０００８】ＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）１
０は高速の演算機能を備えたＣＰＵである。図２３はＤ
ＳＰの構造の一例を示すブロック図である。ＤＳＰ自体
は各種のものが市販されており、周知であるので詳細な
説明は省略するが、ＤＳＰに適当なプログラムを組み込
むことにより、フィルタ、信号の発生、検出など様々な
デジタル信号処理が可能となり、また外部の回路の制御
を行うこともできる。Ｈ１３は２線４線変換回路、ＢＮ
１４はＨ１３の平衡をとるための複数個の回路を含むバ
ランス回路網（これらの回路については後述する。）、
ＡＧＣ１５は専用線での信号減衰量を補償するための可
変利得増幅器（これについても後述する。）である。

【０００９】ＡＤＣｂ１６はＨ１３の４線側出力（ＡＧ
Ｃ出力）をデジタル信号に変換するためのアナログ−デ
ジタル変換器、ＤＡＣｂ１２はデジタル信号をアナログ
信号に変換するためのデジタル−アナログ変換器であ
る。ＡＤＣａ１１は入力音声信号をデジタル信号に変換
するためのアナログ−デジタル変換器、ＤＡＣａ１７は
デジタル信号をアナログ信号に変換するためのデジタル
−アナログ変換器である。フォトカプラ１８はＳＳ信号
を受信し、ＤＳＰ１０の制御バス２０に出力する。リレ
ー１９はＤＳＰ１０の制御により、制御信号をＳＲ線に
送出する。

【００１０】図１は本発明の２線式インバンドリンガの
機能を示す機能ブロック図である。本発明のインバンド
リンガは設置時に図示してない設定手段（例えばスイッ
チ）により機能選択がなされ、主局装置あるいは従局装
置に設定される。本発明では、従局に設定されたインバ
ンドリンガが先に専用線の特性を測定するためのテスト
信号を送信し、主局に設定されたインバンドリンガは、
それを受けて増幅器利得等の設定を開始する。主局ある
いは従局への設定は、いずれが先にテスト信号の送信を
行うか、また制御信号として主局用の周波数を用いるか
従局用の周波数を用いるかを区別するものである。主
局、従局ともに同一の構成であるから、図１を用いて各
構成要素を説明し、その後図２以降を用いて動作を説明
する。

【００１１】図１において、ＥＣｂは２線４線変換部Ｈ
で生じる回り込み成分の伝達関数を推定するエコーキャ
ンセラ、ＡＤｂはＥＣｂの出力とＨの４線側出力を減算
し回り込みを抑圧する減算器、ＷＨＮａは白色雑音発生
器、ＳＷｂはバランス回路網ＢＮの選択あるいはエコー
キャンセラＥＣｂの適応フィルタタップ係数設定時に白
色雑音をＨの４線側入力に入力するための切替えスイッ
チである。

【００１２】ＭＯＤはダイヤルパルスを変調する変調
器、ＯＳＣは１周波あるいは２周波からなる制御信号を
出力するための可変周波数発振器、ＢＥＦａはＭＯＤ又
はＯＳＣから出力される制御信号の占有帯域に相当する
成分をＰＢＸ側より入力される音声信号から除去する帯
域阻止フィルタ、ＳＷａは通話モード時に音声信号の全
帯域を通すためのスイッチ、ＤＥＴは１周波あるいは２
周波からなる制御信号を受信し、その電力を測定すると
ともに信号の有無を判定する信号受信器、ＤＥＭはダイ
ヤルパルス変調波の復調を行う復調器、ＳＷｃは通話モ
ード時に音声信号の全帯域を通すためのスイッチ、ＢＥ
Ｆｂは専用線から受信した信号中から制御信号の帯域に
相当する成分を除去する帯域阻止フィルタである。

【００１３】ＥＱは複数のイコライザカーブを持ち、そ
のうちの１つを用いて受信音声信号の高域減衰を補正す
るイコライザ、ＮＲは、量子化雑音を低減するために受
信音声信号の電力に応じて利得を変える雑音低減器、Ｗ
ＨＮｂは白色雑音発生器、ＳＷｄはＥＣａのタップ係数
設定時に白色雑音を受話線４ＷＲに入力するためのスイ
ッチ、ＥＣａはＰＢＸの加入者回路の２線４線変換回路
で生じる回り込み成分の伝達関数を推定するエコーキャ
ンセラ、ＡＤａは送話線４ＷＳの信号からＥＣａの出力
を減算し、回り込みを抑圧する減算器である。ＣＯＮＴ
は制御バスを介してかく機能ブロックを制御する。ＩＮ
ＴはＳＳ線、ＳＲ線とのインターフェース部であり、Ｓ
Ｓ線から受信した制御信号をＣＯＮＴに転送し、またＣ
ＯＮＴからの制御信号をＳＲ線に伝送する。

【００１４】ここで上記各ブロックのうち機能が複雑な
ものについて信号処理方法を説明しておく。図２２に回
路図を示す可変利得増幅器ＡＧＣは演算増幅器で構成さ
れ、増幅利得は複数の帰還回路（Ｒ１〜Ｒｎ）のうち１
つを選択することで実現され、帰還回路の選択はアナロ
グスイッチＳＷにバイナリコードを与えることで行な
う。

