JPS5939955B2 - 機能併合化ディジタル信号受信器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電話交換機における離散的フーリエ変換（Ｄｉ
ｓｃｒｅｔｅＦｏｕｒｉｅｒＴｒａｎａｆｏｍａｔｉｏ
ｎ。

ＤＦＴ）を用いて多周波信号（Ｍｕ１ｔｉＦｒｅｑｕｅ
ｎｃｙＳｉｇｎａｌ、ＭＦ）および導通試験信号（Ｃｏ
ｍｍｏｎＣｈａｎｎｅｌＳｌｇｎａｌ、ＣＳ）を検出す
る機能併合化ディジタル信号受信器に関する。なお、上
述の導通試験信号は交換機のトランクと呼ばれる部分の
共通線導通試験ユニットなる装置から送出され、この信
号は通話路を介して対局の同ユニットに送られて、通話
路の導通を試験する。

本来なら、起動、切断、話中等の情報はすべて共通線を
介して対局とやりとりするため、トランクは不要となる
のであるが、すべての交換機が共通線を用いるようにな
るまでには時間がかかり、その過度的に古い型のものと
混在する時期がある。本発明は、トランク（多周波信号
受信器を含む）も併用される期間において有効となるも
のであり、従つて、共通線導通試験ユニットはトラック
に置かれている。従来、ダイヤル選択信号および監視信
号として、音声周波数帯域内の多周波の組合せ電流で表
現された多周波信号が用いられており、この多周波は、
通常、７００、９００、１１００、１３００、１５００
、１７００〔Ｈ２〕の６種類からなる。

一方、共通線を用いて通話路の導通状態を試験するため
の導通試験信号も多周波の組合せ電流であるが、この場
合は、通常、前記多周波信号の周波数成分の一部である
、９００，１３００ＣＨｚ〕の２種類からなる。

このような複数の周波数の組合せ電流を判別するために
交換機の受信側トランク内にデイジタル信号受信器が設
けられている。第１図に従来のデイジタル信号受信器の
プロツク回路図を示すように、デイジタル信号受信器は
、連続な信号を離散的な信号に変換する離散的フーリエ
変換演算回路１０と、この回路１０の離散的出力値によ
つて信号の有無を判定する判定回路２０とを含んで構成
される。この場合、導通試験信号の周波数成分が多周波
信号の周波数成分の一部であることを利用して、１つの
離散的フーリエ変換演算回路１０が多周波信号および導
通試験信号の両方を時分割的に処理するようになつてい
た。しかしながら、このデイジタル信号受信器において
は、導通試験信号のダイナミツクレンジが多周波信号の
ダイナミツクレンジより大きいために、離散的フーリエ
変換演算回路１０の演算ビツト長は導通試験信号の検出
に必要なビツト長にしなければならず、このため、演算
語長が長い等の問題点があつた。本発明の目的は、多周
波信号および導通試験信号のそれぞれに対して最適な離
散的フーリエ変換を行うという着想にもとづき、多周波
信号用と導通試験信号用とに対して別々の離散的フーリ
エ変換演算回路を設けることにより、各離散的プーリ工
変換演算回路を対応する各信号の検出に適した回路構成
にし、これにより、演算語長を短かくし、上述の従来形
における問題点を解決することにある。

本発明においては、離散的フーリエ変換を用いて多周波
信号および導通試験信号を検出するデイジタル信号受信
器において、多周波信号用および導通試験信号用として
それぞれ専用の離散的フーリエ変換演算装置を設け、該
各離散的フーリエ変換演算装置の出力値によつて信号の
有無を判定する信号検出装置をはじめとする該各離散的
プーリ工変換演算装置の周辺装置を共通として前記多周
波信号および前記導通試験信号を検出することを特徴と
する機能併合化デイジタル信号受信器が提供される。

