JPH1198266A

JPH1198266A - トーン信号検出器

Info

Publication number: JPH1198266A
Application number: JP25564897A
Authority: JP
Inventors: Yukimasa Sugino; 幸正杉野; Hisashi Yajima; 久矢島
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1997-09-19
Filing date: 1997-09-19
Publication date: 1999-04-09

Abstract

(57)【要約】【課題】振幅変調の有無による特定トーン検出方式を
実現する。【解決手段】入力トーン信号１０１に対し帯域通過フ
ィルタ（図１（ｂ））を用い所定の周波数成分だけを選
択し通過する周波数選択手段１による帯域トーン信号１
０２に対し、振動数検出手段２で検出対象振幅変調トー
ン信号の平均電力と変調度に基づく所定閾値Ｌ１との比
較結果で所定時間Ｔ１内の当該トーン信号１０２とＬ１
との交差回数を計数し、振幅変調有無判定用振動数１０
３として検出する。判定手段３で当該振動数１０３の出
力値に対し検出対象振幅変調トーン信号のキャリア周波
数と上記所定時間Ｔ１とに基づく所定閾値Ｌ２との比較
結果で振幅変調の有無判定をし、出力トーン検出信号１
０４として生成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は電話回線で伝送す
るトーン信号を検出するトーン信号検出器に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば特開昭６３−２３６４６０号公
報に示す従来のトーン信号検出器は図１３のように、Ｄ
ＦＴ演算器１０と２０は、入力トーン信号１０１に対し
ＤＦＴ（ＤｉｓｃｒｅｔｅＦｏｕｒｉｅｒＴｒａｎ
ｓｆｏｒｍ：離散フーリエ変換）演算を施し、周波数領
域の電力成分のうち周波数ｆ１とｆ２がたとえば１ｋＨ
ｚと２．９ｋＨｚの電力Ｗ１とＷ２を抽出する。積分器
３０は、入力トーン信号１０１に対し積分を施し電力Ｗ
ｂを算出する。比較器４０は、電力Ｗ１に対する電力Ｗ
２の電力比Ｗ２／Ｗ１と電力Ｗ２に対する電力Ｗｂの電
力比Ｗｂ／Ｗ２とを求め、Ｗ２／Ｗ１＞閾値ａかつＷｂ
／Ｗ２＜閾値ｂのときトーン信号が到来したものと判定
し、トーン信号の有無を検出する出力トーン検出信号１
０４を生成する。

【０００３】上記従来のトーン信号検出器は、トーン信
号の電力成分は音声信号の電力成分が比較的大きい周波
数ｆ１近傍で存在しないのに対し、比較的小さい周波数
ｆ２近傍で大きい特徴を利用する方式（振幅変調の有無
による特定トーン信号を検出しない方式）を採る。

【０００４】一般に電話回線を用いる伝送信号の中に
は、ファクシミリ装置が送受信をするモデム信号のほか
に音声信号等を含むことがあるため、ファクシミリ装置
のモデム信号送受信時はモデム信号の先頭に現れるトレ
ーニング信号を検出後、後段の復調等処理を施す必要が
ある。図１４に示すように音声信号の平均的パワースペ
クトラムは実線、トレーニング信号（Ｖ．２９モデムで
各周波数０．５ｋＨｚと１．７ｋＨｚと２．９ｋＨｚの
電力成分をもつ３つのトーン重畳信号と実質的に等価）
のパワースペクトラムは点線でそれぞれ表される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来のト
ーン信号検出器では、振幅変調の有無による特定トーン
信号を検出しない方式を採るから、電話通信において用
いられるトーン信号に対して振幅変調の有無に拘らず一
様に検知できるが、一般的に振幅変調されたリングバッ
クトーン（呼出音）信号と振幅変調されないダイヤルト
ーン（発信音）やビジートーン（話中音）のいずれかを
識別検知できない問題点があった。

【０００６】この発明が解決しようとする課題は、トー
ン信号検出器で電話通信において用いられる振幅変調さ
れたトーン信号の有無判定をする方式（振幅変調の有無
による特定トーン信号検出方式）を提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明のトーン信号検
出器は、上記課題を解決するための手段を設け、振幅変
調の有無による特定トーン検出方式を採ることを特徴と
する。

【０００８】周波数選択手段は、入力トーン信号に対し
所定の周波数成分を選択し帯域通過をする。または入力
トーン信号のＳ／Ｎ比が十分高いときは用いない。

【０００９】振動数検出手段は、周波数選択手段による
帯域トーン信号または入力トーン信号または当該入力信
号の絶対値に対し、別途設定をする閾値と交差する所定
時間内の回数を計数し、または別途設定をするオフセッ
ト値との加算値が０レベルと交差する所定時間内の回数
を計数し、振幅変調有無判定用振動数として検出する。
または別途設定をする閾値もしくはオフセット値に代え
て、当該入力信号の信号強度（当該入力信号に対し２乗
値和、絶対値和、移動平均値またはピーク値演算を施し
算出する）に対し平滑化をしたもしくは所定係数を乗じ
た適応閾値もしくはオフセット値を設定する（または適
応閾値もしくはオフセット値として下限値を設定す
る）。または別途設定をする閾値もしくはオフセット値
に代えて、当該振動数の出力値に対し所定閾値との比較
結果により増減した閾値もしくはオフセット値を設定す
る。または別途設定をする閾値もしくはオフセット値と
して複数値を設定し、複数振動数を検出する。

【００１０】判定手段は、振動数検出手段による振動数
の出力値に対し、所定閾値との比較結果による振幅変調
の有無判定をする。または振動数検出手段による複数振
動数の各出力値に対し、所定閾値との比較結果による各
振幅変調有無判定の論理和を最終的な判定結果とする。
または当該複数振動数の各出力から選択するゼロ出現頻
度の所定比率に最も近い出力値に対し、所定閾値との比
較結果による振幅変調有無判定をする。または振動数検
出手段による振動数の出力値に対し、所定閾値との比較
結果のオン／オフ変化が、一定時間内に所定数以上ある
かどうか、生じる時間間隔について複数回一定範囲内に
入るかどうか、もしくは生じる平均時間間隔について一
定範囲内に入るかどうかによる振幅変調有無判定をす
る。または当該振動数の出力値に対し、ヒステリシス特
性をもつように動作する所定閾値との比較結果、過去の
複数回の最大値と最小値との差と所定閾値との比較結
果、過去の複数回の最大値と最小値との比と所定閾値と
の比較結果、現在と過去の振動数出力値の差が所定閾値
を越える頻度と所定閾値との比較結果、もしくは現在と
過去の振動数出力値の差の積分値と所定閾値との比較結
果による振幅変調有無判定をする。