【００１５】エコーキャンセラＥＣａおよびＥＣｂは、
２線４線変換部に白色雑音を入力している時に減算器Ａ
ＤａあるいはＡＤｂの出力が最小になるようタップ係数
を調整し、タップ係数の調整後はその値を保持するプリ
セット型エコーキャンセラであり、同定アルゴリズムに
は例えば学習同定法を用いる。なお、ＥＣａおよびＥＣ
ｂのトレーニング時には、確実にトレーニングが行なわ
れるよう白色雑音は音声信号と同レベルで印加される。
ＥＣｂの場合、初期設定動作中に行われるので問題は無
いが、ＥＣａの場合にはＰＢＸの通話路が形成されてか
らトレーニングを行うので、話者には大きな不快な雑音
として聞こえてしまう。不快感を軽減するには、被呼側
では回線捕捉検出直後あるいは発呼側では捕捉応答信号
停止直後にトレーニングを行ない、通話路切替音等によ
るマスクキング効果があるようにする。白色雑音発生器
ＷＨＮａおよびＷＨＮｂでは、例えば予め計算機で発生
させたランダム信号をＲＯＭに記憶しておき、それを読
み出すことで発生させる。変調器ＭＯＤは、例えばダイ
ヤルパルスのブレーク期間に正相正弦波を出力し、メイ
ク期間に逆相正弦波を出力する位相変調で実現する。位
相変調であれば常時信号電力が存在し、単一周波数検出
手段で検出可能であり都合がよい。可変周波数発振器Ｏ
ＳＣは例えば発振周波数をｆｉとしサンプリング周波数
をｆｓとしたときｎ番目の正弦波サンプル値は次式の実
数部または虚数部で表わされる。

【００１６】exp(j2πnfi/fs) ＝exp(j2π(n-1)fi/fs)
・ exp(j2πfi/fs) ． 従って、この式の右辺を逐次的に計算することで、すな
わち発振周波数に対応した係数cos(2 πfi/fs)およびsi
n(2 πfi/fs)を用いて複素演算を行うことで、所望の周
波数の正弦波を発生できる。帯域阻止フィルタＢＥＦａ
あるいはＢＥＦｂはＩＩＲフィルタで構成してあり、複
数の阻止特性に対応した分母係数および分子係数をＲＯ
Ｍに記憶しておき、通信手順上の必要に応じて、これら
係数を選択し演算する。２周波信号の除去にあたっては
１サンプルの処理中に２回前記係数を選び、フィルタ演
算を行なう。

【００１７】信号受信器ＤＥＴにおける信号検出は図１
６に示すように、先ず０．３〜３．４ｋＨｚの全ての帯
域内の電力Ｐａを測定し、次に所望周波数の正弦波を通
過させる帯域通過フィルタにより信号帯域を選択し、そ
の選択された信号の電力Ｐｓを測定し、検出判定に当た
っては比Ｐｓ／Ｐａが１のとき（実際にはノイズや誤差
があるので１より小さな値ｒｐ以上のとき）所望信号有
りと判定する。比Ｐｓ／Ｐａが小さいときは受信信号が
所望信号以外の成分を多く含んでおり、誤検出となる可
能性が高いので合格判定としない。なおＤＥＴにおい
て、電力測定は時間窓内の平均を計算することで実現
し、帯域通過フィルタはＩＩＲフィルタで構成してあ
り、複数の通過特性に対応した分母係数および分子係数
をＲＯＭに記憶しておき、検出周波数に応じてこれら係
数を選択演算し、また２周波の場合は帯域阻止フィルタ
と同様に２回演算することで実現する。復調器ＤＥＭは
帯域通過フィルタと捕捉信号の位相変化を判定する検出
器とで構成され、ダイヤルパルスを復調する。イコライ
ザＥＱおよび雑音低減器ＮＲについては後に詳述する。

【００１８】次に本発明によるインバンドリンガの初期
設定動作に入る手順及び初期設定動作終了後の待機状態
について図２（ａ）、図２（ｂ）、図６（ａ）及び図６
（ｂ）を用いて説明する。インバンドリンガの設置にあ
たっては工事業者がＰＢＸ等との伝送線及び２線式専用
線を接続し主局装置か従局装置かの設定を行い電源を投
入する。

【００１９】電源投入が行われると、主局装置は図６
（ａ）に示すように２周波で成る待機信号Ｓ１１をＯＳ
Ｃから出力する。このときＳＷａはＢＥＦａ側に倒れ、
ＢＥＦａはＳ１１を構成する２周波を阻止するようプロ
グラムされる。（以下特に断らない限り主局装置あるい
は従局装置ともＯＳＣあるいはＭＯＤから制御信号を出
力する場合、ＳＷａはＢＥＦａ側に倒れ、ＢＥＦａは出
力信号と同一周波数成分を阻止するようプログラムされ
るものとし、またＳＷｃについても制御信号を受信する
状態ではＢＥＦｂ側に倒すものとする）。主局装置は一
定時間（例えば１秒）の経過後、１周波でなるリセット
信号Ｓ１２を出力して、従局装置に初期設定動作の開始
を指示し、従局装置から応答を兼ねた減衰特性測定用の
テスト信号Ｓ２３が送られるのを待つ。テスト信号Ｓ２
３を受信すると初期設定動作へ移行する。なお、主局装
置は、待機状態において従局装置からリセット信号Ｓ２
２を受信するとリセット信号Ｓ１２を出力し、電源投入
時と同じシーケンスで初期設定動作が起動されるように
する。

