JPH09321893A - Ｄｔｍｆ信号を用いた情報データ伝送方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＤＴＭＦ信号を利用する情報データ通信シス
テムにおける疎通率低下の問題を大幅に改善可能な情報
データ伝送方法を提供する。 【解決手段】 伝送されるの１６進のプッシュボタン番
号系列に対して各々異なる４ビット符号を割り当ててお
き、送信側においては、１６進のプッシュボタン番号系
列を用いて伝送される情報データ系列を４ビット符号に
より情報データビット系列に変換した後、変換した情報
データビット系列に対して誤り検出符号を施して送信
し、受信側においては、判定した受信データ系列に対し
て誤り検出符号を用いて受信誤りの有無を検査し、誤り
が検出された場合には送信側から同じ情報データビット
系列を再度伝送するように要求する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ポケットベルを用
いたメッセージ通信、留守番電話への外出先からの問い
合わせ、各種クレジットカードのカード番号、及び暗証
番号の伝送等に利用されているＤＴＭＦ（Ｄｕａｌ Ｔ
ｏｎｅ Ｍｕｌｔｉ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号を使用
可能なあらゆる情報データ伝送通信システムにおける情
報データ伝送方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、ＤＴＭＦ信号は、プッシュボタン
による電話番号の送信以外に、低速の情報伝送を目的と
したデータ通信媒体として広い分野で利用されている。
例えば、ポケットベルを用いたメッセージ通信、留守番
電話への外出先からの問い合わせ、各種クレジットカー
ドのカード番号、及び暗証番号の伝送等に利用されてい
る。

【０００３】このような低速の情報データ通信を行う方
法としては、プッシュボタン付き電話を利用するもの
と、専用のＤＴＭＦ信号発生器（図１３のオートダイア
ラ１４６）を利用するものとの２種類の方法がある。プ
ッシュボタン付き電話を用いたＤＴＭＦ信号の送信は、
電話機内部に組み込まれたトーン信号発生器から直接的
に電話回線を通じて送信されることから、受信側での誤
りは通常問題とならない。しかしながら、２０桁以上の
数字をプッシュボタンで入力する際には、利用者の利便
性に劣ることと、及び利用者の誤入力が問題となってい
る。

【０００４】これに対して、近年、音声カップラを利用
してＤＴＭＦ信号を発生するオートダイアラ装置が広く
普及してきている。表１には、ＩＴＵ−ＴＲｅｃ．Ｖ．
１９で勧告されているＤＴＭＦ信号伝送で利用されてい
るデュアルトーンの周波数とそれに対応する１６進キャ
ラクタの関係を示す。表２には、主要なデュアルトーン
の信号伝送仕様を示す。

【０００５】

【表１】

【０００６】

【表２】

【０００７】一方、ＤＴＭＦ信号の受信機は、一般に、
図１３のような構成で実現されている。同図において、
１３０は送信側の電話機、１３１は各電話機１３０に接
続された電話回線、１３２及び１３３は電話回線１３１
に接続された受信機内に設けられており低域側及び高域
側のトーン周波数群を分離する帯域通過フィルタ（ＢＰ
Ｆ）、１３４は同じく受信機内に設けられており各トー
ン信号を分離するフィルタバンクである。フィルタバン
ク１３４内には、中心周波数がそれぞれ６９７Ｈｚ、７
７０Ｈｚ、８５２Ｈｚ、９４１Ｈｚ、１２０９Ｈｚ、１
３３６Ｈｚ、１４７７Ｈｚ、１６３３ＨｚであるＢＰＦ
１３５〜１４２が設けられており、ＢＰＦ１３５〜１３
８は低域側のＢＰＦ１３２の出力に、ＢＰＦ１３９〜１
４２は高域側のＢＰＦ１３３の出力にそれぞれ接続され
ている。図１３において、さらに、１４３は受信機内に
設けられている信号検出器、１４４は同じく受信機内に
設けられている論理回路、１４６は送信側の電話機１３
０の近傍に置かれたＤＴＭＦ信号発生器である。

【０００８】なお、図１３において、ＢＰＦ１３２及び
１３３、並びにＢＰＦ１３５〜１４２は、アナログフィ
ルタ又はディジタルフィルタで実現されている。また、
信号検出器１４３では、各トーン周波数を中心に持つＢ
ＰＦの出力電力があらかじめ決められているスレッショ
ルド値を越えたときにトーン信号が受信されたと判断し
ている。ここで、スレッショルド値は、送信されたトー
ン信号を誤って検出する確率を十分小さく抑えるため
に、一般的に厳しい値が設定されている。この厳しいス
レッショルド設定値により、誤り接続の確率を十分小さ
く抑えることを可能としている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来のこのようなＤＴ
ＭＦ信号の受信機によると、オートダイアラを用いてＤ
ＴＭＦ信号が送信された際に、オートダイアラ装置の形
状、受話器の形状、及び利用者の操作法に大きく依存し
て受信側で検出誤りが発生し、疎通率が大きく劣化して
しまう。更に、オートダイアラを受話器に接触させてト
ーン信号を送信する際に、受話器の周囲で発生する雑音
がトーン信号に付加され、受信側での検出特性を劣化さ
せる大きな要因となっている。