【００１１】

【発明の実施の形態】この発明の実施の一形態を示すト
ーン信号検出器は図１（ａ）のように、周波数選択手段
１は、入力トーン信号１０１に対したとえば帯域通過フ
ィルタを用い検出対象周波数以外の雑音成分を除去し、
所定の周波数成分だけを選択し帯域トーン信号１０２と
して通過する。振動数検出手段２は、周波数選択手段１
による帯域トーン信号１０２に対し検出対象の振幅変調
されたトーン信号の平均電力と変調度に基づく所定の閾
値Ｌ１との比較結果で所定の時間Ｔ１内に帯域トーン信
号１０２がＬ１と交差する回数を計数し、振幅変調の有
無判定用振動数１０３として検出する。判定手段３は、
振動数検出手段２による振動数１０３の出力値に対し検
出対象の振幅変調されたトーン信号のキャリア周波数ω
ｃと上記所定の時間Ｔ１とに基づく所定の閾値Ｌ２との
比較結果で振幅変調の有無判定をし、出力トーン検出信
号１０４として生成する。雑音の影響を受けないで所定
閾値設定による振幅変調の有無判定ができる。

【００１２】上記実施の形態のトーン信号検出器は、電
話通信において用いられる振幅変調されたトーン信号の
有無判定をする方式（振幅変調の有無による特定トーン
検出方式）を採る。

【００１３】周波数選択手段１は図１（ｂ）のように、
帯域通過フィルタとして構成する。乗算器１１と１１ａ
〜１１ｊは、入力トーン信号１０１と各入力信号に対し
フィルタ係数ｓ０とａ０１、ａ０２、ｂ１１、ａ１１、
ｂ２１、ａ２１、ｂ１２、ａ１２、ｂ２２およびａ２２
の乗算結果を出力する。加算器１２と１２ａ〜１２ｃ
は、各入力信号に対し、その加算結果を出力する。遅延
器１３と１３ａ〜１３ｃは、各入力信号に対し標本化周
期に等しい時間だけ遅延する。適切なフィルタ係数の設
定により検出対象トーン信号の周波数成分だけを通過さ
せそれ以外の帯域信号を阻止するように、たとえばキャ
リア周波数４００±２０Ｈｚの検出対象トーン信号のキ
ャリア周波数範囲をカバーするたとえば帯域通過フィル
タの通過域が４００±４０Ｈｚになるように、帯域通過
フィルタの特性を設計する。帯域通過フィルタ係数（標
本化周波数８ｋＨｚ）の設計例を表１に示す。

【００１４】

【表１】

【００１５】振動数検出手段２は図２（ａ）のように、
周波数選択手段１による出力帯域トーン信号１０２の値
Ｍ１＞所定の閾値Ｌ１のとき１を出力し、Ｍ１≦Ｌ１の
とき０を出力する比較器２１の出力値に対し、カウンタ
２２で検出対象の振幅変調されたトーン信号の振幅変調
周期よりも十分短い所定の時間Ｔ１内における０から１
と０から１への変化回数の合計値（Ｔ１内におけるＭ１
のＬ１との交差回数）を計数し、振動数１０３として検
出する。なお所定の閾値Ｌ１は、検出対象の振幅変調さ
れたトーン信号の特性（平均電力Ｐと変調度ｋ）に基づ
いて定める必要があり、振幅変調されたトーン信号包絡
線の最大値よりも小さく、かつ最小値よりも大きい範囲
内で選択する必要がある。すなわち、図８に示すように
キャリア信号Ｅｃ・ｃｏｓ（ωｃ・ｔ）の振幅を変調信
号Ｅｍ・ｃｏｓ（ωｍ・ｔ＋ψｍ）で変化すると、振幅
変調されたトーン信号ｅｃｍ＝Ｅｃ｛１＋ｋｃｏｓ
（ωｍ・ｔ＋ψｍ）｝ｃｏｓ（ωｃ・ｔ）（ｋ＝Ｅｍ／
Ｅｃ）＝Ｅｃｃｏｓ（ωｃ・ｔ）＋（１／２）Ｅｍ
ｃｏｓ｛（ωｃ−ωｍ）ｔ−ψｍ｝＋（１／２）Ｅｍｃ
ｏｓ｛（ωｃ＋ωｍ）ｔ＋ψｍ｝となり、周波数がωｃ
のキャリア成分のほかに周波数がωｃ−ωｍとωｃ＋ω
ｍの下側と上側波帯成分をもち、振幅変調されたトーン
信号の平均電力ｐ＝Ｅｃ² ＋（１／２）Ｅｍ² ＝Ｅｃ²
（１＋ｋ² ／２）となるから、Ｅｃ＋Ｅｍ＝（１＋ｋ）
｛Ｐ／（１＋ｋ² ／２）｝^1/2 ＞Ｌ１＞Ｅｃ−Ｅｍ＝
（１−ｋ）｛ｐ／（１＋ｋ² ／２）｝^1/2 とする必要が
ある。

【００１６】判定手段３は図５（ａ）のように、振動数
検出手段２による振動数１０３の出力値Ｍ２＞所定の閾
値Ｌ２のとき１を出力し、Ｍ２≦Ｌ２のとき０を出力す
る比較器３１による出力値に対し、振幅変調有無判定部
３２で状態０と１のいずれか一方を保つとき、振幅変調
されていないトーン入力信号と判定し０を出力し、状態
０と１を交互に出力するとき、振幅変調されたトーン入
力信号と判定し１を出力し、出力トーン検出信号１０４
として生成する。なお所定の閾値Ｌ２は、検出対象の振
幅変調されたトーン信号のキャリア周波数ωｃと振動数
検出手段２で用いる所定時間Ｔ１とに基づいて定める必
要があり、振幅変調されたトーン信号入力時の振動数検
出手段２による振動数１０３の出力値Ｍ２の採り得る範
囲（０≦Ｍ２≦Ｔ１・ωｃ／π）内、すなわちＴ１・ω
ｃ／π＞Ｌ２＞０の範囲内で選択する必要がある。