【００２０】従局装置は図６（ｂ）に示すように電源投
入直後、２周波からなる待機信号Ｓ２１を一定時間出力
した後、リセット信号Ｓ２２を出力し、主局装置に初期
設定動作の開始を指示し、主局装置から応答を兼ねたリ
セット信号Ｓ１２が送られるのを待つ。従局装置はリセ
ット信号Ｓ１２を受信すると直ちに減衰特性測定用テス
ト信号Ｓ２３を出力し初期設定動作へ移行する。

【００２１】図２（ａ）は主局装置の電源が先に投入さ
れ、主局装置が設定動作を開始するまでのシーケンスを
示し、図２（ｂ）は従局装置の電源が先に投入され主局
装置で設定動作が開始されるまでのシーケンスを示す。
図２（ａ）および図２（ｂ）から明らかなように、本発
明の手順によれば主局従局の電源投入順序によらず制御
手順の同期がとられることになるから、常に主局側の初
期設定が開始され、従局はそれに必要な信号を出力す
る。すなわち同期をとることで両者の装置の一方がテス
ト信号を出力し、それをもとに他方が専用線の特性を知
り補正することで人手を介さない初期設定が可能とな
る。

【００２２】リセット信号に先立ち、待機信号を送出す
るように構成した理由は、インバンドリンガの動作途中
において、リセットスイッチ等により強制的に初期設定
を開始させる場合にも、一旦両者を待機状態に移行さ
せ、確実にリセット信号を検出するためである。すなわ
ち、２周波からなる待機信号は音声信号との区別もつけ
易く、また雑音による誤検出の可能性も極めて少ないか
ら、インバンドリンガがどの状態にあっても確実に受信
し、強制的に待機状態に復帰できる。待機状態では音声
信号は専用線に出力されず、リセット信号のような単周
波信号でも確実に検出できる。なおリセット信号を２周
波で構成することも可能であるが、次に述べる事情から
待機信号とリセット信号の両者を２周波信号とすること
は不利であり、待機信号のみを２周波構成としている。
すなわち３．４ｋＨｚの帯域のうち２ｋＨｚ以下はダイ
ヤル伝送用のＭＦ信号があるため強制的に動作を変更さ
せるような信号には割り当てられないこと、２周波構成
の場合、主局用従局用で４周波が必要になること、３ｋ
Ｈｚ付近になると専用線による減衰が大きく制御信号と
して使用するには不適切であること等の事情が有り、リ
セット信号と待機信号の両者を２周波構成の信号として
狭い帯域に押し込むのは検出する上で不利となる。

【００２３】次に本発明による初期設定動作について説
明する。主局装置は図７（ａ）に示すように、テスト信
号Ｓ２３を受信するとＡＧＣとＥＱの設定を行なう。テ
スト信号Ｓ２３は伝送帯域の中心付近の周波数ｆｃ（例
えば１．５ｋＨｚ）と伝送帯域端付近の周波数ｆｅ（例
えば３ｋＨｚ）の２周波で構成される信号で、従局装置
から２周波とも等しい振幅で送出される。周波数ｆｃの
信号は専用線の減衰量の測定と従局装置の初期設定動作
の開始報知を兼ねた信号であり、周波数ｆｅの信号は高
域の減衰量を測定するための信号である。ｆｅは測定精
度をあげるために多周波としてもよい。主局装置はテス
ト信号Ｓ２３すなわち周波数ｆｃを信号受信器ＤＥＴで
検出し、その時のｆｃ電力をもとにＲＯＭに記憶されて
いる増幅器利得値表を参照し、該当する利得値に可変利
得増幅器ＡＧＣを設定する。

【００２４】次に主局装置は周波数ｆｅの電力を測定し
（処理上は時分割処理で実現しているから、ｆｃとｆｅ
の電力測定は同時、即ち１サンプル内に行なわれ
る。）、これとｆｃ電力との比をもとにイコライザ特性
を選択する。イコライザ特性の選択法については後に詳
述する。主局装置はイコライザ特性の選択終了後に終了
信号Ｓ１４を出力する。Ｓ１４送出中にｆｃ電力がなく
なったならバランス回路網ＢＮの選択に進む。テスト信
号Ｓ２３（ｆｃ）の停止は無音そのものを検出すべきで
あるが、雑音が存在するため直接検出することは困難で
ある。従ってテスト信号Ｓ２３の検出ができないことを
もって無音検出に代える（以降における無音検出も同様
の扱いである）。バランス回路網ＢＮの選択において
は、ＷＨＮａから白色雑音を２線４線変換部Ｈに印加し
た状態で行なうが、詳細は後述する。