【００１０】更に、現在利用されているＤＴＭＦ信号の
受信機では、トーン信号の検出誤りによる誤接続を積極
的に排除することを目的に、信号検出のためのスレッシ
ョルド値を厳しい値に設定している。従って、ある程度
の信号レベルでトーン信号が受信できたとしても、その
受信レベルがスレッショルド値を越えないため、送信側
では何度も繰り返して同じ情報データ系列から構成され
るＤＴＭＦ信号を伝送しなければならない可能性があ
る。この場合、通信回線の利用効率が極端に低下すると
ともに、通信回線品質の状況によってはＤＴＭＦ信号を
用いた情報伝送が全く行えないという事態に陥る可能性
もある。

【００１１】一方、信号検出のためのスレッショルド値
を緩和すれば、従来排除されていたＤＴＭＦ信号を検出
することが可能となるが、この場合、送信した情報デー
タ系列に対して誤ったデータ系列が検出される確率が高
くなる。誤ったデータ系列が検出されると、システム側
では誤り情報データ系列に対応する処理が開始されるた
め、送信側に位置するユーザと受信側であるシステム側
との誤接続を引き起こす可能性がある。このような誤接
続はセキュリティの問題上、絶対に許されるものではな
いため、誤検出の可能性が極めて低いスレッショルド値
を結果的に使用しなければならず、前述した問題は依然
として解決することができない。

【００１２】従って本発明の目的は、このようなＤＴＭ
Ｆ信号を利用する情報データ通信システムにおける疎通
率低下の問題を大幅に改善可能な情報データ伝送方法を
提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ため、本発明によれば、伝送される｛０、１、２、３、
４、５、６、７、８、９、＊、＃、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ｝の
１６進のプッシュボタン番号系列に対して各々異なる４
ビット符号を割り当てておき、送信側においては、１６
進のプッシュボタン番号系列を用いて伝送される情報デ
ータ系列を４ビット符号により情報データビット系列に
変換した後、変換した情報データビット系列に対して誤
り検出符号を施して送信し、受信側においては、判定し
た受信データ系列に対して誤り検出符号を用いて受信誤
りの有無を検査し、誤りが検出された場合には送信側か
ら同じ情報データビット系列を再度伝送するように要求
するＤＴＭＦ信号を用いた情報データ伝送方法が提供さ
れる。

【００１４】このように、誤り検出符号を利用すること
により、従来のＤＴＭＦ信号受信装置が持つ受信性能を
大幅に改善できる。さらに、ＤＴＭＦ信号の検出用に設
定されているスレショルド値を緩和することができ、こ
れまで検出が不可能であったＤＴＭＦ信号をも検出する
ことが可能となる。これにより、ＤＴＭＦ信号を用いた
情報データ伝送システムの総合的な疎通率の大幅な改善
を図ることができる。

【００１５】４ビット符号を、ＤＴＭＦ信号の構成要素
である２つのトーン周波数のうち、一方のトーン周波数
が共通でありかつ他方のトーン周波数が互いに隣接トー
ン周波数の関係にあるプッシュボタン番号の組み合わせ
に対して、互いに１ビットの差異となるようにあらかじ
め設定することが好ましい。これにより、ＤＴＭＦ信号
を用いた情報データ伝送方法において最も発生の可能性
が高い、２つのトーン周波数のうち１つのトーン周波数
を受信時に誤判定する事象の検出確率を大幅に改善する
ことができる。

【００１６】本発明によれば、さらに、受信側におい
て、スライディング離散フーリエ変換（Ｓ−ＤＦＴ）技
術を用いて、送信側から伝送された情報データ系列に対
応するＤＴＭＦ信号の２つのトーン周波数を検出するＤ
ＴＭＦ信号を用いた情報データ伝送方法が提供される。

【００１７】このようにＳ−ＤＦＴ技術を用いて、送信
側から伝送された情報データ系列に対応するＤＴＭＦ信
号の２つのトーン周波数を高精度に検出することによ
り、従来方法であるフィルタバンクを用いたトーン信号
検出方法の不検出・誤検出特性を向上させ、通信回線の
疎通率を大幅に改善することができる。即ち、ＤＴＭＦ
信号の検出用に設定されているスレショルド値を緩和す
ることができ、これまで検出が不可能であったＤＴＭＦ
信号をも検出することが可能となる。これにより、ＤＴ
ＭＦ信号を用いた情報データ伝送システムの総合的な疎
通率の大幅な改善を図ることができる。

【００１８】Ｓ−ＤＦＴ技術を用いて検出した複数の出
力値を同時に用いて補間法を適用することにより、送信
側から伝送されたＤＴＭＦ信号のトーン周波数を推定す
ることが好ましい。これにより、２つのトーン周波数を
高精度に検出することができる。