以下、第２図〜第４図により本発明の実施例を説明する
。

第２図は本発明の一実施例としての機能併合化デイジタ
ル信号受信器のプロツク回路図である。

離散的フーリエ変換演算回路１１は多周波信号専用のも
のであり、他方、離散的フーリエ変換演算回路１２は導
通試験信号専用のものである。これら２つの離散的フー
リエ変換演算回路１１および１２の出力は共通の判定回
路２０によつて信号の有無が判定される。このように、
離散的フーリエ変換演算回路１１および１２の周辺装置
として、判定回路２０、伸長器（図示せず）、およびタ
イミング発生器（図示せず）等が共通に設けてある。第
３図は第２図の離散的フーリエ変換演算回路１１の一例
を示す回路図である。連続信号である入力信号ｆ（ｔ）
はこの回路１１により離散的な出力信号Ｆに変換される
。始めに、時刻Ｔ，，ｔ２，・・・，ＴＮにおける入力
信号ｆ（ｔ１），ｆ（Ｔ２），・・・，ｆ（ＴＮ）とＣ
Ｏｓ（！）Ｔｌ，ｃＯｓ（！）Ｔ２，”゜゜，ｃ０ｓω
ＴＮとの積が乗算器３１によつて順次実行される。これ
らの乗算結果ｆ（ｔ１）ＣＯＳ（ｌ）Ｔ，，ｆ（Ｔ２）
ＣＯＳ（！）Ｔ２，・・・，ｆ（ＴＮ）ＣＯｓωＴＮは
加算器３３およびメモリ３５によつて累積加算される。
次にこの累積加算Ｎ結果Ｆ。

］？Ｔ（Ｔｉ）ＣＯＳｔｉは乗算器３７によつて自乗さ
れ、値ｆ が加算器３９に転送される。一Ｃ方、これら
の演算と同時に、入力信号ｆ（ｔ１），ｆ（Ｔ２），・
・・，ｆ（ＴＮ）とＳｉｎＯ）Ｔｌ，ＳｉｎωＴ２，・
・・，Ｓｉｎ（！）ＴＮとの積が乗算器３２において実
行さＮれ、さらにこの累積演算Ｆｓ〒？ｆ（Ｔｉ）ＣＯ
ｓ（１）Ｔｉｌ＝１が乗算器３３によつて自乗され、値
Ｆ８が加算器３９に転送される。

加算器３９においては、値Ｆ２と値Ｆ２とが加算され、
その加算結果Ｆが判ＣＳ定回路２０に送出される。

この値Ｆは異なるωの値に対して時分割的に送出される
。たとえば、ω／２π＝７００，９００，１１００，１
３００，１５００および１７００Ｈ２に対して上述の計
算が実行され、Ｆ（７００Ｈｚ），Ｆ（９００Ｈｚ），
・・・，Ｆ（１７００Ｈｚ）の順に送出される。この回
路１１にあつては、多周波信号のダイナミツクレンジが
比較的小さいので、この回路１１内の各演算ビツト長は
比較的短かく構成されている。一方、第４図は第２図の
離散的フーリエ変換演算回路１２の一例を示す回路図で
ある。この離散的フーリエ変換演算回路１２は第３図の
離散的フーリエ変換演算回路１１と異なり、累積加算結
果ｆ′ｃとｆ′ｓとの絶対値和が離散的出力値Ｆ′とし
て送出されるようになつている。またｄとしてはたとえ
ば、Ｊ／２π＝９００，１３００Ｈｚである。入力信号
ｆ（ｔ１），ｆ（Ｔ２），・・・，ｆ（ＴＮ）に対して
、第３図の場合と同様に、乗算器４１，加算器４３およ
びメモリ４５によつて累積加算値Ｎｆｃ〒Σｆ（ｔ１）
ＣＯＳＪｔｉが計算され、回路４７１＝１によつて絶対
値！ＦｃＩが得られる。

同時に正弦波成分についても乗算器４２、加算器４４お
よびメモリ４６によつて累積加算値Ｎ ｆｓ〒Σｆ（Ｔｉ）ＣＯｓ（ｔ）′Ｔｉが計算され、回
路４８に１＝１よつて絶対値 ＦＳｌが得られる。