【００１７】上記実施の形態のトーン信号検出器は図９
のように、振幅変調されていないトーン入力信号の場合
（図９（ａ））と振幅変調されたトーン入力信号の場合
（図９（ｂ））において、まず周波数選択手段１で共に
入力トーン信号１０１の混入ノイズ成分を除去し検出対
象周波数の帯域トーン信号１０２だけを通過する。つぎ
にこの周波数選択手段１の出力帯域トーン信号１０２に
対し、振動数検出手段２で図９（ａ）のように入力トー
ン信号１０１に振幅変調がかかっていないときの出力振
動数１０３の値は、所定の閾値Ｌ２より大きくなりトー
ン信号が入力されている間中一定値を保つ。図９（ｂ）
のように入力トーン信号１０１に振幅変調がかかってい
るときの出力振動数１０３の値は、所定の閾値Ｌ２より
大きくなったり小さくなったりして振幅変調に伴う入力
信号電力の変化に従い増減する。さらにこの振動数検出
手段２による振動数１０３の出力値に対し、判定手段３
で図９（ａ）のときは、比較器３１で当該出力値を０か
ら１に変化後トーン信号が入力されている間中１の状態
に保ち、振幅変調有無判定部３２で振幅変調されていな
いトーン入力信号と判定し０を出力し、出力トーン検出
信号１０４として生成する。図９（ｂ）のときは、比較
器３１で０と１を交互に出力し、振幅変調有無判定部３
２で振幅変調されたトーン入力信号と判定し１を出力
し、出力トーン検出信号１０４として生成する。

【００１８】なお上記図１（ａ）に示す発明の実施の形
態で周波数選択手段１は必ずしも必要ではなく、入力ト
ーン信号１０１のＳ／Ｎ比が十分高いときは当該入力ト
ーン信号１０１を振動数検出手段２で直接受けて振動数
１０３を検出する構成としてもよい。図１（ａ）と同じ
効果を得る。

【００１９】また上記図１（ａ）に示す発明の実施の形
態で図２（ａ）に示す振動数検出手段２は図２（ｂ）の
ように、別途設ける加算器２３で周波数選択手段１によ
る出力帯域トーン信号１０２の値Ｍ１に対し所定のオフ
セット値Ｌ３を加算後、Ｍ１＋Ｌ３＞０のとき１を出力
し、Ｍ１＋Ｌ３≦０のとき０を出力する比較器２１ａの
出力値に対し、カウンタ２２で振動数１０３として検出
してもよい。雑音の影響を受けないで所定オフセット値
設定による振幅変調の有無判定ができる。

【００２０】また上記図１（ａ）に示す発明の実施の形
態で図２（ａ）と図２（ｂ）に示す振動数検出手段２は
図２（ｃ）と図２（ｄ）のように、別途設ける信号強度
算出部２４で入力トーン信号１０１の信号強度を算出
し、別途設ける閾値設定部２５とオフセット設定部２６
で振幅変調に伴う信号強度変動成分を除去する低域通過
フィルタによる当該信号強度を平滑化した平均値に対
し、振幅変調されたトーン信号包絡線の最大値よりも小
さくかつ最小値よりも大きい範囲内になるように自動的
に制御をし、閾値Ｌ′１とオフセット値Ｌ′３として比
較器２１と加算器２３に出力してもよい。入力信号強度
の平滑化による適応閾値Ｌ′１とオフセット値Ｌ′３を
設定でき、広範囲の入力信号レベルでも正しい振幅変調
の有無判定ができる。閾値設定部２５とオフセット設定
部２６で用いる低域通過フィルタは、たとえば図１
（ｂ）と同じ構成とし、適切なフィルタ係数の設定によ
り信号強度算出部２４による出力信号強度１０５のうち
振幅変調に伴う信号強度変動成分を除去するように、た
とえば振幅変調周波数２０Ｈｚの検出対象トーン信号の
ときは低域通過フィルタのカットオフ周波数（通過域上
限周波数）が当該変調周波数よりも低くなるたとえば１
０Ｈｚになるように、低域通過フィルタの特性を設計す
る。低域通過フィルタ係数（標本化周波数８ｋＨｚ）の
設計例を表２に示す。

【００２１】

【表２】

【００２２】また上記図１（ａ）に示す発明の実施の形
態で図２（ｃ）と図２（ｄ）に示す振動数検出手段２の
閾値設定部２５とオフセット値設定部２６は図２（ｅ）
のように、信号強度算出部２４による信号強度１０５に
対し所定の係数Ｌ４を乗じ、閾値Ｌ′１とオフセット値
Ｌ′３として比較器２１と加算器２３に出力する閾値設
定部２５ａとオフセット値設定部２６ａ（図示しない）
として構成してもよい。入力信号強度に所定の係数を乗
じることによる適応閾値Ｌ′１とオフセット値Ｌ′３を
設定でき、図２（ｃ）と図２（ｄ）と同じ効果を得る。
なお上記適応閾値Ｌ′１は振幅変調されたトーン信号包
絡線の最大値よりも小さく、かつ最小値よりも大きい範
囲内で選択する必要があるから、信号強度算出部２４が
当該入力信号のピーク値を抽出して信号強度１０５とし
て出力する場合、所定の係数Ｌ４は１＞Ｌ４＞（Ｅｃ−
Ｅｍ）／（Ｅｃ＋Ｅｍ）＝（１−ｋ）／（１＋ｋ）（ｋ
は変調度）の範囲内で選択する必要がある。