【００１９】本発明によればさらに、伝送される｛０、
１、２、３、４、５、６、７、８、９、＊、＃、Ａ、
Ｂ、Ｃ、Ｄ｝の１６進のプッシュボタン番号系列に対し
て各々異なる４ビット符号を割り当てておき、送信側に
おいては、１６進のプッシュボタン番号系列を用いて伝
送される情報データ系列を４ビット符号により情報デー
タビット系列に変換した後、変換した情報データビット
系列に対して誤り検出符号を施して送信し、受信側にお
いては、スライディング離散フーリエ変換（Ｓ−ＤＦ
Ｔ）技術を用いて、送信側から伝送された情報データ系
列に対応するＤＴＭＦ信号の２つのトーン周波数を検出
判定し、検出判定した受信データ系列に対して誤り検出
符号を用いて受信誤りの有無を検査し、誤りが検出され
た場合には送信側から同じ情報データビット系列を再度
伝送するように要求するＤＴＭＦ信号を用いた情報デー
タ伝送方法が提供される。

【００２０】このように誤り検出符号を利用することに
より、従来のＤＴＭＦ信号受信装置が持つ受信性能を大
幅に改善できることが期待できる。しかも、スライディ
ング離散フーリエ変換技術を利用してＤＴＭＦ信号を構
成する２つのトーン信号の電力を同時に、かつ、独立に
測定するとともに、各トーン信号が有する周波数を高精
度に測定することにより、これら２種類の情報を用いて
トーン信号の検出特性を改善することができる。さら
に、ＤＴＭＦ信号の検出用に設定されているスレショル
ド値を緩和することができ、これまで検出が不可能であ
ったＤＴＭＦ信号をも検出することが可能となる。これ
により、ＤＴＭＦ信号を用いた情報データ伝送システム
の総合的な疎通率の大幅な改善を図ることができる。

【００２１】４ビット符号を、ＤＴＭＦ信号の構成要素
である２つのトーン周波数のうち、一方のトーン周波数
が共通でありかつ他方のトーン周波数が互いに隣接トー
ン周波数の関係にあるプッシュボタン番号の組み合わせ
に対して、互いに１ビットの差異となるようにあらかじ
め設定することが好ましい。これにより、ＤＴＭＦ信号
を用いた情報データ伝送方法において最も発生の可能性
が高い、２つのトーン周波数のうち１つのトーン周波数
を受信時に誤判定する事象の検出確率を大幅に改善する
ことができる。

【００２２】Ｓ−ＤＦＴ技術を用いて検出した複数の出
力値を同時に用いて補間法を適用することにより、送信
側から伝送されたＤＴＭＦ信号のトーン周波数を推定す
ることが好ましい。これにより、２つのトーン周波数を
高精度に検出することができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施形態とし
て、誤り検出符号を用いてＤＴＭＦ信号を伝送する情報
データ伝送システムの構成を概略的に示すブロック図で
ある。この実施形態では、誤り検出符号として、ＣＲＣ
（Ｃｙｃｌｉｃ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ Ｃｈｅｃｋ）
符号を想定している。

【００２４】同図において、１０は送信側の電話機、１
１は各電話機１０に接続された電話回線、１２及び１３
は電話回線１１に接続された受信機内に設けられており
低域側及び高域側のトーン周波数群を分離する帯域通過
フィルタ（ＢＰＦ）、１４は同じく受信機内に設けられ
ており各トーン信号を分離するフィルタバンクである。
フィルタバンク１４内には、中心周波数がそれぞれ６９
７Ｈｚ、７７０Ｈｚ、８５２Ｈｚ、９４１Ｈｚ、１２０
９Ｈｚ、１３３６Ｈｚ、１４７７Ｈｚ、１６３３Ｈｚで
あるＢＰＦ１５〜２２が設けられており、ＢＰＦ１５〜
１８は低域側のＢＰＦ１２の出力に、ＢＰＦ１９〜２２
は高域側のＢＰＦ１３の出力にそれぞれ接続されてい
る。図１において、さらに、２３は受信機内に設けられ
ている信号検出器、２４は同じく受信機内に設けられて
いる論理回路、２５は同じく受信機内に設けられている
ＣＲＣ誤り検出器、２６は送信側の電話機１０の近傍に
置かれており、ＣＲＣ符号化器を内蔵するＤＴＭＦ信号
発生器である。

【００２５】なお、図１において、ＢＰＦ１２及び１
３、並びにＢＰＦ１５〜２２は、アナログフィルタ又は
ディジタルフィルタで実現されている。また、信号検出
器２３では、各トーン周波数を中心に持つＢＰＦの出力
電力があらかじめ決められているスレッショルド値を越
えたときにトーン信号が受信されたと判断している。こ
のスレッショルド値は、図１３の従来技術におけるスレ
ッショルド値よりかなり緩い値に設定されている。

【００２６】送信側のＤＴＭＦ信号発生器２６における
誤り検出符号化方式としては、表１に示す１６進法で定
義された１６種類のキャラクタに対して、表３に示され
る４ビットの系列を割り当てることが行われている。表
３では、２つのトーン周波数のうち１つが同じ周波数
で、かつ、もう１つのトーン信号が隣接周波数の関係に
ある最も誤りやすい組み合わせとなるＤＴＭＦ信号に対
応した４ビットの系列に対して、ハミング距離が最大１
ビットとなるように符号化されている。