【００２５】バランス回路網の選択後、主局装置はエコ
ーキャンセラＥＣｂのタップ係数のトレーニングを前述
のごとく行ない、トレーニング終了後、終了信号Ｓ１５
を送出する。Ｓ１５送出中に従局装置からテスト要求信
号Ｓ２５を受信したならテスト信号Ｓ１３の出力を開始
する。テスト信号Ｓ１３は前記Ｓ２３と同じ周波数構成
の信号である。Ｓ１３を送出する期間は、従局装置がＡ
ＧＣおよびＥＱの設定を行う時間であり予め定められ
る。その期間を過ぎても終了信号Ｓ２４を検出できない
場合は、専用線の断線あるいは従局装置故障が考えられ
るので、アラーム表示を行う。Ｓ２４を受信したなら信
号送出を停止し、従局装置が自ら白色雑音を出力し行う
トレーニングを妨害しないようにする。無音送出につい
ても一定時間経過後に終了信号が受信されないなら断線
あるいは故障と判断し、アラーム表示を行う。

【００２６】従局の終了信号は、全ての初期設定動作が
終了した後であるから待機信号Ｓ２１で兼ねる。待機信
号Ｓ２１は従局装置が白色雑音に続けて出力するが、白
色雑音中には待機信号成分も含まれるので、何らかの対
策を行わないと主局は誤検出に至る。誤検出を防ぐた
め、前記説明のようにＤＥＴでは全帯域電力と所望信号
電力との比を参照し、両者が同程度であるときに真の終
了信号を受信したと判定する。このようにすれば送出側
で予め白色雑音から終了信号成分を除去して送出しなく
ても済む。白色雑音からある成分を除去してＢＮ選択あ
るいはエコーキャンセラのタップ係数設定を行なわねば
ならないとしたら除去した帯域については情報が得られ
ないことになるから、正しい選択あるいは設定が行われ
ないことになる。

【００２７】従局装置の初期設定動作は図７（ｂ）に示
すようにテスト信号Ｓ２３の送出から開始される。Ｓ２
３の送出中に一定の時間経過しても終了信号Ｓ１４が主
局装置から送られてこない場合は、専用線の断線あるい
は主局装置の故障が考えられるのでアラーム表示を行
う。Ｓ１４を受信したなら信号送出を停止し、タイマ監
視を行い、一定時間経過するようなら断線あるいは故障
とみなし、アラーム表示を行う。一定時間以内に終了信
号Ｓ１５を前記ＤＥＴで検出したならテスト要求信号Ｓ
２５を出力し、テスト信号Ｓ１３に含まれる前記伝送帯
域中心付近の信号（ｆｃ）の受信を待つ。Ｓ１３を検出
したならＡＧＣの利得設定を行い、イコライザ特性を選
択し、終了信号Ｓ２４を出力する。Ｓ２４送出後、テス
ト信号Ｓ１３が検出されなくなったら、２線４線変換部
に白色雑音を印加し、バランス回路網ＢＮ及びエコーキ
ャンセラＥＣｂのトレーニングを行う。これらの動作が
終了した後、終了信号を兼ねた待機信号Ｓ２１を出力し
待機状態に移る。

【００２８】前記説明のアラーム表示において、主局装
置あるいは従局装置はアラームランプを点灯するととも
に、相手装置に待機信号を送出するアラーム状態にとど
まり、人手によりアラームの原因が除去された後に行わ
れるリセットにより再度初期設定動作に入る。図３は前
記説明の初期設定動作を主局装置と従局装置を対向させ
てシーケンス図として表わしたものである。

【００２９】次に図１２及び図１３を用いてイコライザ
特性の選択法について説明する。専用線は図１２に示す
ように様々な振幅周波数特性を持つ。すなわち専用線が
短距離の場合、Ｃ４で示すように振幅周波数特性はほぼ
平坦であり、中距離の場合Ｃ３あるいはＣ２で示すよう
に低域に較べ高域の減衰が大きくなり、長距離の場合Ｃ
１に示すように低域と高域の減衰差は極めて大きくな
る。この状態を放置し、イコライザによる補正を行わな
いと音声の明瞭度が悪くなり、通話に支障をきたす。図
１２でｆｃは前記説明の伝送帯域中心付近の周波数であ
り、ｆｅは伝送帯域端部の周波数である。図では振幅周
波数特性をｆｃでの振幅値で規格化して表現してあり、
またｒ１、ｒ２、ｒ３はイコライザ特性判定用の域値で
ありｆｅにおける減衰量（比）を用いて表わす。

【００３０】次に図１３を用いてイコライザ特性の選択
法を説明する。テスト信号を受信したら、先ずｆｃでの
振幅レベルＬｃを測定し、次にｆｅでの振幅レベルＬｅ
を測定し、両者の比ｒ＝Ｌｅ／Ｌｃを求め、求めた比ｒ
と前記ｒ１、ｒ２、ｒ３の大小比較を行い、該当する補
正特性すなわち図１２に示した振幅周波数特性の逆特性
を選択する。本発明のイコライザ設定法では、例えばｒ
がｒ１以上でｒ２より小さい範囲の値として測定される
専用線に対しては、線種、伝送距離に関わらず最適特性
をＣ２の逆特性として判定する。従って準備する補正特
性の数が少ないと過補償あるいは補償不足になる危険が
多くなる。図１２、図１３は説明の都合で特性の数を４
本としているが、実際には８本程度は少なくとも必要で
ある。なお振幅レベルの測定はＤＥＴにおいてなされ、
帯域通過フィルタの出力を用いる。選択されるイコライ
ザ特性はＲＯＭにＦＩＲフィルタのタップ係数として記
憶されており、選択後のタップ係数はＦＩＲフィルタを
構成する係数ＲＡＭに転送され、以降再度初期設定動作
が行われるまで保持される。本発明の方法は、人手によ
り相手側から測定信号を入力し、測定側で同じく人手に
より信号レベルを測定し、最適補正フィルタを選択する
方法に較べれば、極めて短時間で終了する（帯域通過フ
ィルタの出力を平均し、測定する時間を１００ｍｓにと
ったとすれば測定は２周波同時に行なえるから、選択動
作は１００ｍｓ程度で終了する）。