【００２３】また上記図１（ａ）に示す発明の実施の形
態で図２（ｃ）と図２（ｄ）に示す振動数検出手段２は
図２（ｆ）と図２（ｇ）のように、閾値設定部２５とオ
フセット値設定部２６による適応閾値Ｌ′１と適応オフ
セット値Ｌ′３＞所定の閾値Ｌ５のとき１を出力し、
Ｌ′１とＬ′３≦Ｌ５のとき０を出力する別途設ける比
較器２７による出力値に従い、別途設けるセレクタ２８
でＬ′１とＬ′３またはＬ５を選択し比較器２１と加算
器２３に出力してもよい。適応閾値Ｌ′１／適応オフセ
ット値Ｌ′３と所定閾値Ｌ５のいずれか大きい方の値を
比較器２１／加算器２３の閾値／オフセット値とし下限
値（＝Ｌ５）を設けることにより、振幅変調されたトー
ン入力信号に対し、たとえば通信回線の２線−４線変換
部で発生するエコーなどのように低レベルのときは振動
数検出をしないで、高レベルのときだけ振動数検出がで
きる。

【００２４】また上記図１（ａ）に示す発明の実施の形
態で図２（ａ）に示す振動数検出手段２は図３（ａ）の
ように、周波数選択手段１による出力帯域トーン信号１
０２の値Ｍ１＞複数の所定の閾値Ｌ１ａ／Ｌ１ｂ／Ｌ１
ｃ（Ｌ１ａ＞Ｌ１ｂ＞Ｌ１ｃ）のとき１を出力し、Ｍ１
≦Ｌ１ａ／Ｌ１ｂ／Ｌ１ｃのとき０を出力する複数の各
比較器２１による出力値に対し、複数の各カウンタ２２
で所定の時間Ｔ１内における０から１と０から１への変
化回数の合計値を計数し、パラメータ用振動数１０３ａ
と１０３ｂと１０３ｃとして検出してもよい。広範囲の
入力信号レベルでも正しい振幅変調の有無判定ができ
る。図３（ａ）に示す振動数検出手段２は、入力信号１
０１として様々な信号レベルの振幅変調されたトーン信
号が与えられる可能性があるとき、当該信号レベルのと
りうる範囲に対し所定の閾値Ｌ１ａとＬ１ｂとＬ１ｃの
少なくとも一つが適切な値となるように当該各閾値を選
ぶことにより、出力振動数１０３ａと１０３ｂと１０３
ｃの少なくとも一つが振幅変調に伴う入力信号の電力変
化に従い増減する。たとえば様々な信号レベルの振幅変
調されたトーン入力信号１０１に対し、標準的レベルと
同じ程度の図１０の場合は、閾値Ｌ１ｂが適切な値とな
り、閾値Ｌ１ｃが高すぎ、閾値Ｌ１ａが低すぎるため、
閾値Ｌ１ｂを用い算出した振動数１０３ｂだけが振幅変
調に伴う入力信号の電力変化に従い増減し、振動数１０
３ｃはトーン信号が入力されても０のままとなり、振動
数１０３ａはトーン信号が入力されている間中０でない
一定値を保つ。標準的レベルよりも大きい図１１の場合
は、閾値Ｌ１ｃが適切な値となり、閾値Ｌ１ａとＬ１ｂ
が低すぎるため、閾値Ｌ１ｃを用い算出した振動数１０
３ｃだけが振幅変調に伴う入力信号の電力変化に従い増
減し、振動数１０３ａと１０３ｂはトーン信号が入力さ
れている間中０でない一定値を保つ。標準的レベルより
も小さい図１２の場合は、閾値Ｌ１ａが適切な値とな
り、閾値Ｌ１ｂとＬ１ｃが高すぎるため、閾値Ｌ１ａを
用い算出した振動数１０３ａだけが振幅変調に伴う入力
信号の電力変化に伴い増減し、振動数１０３ｂと１０３
ｃはトーン信号が入力されても０のままとなる。

【００２５】また上記図１（ａ）に示す発明の実施の形
態で図２（ｂ）に示す振動数検出手段２は図３（ｂ）の
ように、周波数選択手段１による出力帯域トーン信号１
０２の値Ｍ１に対し所定のオフセット値Ｌ３ａ／Ｌ３ｂ
／Ｌ３ｃ（Ｌ３ａ＞Ｌ３ｂ＞Ｌ３ｃ）を加算する複数の
各加算器２３による出力値Ｍ１＋Ｌ３ａ／Ｌ３ｂ／Ｌ３
ｃ＞０のとき１を出力し、Ｍ１＋Ｌ３ａ／Ｌ３ｂ／Ｌ３
ｃ≦０のとき０を出力する複数の各比較器２１ａによる
出力値に対し、複数の各カウンタ２２で振動数１０３ａ
／１０３ｂ／１０３ｃとして検出してもよい。図３
（ａ）と同じ効果を得る。

【００２６】また上記図１（ａ）に示す発明の実施の形
態で図２（ｃ）と図２（ｄ）に示す振動数検出手段２は
信号強度算出部２４および閾値設定部２５とオフセット
設定部２６とに代えて、図３（ｃ）と図３（ｄ）のよう
に別途閾値設定部２５ｂとオフセット設定部２６ｂを設
け、カウンタ２２による振動数１０３の出力値が所定の
閾値Ｌ６よりも大きくまたは小さくなると、閾値Ｌ′１
とオフセット値Ｌ′３を大きくまたは小さくなるように
自動的に制御し、比較器２１と加算器２３に出力しても
よい。入力信号レベルによる適応閾値Ｌ′１とオフセッ
ト値Ｌ′３を設定でき、広範囲の入力信号レベルでも正
しい振幅変調の有無判定ができる。閾値設定部２５ｂと
オフセット設定部２６ｂは図３（ｆ）のように、カウン
タ２２による振動数１０３の出力値が所定の閾値Ｌ６よ
りも大きいまたは小さいとき、現在の適応閾値Ｌ′１と
適応オフセット値Ｌ′３を１処理単位時間だけ遅延した
前回のＬ′１とＬ′３に正または負の所定値を加算した
前回のＬ′１とＬ′３よりも大きいまたは小さい値を選
択し、所望の閾値Ｌ′１とオフセット値Ｌ′３として比
較器２１と加算器２３に出力する。