【００２７】

【表３】

【００２８】表３に示した４ビット系列に割り当てた一
例が、図２に相関図として表わされている。

【００２９】同図において、円で囲まれているキャラク
タ“１”、“２”、“３”、“４”、“５”、“６”、
“７”、“８”、“９”、“０”、“＊”、“＃”、
“Ａ”、“Ｂ”、“Ｃ”及び“Ｄ”はプッシュボタン番
号を表し、それらを接続している線は各キャラクタに割
り当てられているＤＴＭＦ信号の２つのトーン周波数の
うちの、一方が同じ周波数であり、他方のトーン信号が
互いに隣接周波数の関係にあるキャラクタ番号の組み合
わせであることを表している。

【００３０】例えば、図２におけるキャラクタ“５”
は、“２”、“４”、“６”、“８”に誤る確率が大き
い。即ち、キャラクタ“５”に割り当てられている２つ
の周波数のうち、低域の周波数（７７０Ｈｚ）が同じ
で、かつ高域の周波数（１３３６Ｈｚ）が隣接の関係と
なるキャラクタ“４”及び“６”と、キャラクタ“５”
に割り当てられている２つの周波数のうち、高域の周波
数（１３３６Ｈｚ）が同じで、かつ低域の周波数（７７
０Ｈｚ）が隣接の関係となるキャラクタ“２”及び
“８”とがキャラクタ“５”に誤って検出される可能性
が最も高い。なお、デュアルトーンで送信される２つの
周波数を同時に誤検出する確率は非常に小さいため、無
視できるものと考えられる。

【００３１】図２に示す４ビットの割り当て方法の他
に、割り当て方の位置関係を単に入れ替えた図３に示す
ような誤り検出符号の割り当て方法を用いてもよい。

【００３２】上述したように、表３に示す４ビットは、
互いに誤り易い関係にあるキャラクタがトーン周波数の
検出誤りによって間違って判定されたとしても、４ビッ
ト中の誤りが最大１ビットとなるように割り当てられて
いるという特徴を有している。ここで、ＣＲＣ符号化
は、１６進のキャラクタに対応した４ビットの系列に対
して行うことになる。例えば、冗長ビットが１６ビット
のＣＲＣ符号を利用する場合には、以下に示される符号
化を実施することになる。 送信電話番号：０４９２−７８−７８５０ 表３を利用したディジット系列 ここで、上述の４０ビットのディジット系列に対する多
項式表現をＭ（ｘ）で表し、１６ビットの冗長ビット系
列を生成する生成多項式をＧ（ｘ）で表すこととする。
更に、１６ビットの冗長ビットＲ（ｘ）を次の式（１）
の演算により求める。 Ｆ（ｘ）＝Ｍ（ｘ）ｘ¹⁶＋Ｒ（ｘ） ＝Ｇ（ｘ）Ｑ（ｘ） （１） ただし、 Ｍ（ｘ）＝ａ₀ ＋ａ₁ ｘ＋ａ₂ ｘ² ＋……＋ａ₃₉ｘ³⁹ ａ_i ：４０ビットのディジット系列（電話番号に相
当） Ｑ（ｘ）：Ｍ（ｘ）ｘ¹⁶をＧ（ｘ）で割った商 Ｒ（ｘ）：Ｍ（ｘ）ｘ¹⁶をＧ（ｘ）で割った剰余（冗長
ビット） Ｇ（ｘ）＝ｘ¹⁶＋ｘ¹²＋ｘ⁵ ＋１ 上述の操作で１６ビットの冗長ビットＲ（ｘ）は以下の
ように決定される。 結局、以下のキャラクタ系列に相当するデュアルトーン
系列が送信されることになる。 ０４９２７８７８５０＃Ａ３８

【００３３】このように、従来方式による１０桁の送信
に対して、誤り検出符号を用いたＤＴＭＦ信号による情
報データ伝送方法を利用する場合には、４桁の冗長を含
む合計１４桁の送信が必要となる。受信側では、ＣＲＣ
誤り検出器２５において、送信された１４桁に対して送
信側と同様に表３の関係から、まず４ビットを単位とし
たディジット系列に変換し、総計５６ビットの系列を求
める。次に、５６ビットの系列に対してＣＲＣ誤り検出
を実施する。ここで、誤り検出は５６ビットの受信系列
に対してＧ（ｘ）で割り算を行い、剰余の有無で判断す
ることになる。以上の操作により、誤りが検出されなけ
れば４桁の冗長を排除した残り１０桁を受信番号として
出力する。これに対して、受信信号に誤りが検出された
場合には、受信した情報データ系列の全てを排除するこ
とになる。なお、冗長ビットが１６ビットのＣＲＣ符号
の誤り検出能力は、１ブロック内の３ビットまでの誤り
と、奇数ビットの誤りの全てを検出する能力を持つ。ま
た、４ビット以上の偶数ビット誤りに対しては、１／２
¹⁵の確率で誤りを検出することが可能である。