【００３１】次に図１４及び図１５を用いてＢＮの選択
について説明する。図１４は図１の２線４線変換部Ｈと
バランス回路網ＢＮを一体にして表わした回路図であ
る。図において、ＢＮで表示した枠内のＺ１１とＺ２１
は１組の分圧回路を構成し、選択スイッチＳ１１とＳ２
１を閉じることで選択される。同様にＺ１２〜Ｚ１４と
Ｚ２２〜Ｚ２４もそれぞれ分圧回路を構成し、選択スイ
ッチＳ１２〜Ｓ１４とＳ２２〜Ｓ２４により選択され
る。Ｓ１１〜Ｓ１４、Ｓ２１〜Ｓ２４はアナログスイッ
チＩＣで実現される。ＺＬは専用線のインピーダンスを
表わし、Ｚ０はＺＬと対になり分圧回路を構成する。２
線４線変換部はブリッジ回路であり、送信信号はｃおよ
びｄ点の間に印加されてＺＬに出力され、Ｚ０及びＺＬ
の接続点ａの電位とＢＮ内の分圧回路接続点ｂの電位が
等しければ、両点の間に電圧は発生せず、送信信号の受
信信号への回り込みはない。

【００３２】バランス回路網Ｚ１１・Ｚ２１、Ｚ１２・
Ｚ２２、Ｚ１３・Ｚ２３、及びＺ１４・Ｚ２４は、線種
及び伝送距離に依存して変化するＺＬの幾つかの場合
（図１４では４つの場合）を考慮し、分圧電位がなるべ
く等しくなるよう計算機等を使い設計される。次にこれ
らのバランス回路網の中から最適なものを選ぶ選択法を
図１５を用いて説明する。先ず図１４のｃ点とｄ点の間
に、帯域内で平坦なスペクトラムを有する信号（白色雑
音）を印加する。次に仮の最小電力Ｐmin を極めて大き
な値に、最小電力を出力するバランス回路網番号Ｎmin
を０に初期化する。次にバランス回路網番号ｎを１と
し、図１４のＳ１１とＳ２１を閉じ、図１４ａ点とｂ点
の間に発生する受信電力をＤＥＴにおいて全電力Ｐａと
して測定し、Ｐmin とＰａを比較する。

【００３３】ｎ＝１のときは必ずＰａの方が小さいの
で、Ｐmin ＝Ｐａ、Ｎmin ＝１となる。次にｎ＝２とし
てＳ１２とＳ２２を閉じて（Ｓ１１とＳ２１は開く）、
受信信号電力Ｐａを測定し、Ｐmin とＰａの比較を行な
い、Ｐａの方が小さければＰmin ＝Ｐａ、Ｎmin ＝２と
更新し、Ｐａの方が大きければＰmin 、Ｎmin を更新し
ないで、次のバランス回路網を選択するためｎをインク
リメントし、ｎ＝３とする。以降同様にバランス回路網
を選択し、Ｐａ測定を行なうことでＰmin 、Ｎmin を更
新し、全てのバランス回路網について測定が終了した段
階でＮmin に記憶されている番号を最適バランス回路網
の番号とし、選択スイッチの状態を固定する。以降、初
期設定動作が再起動されるまではこの状態を維持する。
なお説明の都合上、バランス回路網の数を４つとした
が、実際には専用線の線種数が多いので回り込み量を少
なくするため８組程度は最低必要である。本発明のＢＮ
の選択は、人手により多数の周波数ポイントについて回
り込み量を測定し、例えば８組以上の中から最適なもの
を選び出すといった方法に較べ、明らかに効率が良く設
定時間は極めて短縮される。

【００３４】次に図８〜図１１を用いて待機状態、発呼
状態、被呼状態及び通話状態の動作について説明する。
図８〜図１１は主局装置の動作を示すフローチャートで
あるが、従局装置も全く同様な動作であり、信号の記号
（例えばＳ１１とＳ２１、Ｓ１９とＳ２９等）が異なる
だけである。

【００３５】待機状態では図８に示すように待機信号Ｓ
１１を送出し、従局からのリセット信号Ｓ２２を受信し
たなら初期設定動作へ移行し、自局の発呼を検出したな
ら待機信号Ｓ１１の送出を停止して発呼状態へ移行し、
従局から捕捉信号Ｓ２９を受信したなら待機信号Ｓ１１
の送出を停止して被呼状態へ移行し、従局から待機信号
Ｓ２１を受信したなら待機状態に留まり、前記いずれの
信号も一定時間以上受信できない場合は専用線の断線で
あるからオペレータに断線を知らせるためアラーム表示
を行う。