【００２７】また上記図１（ａ）に示す発明の実施の形
態で図２（ａ）に示す振動数検出手段２は周波数選択手
段１による出力帯域トーン信号１０２の正と負側の値の
いずれか一方だけを用い、他方の極性の値を用いない
で、振動数検出をするとして説明したが、図３（ｅ）の
ように別途絶対値回路２９を設け、周波数選択手段１に
よる出力帯域トーン信号１０２に対し予め絶対値処理を
施し当該両極性の値を用い、振動数検出をしてもよい。
精密な振動数検出ができる。

【００２８】また上記図１（ａ）に示す発明の実施の形
態で図２（ｃ）と図２（ｄ）と図２（ｆ）と図２（ｇ）
に示す振動数検出手段２の信号強度算出部２４は図４
（ａ）または図４（ｂ）のように、入力トーン信号１０
１に対し２乗演算を施す乗算器９１による出力２乗値ま
たは絶対値処理を施す絶対値回路９３による出力絶対値
を算分回路９２でｎ個のサンプル数だけ加算し、信号強
度１０５として閾値設定部２５とオフセット設定部２６
に出力してもよい。正しい入力信号強度を算出できる。
または入力信号強度としての電力を簡易に算出できる。
また図４（ｃ）のように、入力トーン信号１０１に対し
２乗演算を施す乗算器９１による現在の出力２乗値と当
該出力値を標本化周期に等しい時間だけ遅延する各遅延
器９４による１〜３サンプル前の出力２乗値、すなわち
過去４サンプル分の乗算器９１による出力２乗値を加算
する各加算器９５による出力値に対し乗算器９６で所定
の係数０．２５（＝１／４）を乗じた２乗値の移動平均
値を信号強度１０５として閾値設定部２５とオフセット
設定部２６に出力してもよい。正しい入力信号強度を算
出できる。また図２（ｅ）に示す振動数検出手段２の信
号強度算出部２４は図４（ｄ）のように、入力トーン信
号１０１に対し標本化周期に等しい時間だけ遅延する各
遅延器９７による１〜ｎサンプル前（ｎは遅延器９７の
個数で、入力信号ピーク値の算出区間長が検出対象振幅
変調トーン信号の振幅変調周期よりも十分長くなるよう
に定めることが望ましい）の入力トーン信号１０１のう
ちの最大値を抽出する最大値抽出部９８による出力値を
信号強度１０５として閾値設定部２５ａに出力してもよ
い。入力信号強度としては検出対象振幅変調トーン信号
包絡線の最大値が得られる。

【００２９】また上記図１（ａ）に示す発明の実施の形
態で図５（ａ）に示す判定手段３は図５（ｂ）のよう
に、振動数検出手段２による出力振動数１０３ａと１０
３ｂと１０３ｃの値Ｍ２ａ／Ｍ２ｂ／Ｍ２ｃ＞所定の閾
値Ｌ２のとき１を出力し、Ｍ２ａ／Ｍ２ｂ／Ｍ２ｃ≦Ｌ
２のとき０を出力する複数の各比較器３１による出力値
に対し、複数の各振幅変調有無判定部３２でそれぞれ状
態０と１のいずれか一方を保つとき、振幅変調されてい
ないトーン入力信号と判定し０を出力し、状態０と１を
交互に出力するとき、振幅変調されたトーン入力信号と
判定し１を出力し、論理和（ＯＲ）回路３３で当該出力
値の少なくとも１つが１であるとき、振幅変調された入
力信号と判定し１を出力し、当該出力値のすべてが０で
あるとき、振幅変調されていない入力信号と判定し０を
出力し、振幅変調の有無を検出する出力トーン検出信号
１０４として生成してもよい。広範囲の入力信号レベル
でも正しい振幅変調の有無判定ができる。

【００３０】また上記図１（ａ）に示す発明の実施の形
態で図５（ａ）に示す判定手段３は図５（ｃ）のよう
に、振動数検出手段２による振動数１０３ａと１０３ｂ
と１０３ｃの出力値Ｍ２ａとＭ２ｂとＭ２ｃが０となる
頻度を算出する複数の各ゼロ出現頻度算出部３４による
出力ゼロ出現頻度値が５０％に最も近い振動数１０３ａ
／１０３ｂ／１０３ｃに対し、最適振動数の出力値であ
ると判定する最適振動数選択部３５による判定結果に基
づきセレクタ３６で選択し比較器３１に出力してもよ
い。図５（ｂ）と同じ効果を得る。

【００３１】また上記図１（ａ）に示す発明の実施の形
態で判定手段３は図５（ｄ）のように、振動数検出手段
２による振動数１０３の出力値Ｍ２＞Ｌ２のとき１を出
力し、Ｍ２≦Ｌ２のとき０を出力する比較器４１による
比較結果出力値１０６に対し０から１または１から０へ
の変化を検出する変化点検出器４２による出力変化点検
出パルス信号を受信するごとに、所定の時間Ｔ２（検出
対象の振幅変調されたトーン信号の振幅変調周期よりも
十分長い値とすることが望ましい）ごとに繰返す信号処
理タイミングを示すタイマ４５による制御パルス信号で
のリセット後内部計数値を１ずつ増加し、当該制御パル
ス信号を再び受信すると、内部計数値を比較器４４に出
力後リセットするカウンタ４３による出力値Ｍ３＞所定
の閾値Ｌ７のとき振幅変調された入力信号と判定し１を
出力し、Ｍ３≦Ｌ７のとき振幅変調されていない入力信
号と判定し０を出力する比較器４４の出力値を出力トー
ン検出信号１０４として生成してもよい。振動数１０３
の出力値と所定の閾値Ｌ２との比較結果のオン／オフ変
化が一定時間内に所定数以上あるかどうかにより、振幅
変調の有無判定ができる。なおこの場合の比較器４１の
出力変化点は、キャリア信号Ｅｃ・ｃｏｓ（ωｃ・ｔ）
の振幅を変調信号Ｅｍ・ｃｏｓ（ωｍ・ｔ＋ψｍ）で変
化する振幅変調トーン入力信号の振幅変調周期Ｔｍ＝２
π／ωｍの間に２回生じるから、所定の時間Ｔ２内に比
較器４１の出力変化点が生じる回数の期待値Ｐｎ＝２Ｔ
２／Ｔｍ＝Ｔ２ωｍ／πとなる。従って所定の閾値Ｌ７
は、０よりも大きくＰｎよりも小さい値（Ｔ２・ωｍ／
π＞Ｌ７＞０）とする必要がある。