【００３４】以上のように、本実施形態によれば、ＣＲ
Ｃ符号の持つ強力な誤り検出能力を利用することによ
り、従来のＤＴＭＦ信号受信方法の有する受信性能を大
幅に改善できることができる。本実施形態では、送信側
のオートダイアラ（ＤＴＭＦ信号発生器）２６にＣＲＣ
符号化器を付加する必要があるが、符号化器は非常に小
型な既存のチップを容易に利用可能であることから装置
化の際に符号化器付加の与える影響は小さいものと予想
される。また、受信側では、前述したように、信号検出
器２３で設定されているスレッショルド値を緩和すると
同時に、判定出力データの誤り検出を行うＣＲＣ誤り検
出器２５を付加しているが、このようなＣＲＣ検出器は
汎用のチップで容易に実現可能である。

【００３５】図４は、本発明の他の実施形態として、受
信側にＳ−ＤＦＴを用いたＤＴＭＦ信号を伝送する情報
データ伝送システムの構成を概略的に示すブロック図で
ある。

【００３６】同図において、４０は送信側の電話機、４
１は各電話機４０に接続された電話回線、４２及び４３
は受信機内に設けられておりアナログ／ディジタル（Ａ
／Ｄ）変換器５８を介して電話回線４１に接続されてい
る低域側及び高域側のトーン周波数群を分離する帯域通
過フィルタ（ＢＰＦ）、４４は同じく受信機内に設けら
れており各トーン信号を分離するフィルタバンクであ
る。フィルタバンク４４内には、中心周波数がそれぞれ
６９７Ｈｚ、７７０Ｈｚ、８５２Ｈｚ、９４１Ｈｚ、１
２０９Ｈｚ、１３３６Ｈｚ、１４７７Ｈｚ、１６３３Ｈ
ｚであるスライディング離散フーリエ変換（Ｓ−ＤＦ
Ｔ）回路４５〜５２が設けられており、Ｓ−ＤＦＴ回路
４５〜４８は低域側のＢＰＦ４２の出力に、Ｓ−ＤＦＴ
回路４９〜５２は高域側のＢＰＦ４３の出力にそれぞれ
接続されている。図４において、さらに、５７は受信機
内に設けられているディジタル信号処理部、５６は送信
側の電話機４０の近傍に置かれているＤＴＭＦ信号発生
器である。なお、図４の実施形態において、ＢＰＦ４２
及び４３並びにＳ−ＤＦＴ回路４５〜５２は、ディジタ
ルフィルタで実現されている。

【００３７】図１に示すＤＴＭＦ信号受信機では、フィ
ルタ操作を行う部分がそれぞれのトーン信号の周波数を
中心周波数として持つ複数のディジタル又はアナログフ
ィルタにより構成されていた。これに対して、図４の実
施形態では、このフィルタ操作をＳ−ＤＦＴ技術を用い
て行っている。ここで、Ｓ−ＤＦＴ技術とは、入力され
る時間軸上の信号に対してサンプル点毎に周波数軸上の
信号を求めることを可能とするスペクトル解析技術であ
る。ここで、時間軸上のＮ点を一括してＮ点の周波数軸
上の信号に変換する従来のＤＦＴ操作と、時間軸上のサ
ンプル点毎に周波数軸上の信号に変換するＳ−ＤＦＴ操
作の相違点が図５に示されている。

【００３８】ＤＦＴ操作で得られる周波数軸上の信号
は、ＤＦＴの基本単位であるセルが持つ帯域幅と同等の
ＢＰＦを通過した信号の周波数軸上の信号と等価であ
る。即ち、ＤＦＴ操作は、セルが持つ帯域幅を基本とす
るフィルタバンク操作と等価である。特に、Ｓ−ＤＦＴ
は任意の周波数を中心に持つセルを通過した信号の電力
値をサンプル点毎に求めることが可能であるという特徴
を有している。これは、図１で示したトーン信号用ＢＰ
ＦをＳ−ＤＦＴにより実現することが可能であることを
意味している。

【００３９】図４において、電話機４０を介して電話回
線４１により伝送されるＤＴＭＦ信号は、Ａ／Ｄ変換器
５８でディジタルのサンプル値に変換された後、低域の
周波数群、及び高域の周波数群をそれぞれ通過させる２
つのＢＰＦ４２及び４３に入力される。ここで、低域及
び高域のＢＰＦ４２及び４３の帯域幅は、０．５ｋＨｚ
程度である。各ＢＰＦ出力は、８種類の中心周波数（６
９７Ｈｚ、７７０Ｈｚ、８５２Ｈｚ、９４１Ｈｚ、１２
０９Ｈｚ、１３３６Ｈｚ、１４７７Ｈｚ、１６３３Ｈ
ｚ）をそれぞれ有するＳ−ＤＦＴ回路４５〜５２に入力
される（低域、高域ごとに４種類）。ここで、Ｉサンプ
ル目の時間軸上の信号（実数）をｙ（Ｉ）、Ｉサンプル
目の時刻における周波数ｋのスペクトル値（複素数）を
Ｙ_k （Ｉ）とおくとＹ_k （Ｉ）は、

【数１】 で表され、この式の回路構成は図６として与えられる。
なお、図６の回路で示した演算は、サンプル単位で実行
する必要がある。ここで、サンプリング周波数を８ｋＨ
ｚと仮定するとＤＦＴの基本帯域幅Δｆは以下のように
求められる。