【００３６】発呼状態では図９に示すように捕捉信号Ｓ
１９を送出し、相手装置に回線捕捉を通知する。捕捉信
号Ｓ１９の送出後、相手装置から捕捉応答信号Ｓ２８が
送られるのを待つ。もし捕捉応答信号が一定時間以内に
検出できない場合、専用線の断線であるからアラーム表
示を行う。捕捉応答信号Ｓ２８を受信したならパルスダ
イヤル変調を行う。パルスダイヤル変調は捕捉信号Ｓ１
９の周波数を搬送波とし行われる。なおＰＢダイヤル信
号の時はパルスがＰＢＸから送出されないので捕捉信号
Ｓ１９は変調されない。パルスダイヤル変調（変調され
ない場合も含める）と同時に捕捉応答信号Ｓ２８が停止
されるのを待つ。本発明の実施例では通話状態で一切の
制御信号を出力せず、全ての帯域を通話に提供する。す
なわち被呼側装置は捕捉信号を受信し、捕捉応答信号出
力と並行してＰＢＸに対し呼出しを行っている間にＰＢ
Ｘから応答があると捕捉応答信号を停止する。

【００３７】相手装置からの捕捉応答信号の停止を検出
すると無音を出力し、音声信号に全ての帯域を開放し通
話状態に移行するが、後に述べるウィンクスタートによ
る応答方式があるので、タイマを設け、一定期間以上捕
捉応答信号の停止状態が続いたことを確認してから通話
状態に移行する。エコーキャンセラＥＣａのトレーニン
グは捕捉応答信号の停止を検出した時点直後に実施す
る。ＥＣａは既に説明したようにＰＢＸの通話路を含め
た回り込み経路の伝達関数を同定するものであるから、
発呼側ＰＢＸが通話路を形成した時点、すなわち発呼側
インバンドリンガが被呼応答をＰＢＸに通知した時点直
後にトレーニングを行なう必要がある。ただし、後に述
べるウィンクスタートによる応答方式があるので、タイ
マを設けウィンクパルスの継続時間以上捕捉応答信号の
停止が検出された場合にのみタップ係数を固定し通話状
態に移行する。

【００３８】被呼状態では図１０に示すように、最初に
捕捉応答信号Ｓ１８を出力する。同時にパルスダイヤル
の復調を行う。ＰＢダイヤルの場合、捕捉信号Ｓ２９は
変調されていないからＰＢＸに対しダイヤルパルスは出
力されない。自局が捕捉応答信号Ｓ１８を停止する前に
相手装置からの捕捉信号Ｓ２９が一定時間以上受信され
ない場合は専用線の断線であるからアラーム表示を行
う。自局の回線捕捉（応答）を検出すると無音を出力
し、音声信号に全ての帯域を開放し、同時にエコーキャ
ンセラＥＣａのトレーニングを行う。被呼の場合、応答
検出直後にＰＢＸ通話路が形成されるので、この時点で
ＥＣａのトレーニングを行いタップ係数を固定し、通話
状態に移行する。ただし、後に述べるウィンクスタート
による応答方式があるので、タイマを設け、ウィンクパ
ルスの最長継続時間以上応答検出がなされた場合にのみ
タップ係数を固定し通話状態に移行する。

【００３９】通話状態では図１１に示すように制御信号
として無音を出力するとともに、待機信号Ｓ２１の検
出、復旧検出（回線解放検出）を行う。待機信号Ｓ２１
を検出したなら自局の復旧検出を行った後に待機状態に
戻る。相手装置より先に復旧を検出したなら待機信号Ｓ
１１を出力し相手から待機信号２１による応答があるの
を待つ。本発明による実施例では、通話中に断線検出用
の制御信号を流していないので直接的な断線検出はでき
ない。しかし、もし通話中に断線が発生したとするなら
話者は通話を継続させることができず受話器を置くはず
である。主局側の話者が先に受話器を置いたとする。待
機信号Ｓ１１を出力すると断線でない場合、数秒以内に
相手側も受話器を置くから相手装置の待機信号Ｓ２１が
受信されるが、断線の場合は一定時間（例えば１分）経
過しても受信されない。このことを利用し、自局から待
機信号Ｓ１１を送出し一定時間経過後に待機信号Ｓ２１
が受信されない場合は断線アラーム表示を行う。一定時
間内に待機信号Ｓ２１が受信できた場合は待機状態に戻
る。

【００４０】以上説明したように各状態において制御信
号を送出した場合には予定時間内に予定の応答が返って
くることを検出し、断線検出を行なうので、何時でも断
線検出ができる。図８〜図１１において断線アラーム状
態では待機信号を出力し、アラームランプを点灯させて
その状態に留まり、強制リセットがなされると初期設定
動作に移る。

【００４１】図４はこれまでに説明した発呼状態、被呼
状態及び通話状態を主局装置が発呼し、かつ先に通話終
了を通知する場合について説明するシーケンス図であ
る。図中ダイヤルトーンあるいはリングバックトーンは
被呼側ＰＢＸが出力する。図５は、図４でリングバック
トーンが出力されるまでのシーケンスを、ＳＲ専用線イ
ンタフェースを使いウィンクスタート方式で実行するシ
ーケンスに置き代えたものである。ウィンクスタート方
式では発呼側ＰＢＸは蓄積しているダイヤルを被呼側Ｐ
ＢＸが出すウィンクパルスを受信してから送出する。本
発明の実施例では被呼側装置はウィンクパルスを捕捉応
答信号の停止に対応させて変調送出し、発呼側装置はこ
れを復調しＰＢＸに伝達する。この場合、捕捉応答信号
が一定時間停止するので被呼応答と一致することになる
が、発呼側装置はウィンクパルスの継続時間に相当する
時間については発呼状態を保持し、所定時間以上捕捉応
答信号の停止が続いたら通話状態に移る。