これら絶対値ＦＯおよび Ｆｓは加算器４９によつて加
算され、その加算結果Ｆ′が判定回路２０に送出される
。

処理される導通試験信号のダイナミツクレンジが比較的
大きいので、このように出力値として自乗和方式を用い
ずに、絶対値和方式を用いて、演算ビツト長を自乗和方
式より短くしている。一般に、入力信号ＡｃＯｓ（ｎ（
ｔ）Ｔｉ＋θ）とプーリ工変換の核ＣＯｓ（ｎωＴｉ）
，Ｓｉｎ（ｎωＴｉ）との積はＡｃＯｓ（ｎωＴｉ＋θ
）×ＣＯｓ（ＮＯ）Ｔｉ）＝ＩａＣＣＯＳ（２ｎ（ｌ）
Ｔｉ＋θ）＋ＣＯＳθ〕ＡｃＯｓ（ｎ（！）Ｔｉ＋θ）
ＸＳｉｎ（ｎ（！）Ｔｉ）１ ・
・＝−２ａＣＳ１ｎ（２ωＴｉ＋θ）−Ｓｉｎ
θ〕（１）（２） であり、積分するとそれぞれ第１項の交流分は第２項に
対して相対的に小さくなり、上式（１），（２）の積分
後はΣ−ＡｃＯｓθ＝ａ′ＣＯｓθ ・２ １．． Σ−Ａｓｉｎθ＝ａ′Ｓｌｎθ （３） （４） に近似できる。

さて、絶対値和を採用したときは、 ａ′ＣＯｓＯｌ＋ａ′Ｓｉｎθ ＝ａ′！Σ１ｓｉｎ（θ＋！！−）ｌ （５）他方、
自乗和を採用したときは、１ａ′ＣＯｓθ）２＋（ａ′
Ｓｉｎθ）２二。

′２となる。絶対値和の場合、式（５）で得られる値が
信号の有無の判定に利用される。

式（３）および（４）から式（５）のａ′はａ′？−Σ
Ａ であり、ａ′は入力信号レベルａと１対１に対応する０
ところが、絶対値和出力、式（５）は入力信号と核との
位相差θの関数でもあり、θの大きさによつて変動し、
入力信号レベルａとは１対１に対応しない。

さて、三角関数は周期関数であり、位相差θの変動範囲
はＯ〜２πを考えるだけで十分であるが、式（５）の左
辺のように絶対値をとつて考えると、０〜π／２の位相
変動を考えるだけで十分である。

位相θの変動をＯ〜π／２としたとき、θ＋π／４はπ
／４〜３π／４の範囲の値をとり、Ｓｌｎ（θ＋π／４
）の最小値はθ＝０，π／２のときに１／ｖΣ、最大値
はθ−π／４のときに１となる。従つて、絶対値和出力
、式（５）はａ′ＶΣ×１／？′−ａ′ ａ′！ｉ×１＝！′２ａ′ すなわち、絶対値和の場合は、自乗和に対してａ′〜ψ
ｈ′の拡がりを有することになる。

言換えると、入力信号レベルがａの信号の絶対値和出力
は入力信号と核との位相差によりａ′〜！下ａ′０）幅
を有することになる。一方、多周波信号受信器の規格は 感動レベル −２６ｄＢｍ以上 不感動レベル −３６ｄＢｍ以下 となつており、そのマージンは１０ｄＢである。

今、入力信号レベルａを−３６ｄＢとしたときに、それ
に対応する絶対値和出力としてａ′を選んだとき、！１
ａ′は入力信号レベル−３３ｄＢｍに対応する。すなわ
ち、入力信号レベル３６ｄＢｍは絶対値和出力において
−３６ｄＢｍ〜−３３ｄＢｍの幅をもつて与えられるこ
とになり、従つて、−３６ｄＢｍ以下のレベルの信号に
対して、信号なしと判定するための閾値は−３３ｄＢｍ
以上としなければならない。感動レベル−２６ｄＢｍに
ついては絶対値和出力において−２６ｄＢｍ〜−２３ｄ
Ｂｍの幅をもつて与えられるが、−２６ｄＢｒｒ１以上
のレベルの信号に対して、信号ありと判定するためには
閾値は−２６ｄＢｍ以下とすればよく、結局、マージン
は３３−２６＝７（ＤＢ） ということになる。