【００４０】例えば、表２のトーン信号の伝送仕様か
ら、トーン信号の継続時間を最短の３０ｍｓを想定する
と、この区間に存在するサンプル数は、 Ｎ＝２４０（ｓａｍｐｌｅｓ） （３） となる。従って、ＤＦＴの基本帯域幅Δｆは、 Δｆ＝８ｋＨｚ／２４０＝３３．３３Ｈｚ （４） で与えられる。ここで、ｋと周波数軸の信号の関係は図
７のように表される。従って、例えばｋ＝１０の場合に
はΔｆ＝３３３．３３Ｈｚという値になる。

【００４１】次に、トーン周波数６９７Ｈｚ、７７０Ｈ
ｚ、…をＤＦＴのセルの中心に設定するためには、以下
の操作を行う必要がある。例えば、トーン周波数＝６９
７Ｈｚを例に取ると、 ６９７Ｈｚ＝ｋ×Δｆ＝２０．９１×Δｆ （５） より、ｋ＝２０．９１と設定することにより周波数＝６
９７Ｈｚを中心に持つセルのスペクトル信号を図８のよ
うに求めることができる。

【００４２】次に、伝送仕様からトーン信号の送信機の
周波数安定度を考慮すると、１つのトーン信号に対して
３個のＳ−ＤＦＴ回路が必要となることを示す。トーン
信号の周波数安定度は、各トーンに対して±１．８％の
誤差を許容できるように規定されている。従って、周波
数が６９７Ｈｚのトーン信号に対しては、図９のように
±１２．５４６Ｈｚの周波数オフセットが発生する可能
性がある。なお、トーン信号の最高周波数は１６３３Ｈ
ｚであるため、この場合には図１０に示すように±２
９．３９４Ｈｚの周波数オフセットが発生する。ここ
で、トーン周波数が６９７Ｈｚの場合には、６９７Ｈｚ
を中心に持つセル１個で周波数変動に対処できるが、高
域群のトーン信号に対しては最低３個のセルを考慮する
必要がある。また、後述する周波数推定法においては、
トーン周波数が６９７Ｈｚの場合でもセル３個のＳ−Ｄ
ＦＴ回路が必要となる。図１１はトーン周波数が６９７
Ｈｚの場合のＳ−ＤＦＴ回路の構成例を示す。なお、他
のトーン周波数に対しても同様の手法によりＳ−ＤＦＴ
回路を構成することができる。

【００４３】次に、時間軸上で表現されたトーン信号
と、トーン信号の入力ポイントにおけるＳ−ＤＦＴの出
力値の関係を図１２に示す。同図から、Ｓ−ＤＦＴの出
力値は、トーン信号の入力時から上昇し始め、Ｓ−ＤＦ
Ｔで想定している観測時間長（ＤＦＴのサンプル数）に
相当するトーン信号が入力された時点で最大の出力を得
ることができる。なお、Ｓ−ＤＦＴ出力はトーン信号の
終わりに近づくにつれて減少する。トーン信号検出用受
信機としてＳ−ＤＦＴを用いる利点は、各サンプル点ご
とに受信トーン信号の周波数推定が可能となる点であ
る。特に、トーン信号の受信電力レベルと推定周波数の
情報とを共に利用することにより検出能力を改善するこ
とができる。

【００４４】一般に、トーン信号の持つ周波数値は、ト
ーン信号の継続時間である３０ｍｓ程度の間ではほぼ一
定であると考えられる。これに対して、音声、雑音、自
然界の雑音等の非希望波は時間とともに周波数値は変化
する。この特徴を利用することにより、トーン信号と非
希望波とを区別することが可能となる。また、ＤＴＭＦ
信号は、予め定められた２周波が同時に伝送される。従
って、この２周波と同一の周波数成分を持つ希望波以外
の信号が同時に発生する確率は非常に小さいと考えられ
る。即ち、同時に送信されてきた２種類のトーン信号の
電力と周波数を同時に観測することにより、検出確率を
大幅に改善することが期待できる。ここで、各サンプル
点ごとの周波数は、３個のセルの出力値を用いて以下の
ように推定することができる。

【００４５】まず、各サンプル毎に得られる３個のＳ−
ＤＦＴ回路の出力値をＹ_k 、Ｙ_k-1、Ｙ_k+1 とし、その
絶対値を｜Ｙ_k ｜、｜Ｙ_k-1 ｜、｜Ｙ_k+1 ｜で各々表
す。ここで、トーン信号の推定周波数は、以下の演算式
を用いて導出できる。 （ケース１） ｜Ｙ_k ｜＞｜Ｙ_k+1 ｜＞｜Ｙ_k-1 ｜の場合 ｆ＝Δｆ｛ｋ＋ｒ／（１＋ｒ）｝ ただし、ｒ＝｜Ｙ_k+1 ｜／｜Ｙ_k ｜ （ケース２） ｜Ｙ_k ｜＞｜Ｙ_k-1 ｜＞｜Ｙ_k+1 ｜の場合 ｆ＝Δｆ｛ｋ−ｒ／（１＋ｒ）｝ ただし、ｒ＝｜Ｙ_k-1 ｜／｜Ｙ_k ｜ （ケース３） ｜Ｙ_k-1 ｜が最大値の場合 ｆ＝Δｆ｛ｋ−１／（１＋ｒ）｝ ただし、ｒ＝｜Ｙ_k ｜／｜Ｙ_k-1 ｜ （ケース４） ｜Ｙ_k+1 ｜が最大値の場合 ｆ＝Δｆ｛ｋ＋１／（１＋ｒ）｝ ただし、ｒ＝｜Ｙ_k ｜／｜Ｙ_k+1 ｜