【００４２】次にＥＣａの被呼状態におけるトレーニン
グについて図１７を用いて説明する。ウィンクスタート
の場合はウインクパルスが出力されている間のＰＢＸの
状態は通話路を形成している状態にないので、この間で
トレーニングを行うと誤った回り込み伝達関数を同定す
ることになる。すなわち図１７に示すようにウィンクス
タート方式をとらない場合（ａ）では応答がなされた時
点で通話路が形成されるのに対し、ウィンクスタート方
式をとる場合（ｂ）ではインバンドリンガから見ると回
線捕捉が２回行われることになり、１回目の応答では通
話路は形成されず、２回目の応答直後から通話路が形成
される。インバンドリンガを利用する者にとってＰＢＸ
間のハンドシェーク方式が異なるからといってインバン
ドリンガの機種が異なったり設定が異なるといったこと
はない方が望ましい。従ってウィンクスタート方式であ
ってもそれ以外であっても区別せずにエコーキャンセラ
のトレーニングが正常に行えなければならない。

【００４３】これを解決するためには、図１７（ｃ）に
示すように回線捕捉が行われた直後に必ずトレーニング
をやり直すことにすれば良い。そのため本発明の実施例
の被呼状態では図１０に示すように、応答を検出したら
タイマを起動し、タイマが満了とならない間はＰＢＸ通
話路の形成如何に関わらずＥＣａのトレーニングを行
い、タイマが満了したらタップ係数を固定する。なお、
ＥＣａのトレーニングでは回り込み減衰量の測定を行っ
ており、回り込み減衰量が予定以上になったらタップ係
数の更新を行わないようにしている。また白色雑音を用
いて学習しているのでトレーニング時間は短時間（５０
ｍｓ以内）である。従って応答検出時にセットされるタ
イマの時間とＥＣａのトレーニングとは直接的な関係は
なく、トレーニングはウィンクパルス幅に較べれば十分
短い時間で終了する。発呼状態のＥＣａのトレーニング
とウィンクスタート方式との関わりを説明すると、ＰＢ
Ｘの通話路が確実に形成される時点は、発呼側インバン
ドリンガが捕捉応答信号の停止を検出し応答信号をＰＢ
Ｘに対し出力した時点であるから、図９に示すように通
話状態への移行直前のＥＣａのトレーニング結果を採用
すれば、ウィンクスタート方式であるか否かに関わらず
正常なトレーニングができる。

【００４４】次に雑音低減器ＮＲについて説明する。発
呼状態において、話者が回線捕捉してから相手が応答す
るまでの間は、捕捉信号及び捕捉応答信号が伝送帯域の
一部を使って相互に伝送される。そしてこれら制御信号
は受信側の帯域阻止フィルタＢＥＦｂによって除去さ
れ、残りが通話信号として話者に聞こえる。特に発呼側
の話者はこれら制御信号の伝送中にも受話器を耳にあて
ているので、ＢＥＦｂで除去できない制御信号に起因す
る雑音が聞こえると不快な思いをする。さらに詳しく説
明するなら、制御信号は通話レベルと同等なレベルで伝
送されるから、ＰＣＭコーデックのような非線形ＡＤ変
換器を通すと大きな振幅部分で量子化間隔が粗くなり量
子化雑音が増える。すなわち制御信号をＡＤ変換すると
原信号のもつスペクトラムの他に広帯域スペクトラムを
もつ量子化雑音（白色雑音）が加わることになる。原信
号スペクトラムはＢＥＦｂによって除かれるが広帯域雑
音は除去されない。この広帯域雑音は音声信号に較べれ
ばレベルが小さいので、制御信号と同時に音声信号が伝
送されているときはマスキングされ問題とならない。し
かし発呼状態の場合は音声信号の存在が稀であるから、
発呼側話者は雑音を知覚する。

【００４５】本発明の実施例ではＡＤ変換により生じた
雑音を知覚されない程度に低減するために、雑音低減器
ＮＲをＢＥＦｂの後段に挿入している。図１８及び図１
９を用いて雑音低減器ＮＲの動作を説明する。量子化雑
音に音声信号等の大きな電力の信号が重畳されている場
合はマスキングされ、雑音は気にならないから、何ら処
理を施さなくて良い。一方、量子化雑音が殆どの電力を
占める場合は知覚されるので減衰させる。これを表現し
たのが図１８で、信号電力がＰ１以下の場合は増幅利得
をＧ１（減衰）とし、信号電力がＰ２以上の場合はＧ０
（利得１）とし、Ｐ１以上Ｐ２以下の場合は信号電力に
比例させて利得を決める。図１９は動作を説明するフロ
ーチャートであり、最初に信号電力Ｐを測定する。電力
は例えば５ｍｓ窓による移動平均を計算することで測定
する。次に測定電力Ｐと域値Ｐ１及びＰ２との比較を行
ない、電力範囲に応じて利得を決定する。なお通話状態
においては雑音低減器を動作させる必要はないから、例
えば測定電力ＰをＰ２以上の値に強制設定し、動作を停
止させる。なお、本発明の実施例による雑音低減器を挿
入しない場合には、量子化雑音を少なくするため信号振
幅によらず量子化ステップが一様であり、かつ非線形量
子化に相当する分解能を持たせるため高分解能なアナロ
グデジタル変換器が必要になる。