【００３２】また上記図１（ａ）に示す発明の実施の形
態で判定手段３は図６（ａ）のように、振動数検出手段
２による振動数１０３の出力値Ｍ２＞Ｌ２のとき１を出
力し、Ｍ２≦Ｌ２のとき０を出力する比較器４１による
比較結果出力値１０６に対し０から１または１から０へ
の変化を検出する変化点検出器４２による出力変化点検
出パルス信号を受信するごとに、リセット後内部計数値
を単位時間ごとに１ずつ増加し、当該出力変化点検出パ
ルス信号を再び受信すると、内部計数値をデータ保持回
路４６に出力後リセットするデータ保持回路４６経由カ
ウンタ４３ａによる出力値Ｍ４＞所定の閾値Ｌ８のとき
１を出力し、Ｍ４≦Ｌ８のとき０を出力する比較器４７
とＭ４＜所定の閾値Ｌ９のとき１を出力し、Ｍ４≧Ｌ９
のとき０を出力する比較器４８とによる出力値Ｍ５とＭ
６の論理積演算を施し、振幅変調されたトーン信号入力
時はＬ８＜Ｍ４＜Ｌ９でＭ５とＭ６のいずれも１となる
から、１を出力し、振幅変調されていないトーン信号入
力時はＬ８＜Ｍ４＜Ｌ９でなくＭ５とＭ６のいずれかが
０となるから、０を出力する論理積（ＡＮＤ）回路４９
による現在の出力値と当該出力値を１処理単位時間だけ
遅延する複数の各遅延器５１による前回と前々回の出力
値、すなわち過去３回分の出力値の多数決を採り、２回
分以上１のとき振幅変調されたトーン入力信号と判定し
１を出力し、２回分以上０のとき振幅変調されていない
トーン入力信号と判定し０を出力する判定部５２による
出力値を出力トーン検出信号１０４として生成してもよ
い。出力振動数１０３と所定の閾値Ｌ２との比較結果の
オン／オフ変化が生じる時間間隔について一定範囲内に
複数回入るかどうかにより、誤検出の少ない振幅変調の
有無判定ができる。なおこの場合の比較器４１の出力変
化点が生じる時間間隔の期待値Ｐｔは、上記振幅変調周
期Ｔｍの１／２であるから、Ｐｔ＝Ｔｍ／２＝π／ωｍ
となる。従って上記所定の閾値Ｌ８とＬ９は、Ｐｔより
も小さい値と大きい値（Ｌ９＞π／ωｍ＞Ｌ８）とする
必要がある。

【００３３】また上記図１（ａ）に示す発明の実施の形
態で図６（ａ）に示す判定手段３は図６（ｂ）のよう
に、データ保持回路４６経由カウンタ４３ａによる現在
の出力値と当該出力値を１処理単位時間だけ遅延する複
数の各遅延器５３による前回と前々回の出力値、すなわ
ち過去３回分の出力値の平均値を算出する平均値算出回
路５４による出力値Ｍ７＞所定の閾値Ｌ１０のとき１を
出力し、Ｍ７≦Ｌ１０のとき０を出力する比較器５５と
Ｍ７＜所定の閾値Ｌ１１のとき１を出力し、Ｍ７≧Ｌ１
１のとき０を出力する比較器５６とによる出力値Ｍ８と
Ｍ９との論理積演算を施し、振幅変調されたトーン信号
入力時はＬ１０＜Ｍ７＜Ｌ１１でＭ８とＭ９のいずれも
１となるから、１を出力し、振幅変調されていないトー
ン信号入力時はＬ１０＜Ｍ７＜Ｌ１１でなくＭ８とＭ９
のいずれかが０となるから、０を出力する論理積（ＡＮ
Ｄ）回路５７による出力値を出力トーン検出信号１０４
として生成してもよい。出力振動数１０３と所定の閾値
Ｌ２との比較結果のオン／オフ変化が生じる平均時間間
隔について一定範囲内に入るかどうかにより、誤検出の
より少ない振幅変調有無判定ができる。なお上記所定の
閾値Ｌ１０とＬ１１は、この場合の比較器４１の出力変
化点が生じる時間間隔の期待値Ｐｔよりも小さい値と大
きい値（Ｌ１１＞π／ωｍ＞Ｌ１０）とする必要があ
る。

【００３４】また上記図１（ａ）に示す発明の実施の形
態で図５（ａ）と図５（ｂ）と図６（ａ）と図６（ｂ）
に示す判定手段３の比較器３１と４１は図６（ｃ）のよ
うに、振動数検出手段２による振動数１０３の出力値Ｍ
２＞加算器６１による出力値Ｌ２＋ΔＬ２のとき１を出
力し、Ｍ２≦Ｌ２＋ΔＬ２のとき０を出力する比較器６
３とＭ２＞加算器６２によるＬ２−ΔＬ２のとき１を出
力し、Ｍ２≦Ｌ２−ΔＬ２のとき０を出力する比較器６
４とによる出力値に対し、現在の論理和（ＯＲ）回路６
７による比較結果出力値１０６が１と０のとき、インバ
ータ６８による出力値を０と１とし、論理積（ＡＮＤ）
回路６５による出力値を０と比較器６３による出力値と
し、ＡＮＤ回路６６による出力値を比較器６４による出
力値と０とすることにより、以後の比較結果出力値１０
６を比較器６４と６３による出力値により決定してもよ
い。振動数検出手段２による振動数１０３の出力値Ｍ２
が大きくまたは小さくなると、一旦比較器４１による比
較結果出力値１０６が１または０になるとき、以後の比
較結果出力値１０６がＭ２とより低い側の閾値（Ｌ２−
ΔＬ２）またはより高い側の閾値（Ｌ２＋ΔＬ２）との
比較結果により決定されることになり、振動数１０３の
出力値の上昇時または下降時にヒステリシス特性をもつ
ように動作する閾値Ｌ２＋ΔＬ２またはＬ２−Δ２との
比較結果により、ノイズ等に起因する閾値近傍振動数の
微小変化の悪影響を取り除くことができる。