【００４６】上述の手順で補間された周波数の推定精度
は入力信号のＳ／Ｎの関数となるが、Ｓ／Ｎが１０ｄＢ
程度の場合はセル帯域の１／１０程度の精度で周波数を
推定可能である。

【００４７】図４に示すディジタル信号処理部５７で
は、各Ｓ−ＤＦＴ回路４５〜５２の出力を監視し、各出
力があるスレッショルド値を越えた場合には、その時点
から周波数を推定し、推定された周波数がある決められ
た時間長で同じ値を示した場合にトーン信号が受信され
たと判断する。ここで、誤り検出符号を用いたＤＴＭＦ
信号送信方法と同様にスレッショルド値を低めに設定す
ることにより、トーン信号の検出能力を高め、引き続き
実施される周波数の推定操作で、誤検出確率の劣化を抑
えることが可能となる。以上説明したように、トーン信
号のＳ−ＤＦＴ出力値、並びに周波数情報を利用するこ
とにより、従来の電力値だけを利用していた受信機に比
べて検出能力を大幅に改善することが可能になると考え
られる。

【００４８】最後に、周波数推定を開始するスレッショ
ルド値の設定方法の例について簡単に説明する。 （１）マニュアルによるスレッショルドレベルの設定す
る手法（手法１） 電話回線の状態にかかわらず、マニュアル設定されたス
レッショルドレベル（瞬時スペクトル）を、図４の信号
検出器の何れかが越えたとき周波数推定を開始する。な
お、スレッショルド値は、カットアンドトライ方法によ
り事前に決定することが可能である。 （２）ノイズレベルに対する信号電力レベル差で設定す
る手法（手法２） 時刻ｔに得られるＳ−ＤＦＴ出力レベルＬ（ｉ）が、時
刻ｔ₀ に得られたＳ−ＤＦＴ出力レベルＬ₀ （ｉ）に対
して［Ｘ］ｄＢのレベル差を生じた場合、周波数推定を
開始する。ただし、ｉ＝１〜２４はＳ−ＤＦＴの出力ポ
ート番号に相当し、２４個のＳ−ＤＦＴ出力の何れか２
つの出力が同時に設定レベル差を越えた場合に周波数推
定の手順が起動される。 （３）その他のスレッショルド値の設定手法 伝送路の品質の特徴が異なる回線群ごとに最適なスレッ
ショルド値をニューラルネット等により事前に学習させ
ておき、システム側ではいかなる品質の伝送路に対して
も自動的に対処可能としておく。

【００４９】以上述べた実施形態は全て本発明を例示的
に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明
は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することがで
きる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均
等範囲によってのみ規定されるものである。

【００５０】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明では、
伝送されるの１６進のプッシュボタン番号系列に対して
各々異なる４ビット符号を割り当てておき、送信側にお
いては、１６進のプッシュボタン番号系列を用いて伝送
される情報データ系列を４ビット符号により情報データ
ビット系列に変換した後、変換した情報データビット系
列に対して誤り検出符号を施して送信し、受信側におい
ては、判定した受信データ系列に対して誤り検出符号を
用いて受信誤りの有無を検査し、誤りが検出された場合
には送信側から同じ情報データビット系列を再度伝送す
るように要求するように構成されている。このように、
誤り検出符号を利用することにより、従来のＤＴＭＦ信
号受信装置が持つ受信性能を大幅に改善できる。

【００５１】さらに、本発明では、受信側において、Ｓ
−ＤＦＴ技術を用いて、送信側から伝送された情報デー
タ系列に対応するＤＴＭＦ信号の２つのトーン周波数を
検出するＤＴＭＦ信号を用いている。このように、Ｓ−
ＤＦＴ技術により、ＤＴＭＦ信号のトーン周波数の検出
特性を大幅に改善することができる。

【００５２】その結果、ＤＴＭＦ信号の検出用に設定さ
れているスレショルド値を緩和することができ、これま
で検出が不可能であったＤＴＭＦ信号をも検出すること
が可能となる。従って、ＤＴＭＦ信号を用いた情報デー
タ伝送システムの総合的な疎通率の大幅な改善を図るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態として、誤り検出符号を用
いてＤＴＭＦ信号を伝送する情報データ伝送システムの
構成を概略的に示すブロック図である。