【００４６】図２４は、図１９のフローチャートの機能
を実現するための、雑音低減器の内部構成を示す機能ブ
ロック図である。電力測定手段は入力信号の電力を測定
（算出）する。利得設定手段の構成要素である２個の比
較器は、図１８におけるＰ１およびＰ２の値と信号電力
とを比較し、信号電力がＰ２以上、Ｐ２とＰ１の間、Ｐ
１以下の３つの範囲のいずれに属するかを識別する。利
得演算手段では、信号電力がＰ２以上の時には利得Ｇ０
（利得１）を出力し、Ｐ１以下の時には利得Ｇ１（Ｇ１
＜Ｇ０、例えば０．３）を出力し、Ｐ１とＰ２の間の時
は信号電力に比例した利得Ｇ（Ｇ１＜Ｇ＜Ｇ０）で、例
えば、Ｇ＝Ｇ１＋｛（Ｐ−Ｐ１）／（Ｐ２−Ｐ１）｝・
（Ｇ０−Ｇ１）を出力する。可変増幅手段は、利得設定
手段で決められた利得で入力信号を増幅する。なお、設
定手段としてＲＯＭ等のメモリを用いることも可能であ
る。

【００４７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明は
以下に示すような効果がある。 （ａ）音声信号が無いときに知覚される量子化雑音を、
量子化雑音が信号電力の支配的構成電力であることを検
出し、その場合にのみ減衰させるようにしたから音声信
号に異常を与えることなく雑音低減ができる。 （ｂ）雑音低減器を挿入することで分解能の高い高価な
アナログデジタル変換器を用いなくても話者に不快な雑
音を知覚させないようにできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例の構成を示す機能ブロック図
である。

【図２】 リセット直後の動作シーケンス図である。

【図３】 初期設定動作のシーケンス図である。

【図４】 通話状態を含むシーケンス図である。

【図５】 ウィンクスタート方式動作でのシーケンス図
である。

【図６】 リセット処理を説明するフローチャートであ
る。

【図７】 初期設定動作を説明するフローチャートであ
る。

【図８】 待機状態動作を説明するフローチャートであ
る。

【図９】 主局装置の発呼状態動作を説明するフローチ
ャートである。

【図１０】 主局装置の被呼状態動作を説明するフロー
チャートである。

【図１１】 主局装置の通話状態動作を説明するフロー
チャートである。

【図１２】 イコライザ特性の説明図である。

【図１３】 イコライザ特性選択動作を説明するフロー
チャートである。

【図１４】 ２線４線変換部及びバランス回路網の回路
図である。

【図１５】 バランス回路網選択動作を説明するフロー
チャートである。

【図１６】 受信信号検出を説明するフローチャートで
ある。

【図１７】 ウィンクスタート方式を示すタイムチャー
トである。

【図１８】 雑音低減器の特性説明図である。

【図１９】 雑音低減動作を説明するフローチャートで
ある。

【図２０】 中継ＰＢＸを介して２線式専用線を縦続接
続したネットワークの構成図である。

【図２１】 本発明装置のハードウェアブロック図であ
る。

【図２２】 ＡＧＣ回路の回路図である。

【図２３】 ＤＳＰの内部構成の一例を示すブロック図
である。

【図２４】 雑音低減器の内部構成の一例を示す機能ブ
ロック図である。

【符号の説明】

１…インバンドリンガ、２…ＰＢＸ、１０…ＤＳＰ、１
１、１６…Ａ／Ｄ変換器、１２、１７…Ｄ／Ａ変換器、
１３…２線４線変換回路、１４…バランス回路網、１５
…ＡＧＣ回路、１８…フォトカプラ、１９…リレー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H04Q 3/42 H03M 1/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２線式回線を用いて、デジタル信号処理
   により発呼被呼制御を行う伝送制御装置において、 受信した信号から制御信号を除去する帯域除去フィルタ
   手段と、 前記帯域除去フィルタ手段の出力信号の電力を測定する
   測定手段と、 前記測定手段の測定値に応じて利得値を設定する利得設
   定手段と、 前記利得設定手段の設定利得値で前記帯域除去フィルタ
   手段の出力信号を増幅する可変利得増幅手段とを備え、 前記利得設定手段は、前記測定手段の測定値と、第１の
   所定電力値および該第１の所定電力値よりも小さい第２
   の所定電力値と比較し、前記測定手段の測定値が前記第
   １の所定電力値よりも大きい時には第１の設定利得値
   を、前記測定手段の測定値が前記第２の所定電力値より
   も小さい時には第２の設定利得値を、また前記測定手段
   の測定値が前記第１の所定電力値と第２の所定電力値の
   間にある時には 前記第１の設定利得値と第２の設定利
   得値との間であって、かつ前記測定手段の測定値に比例
   した利得値を出力するようにしたことを特徴とする伝送
   制御装置。