【００３５】また上記図１（ａ）に示す発明の実施の形
態で判定手段３は図７（ａ）のように、振動数検出手段
２による振動数１０３の現在の出力値と当該出力値を１
処理単位時間だけ遅延する複数の各遅延器７１による前
回と前々回の出力値、すなわち過去３回分の出力値の最
大値ＭＡＸと最小値ＭＩＮを算出する最大値・最小値算
出回路７２による出力最大値と最小値との減算（ＭＡＸ
−ＭＩＮ）を施す減算器７３による出力値Ｍ１０＞所定
の閾値Ｌ１２のとき振幅変調されたトーン入力信号と判
定し１を出力し、Ｍ１０≦Ｌ１２のとき振幅変調されて
いないトーン入力信号と判定し０を出力する比較器７４
による出力値を出力トーン検出信号１０４として生成し
てもよい。振動数検出手段２による振動数１０３の出力
値は、振幅変調されたトーン信号入力時に振幅変調に伴
う入力信号の電力変化に従い増減し、振幅変調されてい
ないトーン信号入力時にほぼ一定の値をとるから、過去
の複数回最大・最小出力値差と所定の閾値Ｌ１２との比
較結果により、振幅変調の有無判定ができる。

【００３６】また上記図１（ａ）に示す発明の実施の形
態で図７（ａ）に示す判定手段３は図７（ｂ）のよう
に、減算器７３に代えて最大値・最小値算出回路７２に
よる出力最大値と最小値との除算（ＭＡＸ／ＭＩＮ）を
施す除算器７５による出力値に対し比較器７４ａで所定
の閾値Ｌ１３と比較判定をしてもよい。上記最大・最小
出力値差に代えて最大・最小出力値比と所定の閾値Ｌ１
３との比較結果により、振幅変調の有無判定ができる。

【００３７】また上記図１（ａ）に示す発明の実施の形
態で判定手段３は図７（ｃ）のように、振動数検出手段
２による振動数１０３の現在の出力値と当該出力値を１
処理単位時間だけ遅延する遅延器８１による前回の出力
値との減算と当該減算値の絶対値処理とを施す減算器８
２と絶対値回路８３とによる出力値Ｍ１１＞所定の閾値
Ｌ１４の時振動数の変化が大きいと判定し１を出力し、
Ｍ１１≦Ｌ１４のとき振動数の変化が小さいと判定し０
を出力する比較器８４による出力値に対し、１を出力す
る頻度＞所定の閾値Ｌ１５のとき振幅変調されたトーン
入力信号と判定し１を出力し、１を出力する頻度≦Ｌ１
５のとき振幅変調されていないトーン入力信号と判定し
０を出力する判定部８５による出力値を出力トーン検出
信号１０４として生成してもよい。現在と過去の振動数
出力値差が所定の閾値Ｌ１４を越える頻度と所定の閾値
Ｌ１５との比較結果により、振幅変調の有無判定ができ
る。

【００３８】また上記図１（ａ）に示す発明の実施の形
態で図７（ｃ）に示す判定手段３は図７（ｄ）のよう
に、比較器８４と判定部８５とに代えて絶対値回路８３
による出力値に対し所定の時間に亘って積分処理を施す
積分器８６による出力値Ｍ１２＞所定の閾値Ｌ１６のと
き振幅変調されたトーン入力信号と判定し１を出力し、
Ｍ１２≦Ｌ１６のとき振幅変調されていないトーン入力
信号と判定し０を出力する比較器８７による出力値を出
力トーン検出信号１０４として生成してもよい。上記現
在と過去の振動数出力値差に代えて現在と過去の振動数
出力値差の積分値と所定の閾値Ｌ１６との比較結果によ
り、振幅変調の有無判定ができる。

【００３９】

【発明の効果】上記のようなこの発明のトーン信号検出
器では、振幅変調の有無による特定トーン検出方式を採
るから、従来のように電話通信において用いられるトー
ン信号の電力成分は音声信号の電力成分が比較的大きい
周波数近傍で存在しないのに対し、比較的小さい周波数
近傍で大きい特徴を利用する方式に比べ特定トーン信号
だけを検出し易く、各発明ごとにつぎの効果がある。（１）雑音の影響を受けないで所定閾値設定による振幅
変調の有無判定ができる。（２）トーン信号のＳ／Ｎ比が十分高いときに上記
（１）と同じ効果を得る。（３）雑音の影響を受けないで所定オフセット設定によ
る振幅変調の有無判定ができる。（４）広範囲の入力信号レベルでも正しい振幅変調の有
無判定ができる。（５）高レベルの振幅変調トーン入力信号だけの振動数
検出ができる。（６）上記（４）と同じ効果を得る。（７）上記（４）と同じ効果を得る。（８）精密な振動数検出ができる。（９）正しい入力信号強度を算出できる。また入力信号
強度としての電力を簡易に算出できる。また入力信号強
度として検出対象振幅変調トーン信号包絡線の最大値が
得られる。（１０）上記（４）と同じ効果を得る。（１１）上記（４）と同じ効果を得る。（１２）振動数の出力値と所定の閾値との比較結果のオ
ン／オフ変化に基づく振幅変調の有無判定ができる。（１３）ノイズ等に起因する閾値近傍振動数の微小変化
の悪影響を取り除くことができる。また振動数の出力値
について、過去の複数回最大・最小値差／最大・最小値
比、現在と過去値差または現在と過去値差の積分値と所
定の閾値との比較結果による振幅変調の有無判定ができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の一形態を示すトーン信号検
出器と当該周波数選択手段の機能ブロック図。