【図２】図１の実施形態におけるＤＴＭＦ信号に対する
誤り検出符号の割り当て方法の一例を示す図である。

【図３】図１の実施形態におけるＤＴＭＦ信号に対する
誤り検出符号の割り当て方法の他の例を示す図である。

【図４】本発明の他の実施形態として、受信側にＳ−Ｄ
ＦＴを用いたＤＴＭＦ信号を伝送する情報データ伝送シ
ステムの構成を概略的に示すブロック図である。

【図５】従来のＤＦＴと図４の実施形態で使用するＳ−
ＤＦＴとの相違点を示す図である。

【図６】図４の実施形態で使用するＳ−ＤＦＴの周波数
ｋにおける周波数軸信号を求める回路の構成例を示す図
である。

【図７】図４の実施形態で使用するＳ−ＤＦＴの周波数
ｋと周波数軸信号の関係を示す図である。

【図８】図４の実施形態で使用するＳ−ＤＦＴにおいて
特定の周波数を中心とするｋの設定方法の一例を示す図
である。

【図９】ＤＴＭＦ信号の周波数安定度により発生する周
波数オフセット量の計算例を示す図である。

【図１０】ＤＴＭＦ信号の周波数安定度により発生する
周波数オフセット量がセル帯域幅を越える現象を示す図
である。

【図１１】周波数オフセット量に対処可能な図４の実施
形態で利用するＳ−ＤＦＴの回路構成例を示す図であ
る。

【図１２】図４の実施形態で使用するＳ−ＤＦＴにおけ
る入力信号とＳ−ＤＦＴ出力信号の関係を示す図であ
る。

【図１３】フィルタバンクを用いてＤＴＭＦ信号を伝送
する情報データ伝送システムの構成を概略的に示すブロ
ック図である。

【符号の説明】

１０、４０ 電話機 １１、４１ 電話回線 １２、１３、１５〜２２、４２、４３ ＢＰＦ １４、４４ フィルタバンク ４５〜５２ Ｓ−ＤＦＴ回路 ２３ 信号検出器 ２４ 論理回路 ２５ ＣＲＣ誤り検出器 ２６ ＣＲＣ符号化器を内蔵するＤＴＭＦ信号発生器 ５６ ＤＴＭＦ信号発生器 ５７ ディジタル信号処理部 ５８ Ａ／Ｄ変換器

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 伝送される１６進のプッシュボタン番号
   系列に対して各々異なる４ビット符号を割り当ててお
   き、送信側においては、前記１６進のプッシュボタン番
   号系列を用いて伝送される情報データ系列を前記４ビッ
   ト符号により情報データビット系列に変換した後、該変
   換した情報データビット系列に対して誤り検出符号を施
   して送信し、受信側においては、判定した受信データ系
   列に対して前記誤り検出符号を用いて受信誤りの有無を
   検査し、誤りが検出された場合には前記送信側から同じ
   情報データビット系列を再度伝送するように要求するこ
   とを特徴とするＤＴＭＦ信号を用いた情報データ伝送方
   法。
2. 【請求項２】 前記４ビット符号を、ＤＴＭＦ信号の構
   成要素である２つのトーン周波数のうち、一方のトーン
   周波数が共通でありかつ他方のトーン周波数が互いに隣
   接トーン周波数の関係にあるプッシュボタン番号の組み
   合わせに対して、互いに１ビットの差異となるようにあ
   らかじめ設定することを特徴とする請求項１に記載の方
   法。
3. 【請求項３】 受信側において、スライディング離散フ
   ーリエ変換（Ｓ−ＤＦＴ）技術を用いて、送信側から伝
   送された情報データ系列に対応するＤＴＭＦ信号の２つ
   のトーン周波数を検出することを特徴とするＤＴＭＦ信
   号を用いた情報データ伝送方法。
4. 【請求項４】 Ｓ−ＤＦＴ技術を用いて検出した複数の
   出力値を同時に用いて補間法を適用することにより、送
   信側から伝送されたＤＴＭＦ信号のトーン周波数を推定
   することを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 【請求項５】 伝送される１６進のプッシュボタン番号
   系列に対して各々異なる４ビット符号を割り当ててお
   き、送信側においては、前記１６進のプッシュボタン番
   号系列を用いて伝送される情報データ系列を前記４ビッ
   ト符号により情報データビット系列に変換した後、該変
   換した情報データビット系列に対して誤り検出符号を施
   して送信し、受信側においては、スライディング離散フ
   ーリエ変換（Ｓ−ＤＦＴ）技術を用いて、送信側から伝
   送された情報データ系列に対応するＤＴＭＦ信号の２つ
   のトーン周波数を検出判定し、該検出判定した受信デー
   タ系列に対して前記誤り検出符号を用いて受信誤りの有
   無を検査し、誤りが検出された場合には前記送信側から
   同じ情報データビット系列を再度伝送するように要求す
   ることを特徴とするＤＴＭＦ信号を用いた情報データ伝
   送方法。
6. 【請求項６】 前記４ビット符号を、ＤＴＭＦ信号の構
   成要素である２つのトーン周波数のうち、一方のトーン
   周波数が共通でありかつ他方のトーン周波数が互いに隣
   接トーン周波数の関係にあるプッシュボタン番号の組み
   合わせに対して、互いに１ビットの差異となるようにあ
   らかじめ設定することを特徴とする請求項５に記載の方
   法。
7. 【請求項７】 Ｓ−ＤＦＴ技術を用いて検出した複数の
   出力値を同時に用いて補間法を適用することにより、送
   信側から伝送されたＤＴＭＦ信号のトーン周波数を推定
   することを特徴とする請求項５又は６に記載の方法。