つまり、マージンは７ｄＢに低下することになる。さら
に、多周波信号は４５ｍｓメイク、２８ｍｓブレークの
断続信号であり、且つ４５ｍｓメイクのうち、２周波間
の時間差が最大５ｍｓまで認められているので、２周波
が併存する時間は４０ｍｓとなる。これを演算区間１０
ｍｓで分割するとすると、最悪の場合演算区間内に信号
が５ｍｓしか存在しない場合が生じる。また、８ｍｓの
瞬断を認め、その瞬断が信号の中央付近で発生すると、
瞬断の部分の演算出力は大幅に減少し、不感動レベル以
下に下がつてしまう。これを信号有りと判定するために
は、両端の演算区間において信号有りと判定する必要が
ある（通常、多周波信号受信器は誤動作を防ぐため３／
４多数決で保護している場合が多く、少なくとも３演算
区間で信号有りと判定する必要がある）。このとき両端
の演算区間の出力は通常の場合の１／２になる。従つて
、マージンは７ｄＢから１ｄＢに減少する。さらに、演
算区間の半分しか信号がないとすると、積分値は半分に
なるが、さらに窓関数にハミング窓を使用しても窓の効
果が小さくなつて他のもう１つの周波のエネルギーが落
込んでくるため、マージンはさらに減少する。その他、
演算誤差や量子化雑音によつて誤動作の危険が増大する
。これに対して、多周波信号受信器に自乗和を採用すれ
ば、マージンが３ｄＢ増加する。

従つて、多周波信号受信器に絶対値和ではなく、自乗和
を採用する。また、導通試験用受信器に絶対値和で十分
である理由は、感動、不感動のマージンこそ１０ｄＢで
同じであるが導通試験の場合は信号の持続時間に制限は
なく、つまり受信側において受信を確認し、さらに確認
の信号を送信側で受信するまで信号は送出され続けるの
で、瞬断や演算区間と信号のメーク、ブレークの位相関
係は無視でき、従つて、絶対値和であつてもマージンが
７ｄＢあり誤動作の危険は少ないからである。

このように、多周波信号に対する離散的プーリ工変換演
算回路１１は比較的小さいダイナミツタレンジに合わせ
て演算ビツト長を短かく構成できるので、正弦波成分お
よび余弦波成分の目乗和を出力とし、これに対し、導通
試験信号用の離散的フーリエ変換演算回路１２はダイナ
ミツクレンジが比較的大きく自乗和方式では演算ビツト
長を長く構成する必要があるため、正弦波成分および余
弦波成分の絶対値和を出力とする。

これにより、２つの離散的フーリエ変換演算回路の出力
のビツト長が同程度になり、共通の判定回路２０も適切
な演算ビツト長で構成される。本発明によれば、多周波
信号用と導通試験信号用とに対して別々の離散的フーリ
エ変換演算回路を設けることにより、該回路の構成を各
信号のダイナミツクレンジに合わせて各信号に適したも
のにし、これにより、演算語長を短かくし、前述の従来
形における問題点の解決に役立つものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のデイジタル信号受信器のプロツク回路図
、第２図は本発明の機能併合化デイジタル信号受信器の
プロツク回路図、第３図は第２図の離散的フーリエ変換
演算回路１１の一例を示す回路図、第４図は第３図の離
散的フーリエ変換演算回路１２の一例を示す回路図であ
る。 （符号の説明）、１：離散的フーリエ変換演算回路、１
１：多周波信号用の離散的フーリエ変換演算回路、１２
：導通試験信号用の離散的プーリ工変換演算回路、２０
：信号検出装置（判定回路）、３１，３２，３７，３８
，４１，４２：乗算器、３３，３４，３９，４３，４４
，４９：加算器、３５，３６，４５，４６：メモリ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 離散的フーリエ変換を用いて多周波信号および導通
   試験信号を検出するディジタル信号受信器において、多
   周波信号用および導通試験信号用としてそれぞれ専用の
   離散的フーリエ変換演算装置を設け、該各離散的フーリ
   エ変換演算装置の出力値によつて信号の有無を判定する
   信号検出装置をはじめとする該各離散的フーリエ変換演
   算装置の周辺装置を共通として前記多周波信号および前
   記導通試験信号を検出することを特徴とする機能併合化
   ディジタル信号受信器。