【図２】図１に示す振動数検出手段の機能ブロック
図。

【図３】図１に示す他の振動数検出手段と当該閾値設
定部／オフセット設定部の機能ブロック図。

【図４】図２に示す信号強度算出部の機能ブロック
図。

【図５】図１に示す判定手段の機能ブロック図。

【図６】図１に示す他の判定手段と当該比較器の機能
ブロック図。

【図７】図１に示す他の判定手段の機能ブロック図。

【図８】振幅変調されたトーン信号の平均電力Ｐと変
調度ｋを算出するための説明図。

【図９】図１に示すトーン信号検出器の動作を説明す
る図（振幅変調されていないトーン信号と振幅変調され
たトーン信号の場合）。

【図１０】図１に示す振動数検出手段の動作を説明す
る図（振幅変調されたトーン信号が標準レベルと同じ程
度の場合）。

【図１１】図１に示す振動数検出手段の動作を説明す
る図（振幅変調されたトーン信号が標準レベルよりも大
きい場合）。

【図１２】図１に示す振動数検出手段の動作を説明す
る図（振幅変調されたトーン信号が標準レベルよりも小
さい場合）。

【図１３】従来の技術を示すトーン信号検出器の機能
ブロック図。

【図１４】図１３に示すトーン信号検出器の動作を説
明するための電話回線による伝送信号のパワースペクト
ラム図。

【符号の説明】

１周波数選択手段、２振動数検出手段、３判定手
段、１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、
１１ｆ、１１ｇ、１１ｈ、１１ｉ、１１ｊ乗算器、１
２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ加算器、１３、１３ａ、
１３ｂ、１３ｃ遅延器、２１、２１ａ比較器、２２
カウンタ、２３加算器、２４信号強度算出部、２
５、２５ａ、２５ｂ閾値設定部、２６、２６ａ（図示
なし）、２６ｂオフセット設定部、２７比較器、２
８セレクタ、２９絶対値回路、３１比較器、３２
振幅変調有無判定部、３３論理和回路、３４ゼロ
出現頻度算出部、３５最適振動数選択部、３６セレ
クタ、４１比較器、４２変化点検出器、４３、４３ａ
カウンタ、４４比較器、４５タイマ、４６データ
保持回路、４７比較器、４８比較器、４９論理積
回路、５１遅延器、５２判定部、５３遅延器、５
４平均値算出回路、５５比較器、５６比較器、５
７論理積回路、６１加算器、６２加算器、６３
比較器、６４比較器、６５論理積回路、６６論理
積回路、６７論理和回路、６８インバータ、７１遅
延器、７２最大値・最小値算出回路、７３減算器、
７４、７４ａ比較器、７５除算器、８１遅延器、
８２減算器、８３絶対値回路、８４比較器、８５
判定部、８６積分器、８７比較器、９１乗算器、
９２積分回路、９３絶対値回路、９４遅延器、９
５加算器、９６乗算器、９７遅延器、９８最大
値抽出部、１０１入力トーン信号、１０２帯域トー
ン信号、１０３振動数、１０４出力トーン検出信
号、１０５信号強度、１０６比較結果出力値。なお図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力トーン信号に対し所定の周波数成分
を選択し帯域通過をする周波数選択手段と、該周波数選
択手段による帯域トーン信号に対し、別途設定をする閾
値と交差する所定時間内の回数を計数し、振幅変調有無
判定用振動数として検出する振動数検出手段と、該振動
数検出手段による振動数の出力値に対し所定閾値との比
較結果による振幅変調の有無判定をする判定手段とを備
えるトーン信号検出器。
【請求項２】入力トーン信号のＳ／Ｎ比が十分高いと
きは周波数選択手段を用いないでトーン信号を直接振動
数検出手段に入力することを特徴とする請求項１記載の
トーン信号検出器。
【請求項３】振動数検出手段で当該入力信号に対し、
別途設定をするオフセット値との加算値が０レベルと交
差する所定時間内の回数を計数し、振動数として検出す
ることを特徴とする請求項１または２記載のトーン信号
検出器。
【請求項４】振動数検出手段で別途設定をする閾値ま
たはオフセット値に代えて、当該入力信号の信号強度に
対し平滑化をしたまたは所定係数を乗じた適応閾値また
はオフセット値を設定することを特徴とする請求項１、
２または３記載のトーン信号検出器。
【請求項５】振動数検出手段で適応閾値またはオフセ
ット値として下限値を設定することを特徴とする請求項
４記載のトーン信号検出器。
【請求項６】振動数検出手段で別途設定をする閾値ま
たはオフセット値として複数値を設定し、複数振動数を
検出することを特徴とする請求項１、２または３記載の
トーン信号検出器。
【請求項７】振動数検出手段で別途設定をする閾値ま
たはオフセット値に代えて、当該振動数の出力値に対し
所定閾値との比較結果により増減した閾値またはオフセ
ット値を設定することを特徴とする請求項１、２または
３記載のトーン信号検出器。
【請求項８】振動数検出手段で当該入力信号の絶対値
に対し振動数を検出する請求項１、２または３記載のト
ーン信号検出器。
【請求項９】振動数検出手段で当該入力信号に対し２
乗値和、絶対値和、移動平均値またはピーク値演算を施
し、当該信号強度を算出することを特徴とする請求項４
記載のトーン信号検出器。
【請求項１０】判定手段で振動数検出手段による複数
振動数の各出力値に対し所定閾値との比較結果による各
振幅変調有無判定の論理和を最終的な判定結果とするこ
とを特徴とする請求項６記載のトーン信号検出器。
【請求項１１】判定手段で振動数検出手段による複数
振動数の各出力値から選択するゼロ出現頻度の所定比率
に最も近い出力値に対し、所定閾値との比較結果による
振幅変調有無判定をすることを特徴とする請求項６記載
のトーン信号検出器。
【請求項１２】判定手段で振動数検出手段による振動
数の出力値に対し、所定閾値との比較結果のオン／オフ
変化が、一定時間内に所定数以上あるかどうか、または
生じる時間間隔について複数回一定範囲内に入るかどう
か、または生じる平均時間間隔について一定範囲内に入
るかどうかによる振幅変調有無判定をすることを特徴と
する請求項１、２、３、４、５、７、８または９記載の
トーン信号検出器。
【請求項１３】判定手段で振動数検出手段による振動
数の出力値に対し、ヒステリシス特性をもつように動作
する所定閾値との比較結果、または過去の複数回の最大
値と最小値との差と所定閾値との比較結果、または過去
の複数回の最大値と最小値との比と所定閾値との比較結
果、または現在と過去の振動数出力値の差が所定閾値を
越える頻度と所定閾値との比較結果、または現在と過去
の振動数出力値の差の積分値と所定閾値との比較結果に
よる振幅変調有無判定をすることを特徴とする請求項
１、２、３、４、５、７、８または９記載のトーン信号
検出器。