JPS62261255A - ト−ン検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は、受信された信号の中から、所定の周波数を持
ったトーンを検出する技術に関する。

Ｂ、従来技術及びその問題点 受信データの中から１つまたは数種類の所定のトーンを
検出することを必要とする幾つかのアプリケーションが
ある。たとえば、トーン検出に続いてテスト手順を開始
しなければならないようなアプリケーションで、受信デ
ータ中に包含されたアラーム・トーンをネットワーク内
の受信装置で検出しなければならない場合がそうである
。テスト手順はネットワーク全体をオフにして始まるこ
ともあるので、誤ったトーン検出を確実に回避すること
が必要である。

もう１つのアプリケーションは、２つの単一周波数波形
を組合せる信号トーンをタッチトーン式電話網で検出し
なければならない多周波式受信装置に関するものである
。

タッチトーンによるものは広範に使用されるようになっ
てきている。これらの電話は、ユーザが電話回線を介し
てデータ（１２または１６桁）を受信装置に送ることが
できるようにするものである。受信装置はトーンのシー
ケンスに従って処理をとることができる。

記憶転送システムはよい例である。加入者に対する呼出
しは、加入者につながらない場合ディスクに記憶される
。加入者は後でシステムを呼び出し、数字又は番号を送
ることにより加入者自身を識別し、記憶されたメツセー
ジを検索するか、またはメツセージを第三者に転送する
。

そうするためには、システムはディジットを区別できな
ければならない。さらに、数字を表わす電気信号を、た
とえばＣＣＩＴＴにより、完全に定義し、最終的に正規
化すべきである。

数字を生成するための容易で安価な方法は、異なる周波
数の２つの正弦波信号の和によりそれらを表わすことで
ある。

すなわち、Ｘ（ｔ）＝Ａ１．５ｉｎ（２，π、ｆ　１．
ｔ＋φＬ）＋Ａ２．５ｉｎ（２，π、ｆ　２．を十φ２
）である。

周波数は次に受信装置により検出され、テーブル索引ま
たは他の任意の手段により、数字が認識される。

従来は、多周波検出は次の方法の１つで処理されていた
。

アナログ信号に作用する専用チップを使用する。

しかし、この方法は専用回路を必要とし、必要な装置の
費用を増大させる。

もう１つの方法は鋭敏かつ正確なフィルタまたはフィル
タ・バンクを必要とするものである。これらのフィルタ
は、信号プロセッサを用いてディジタル的に実現するこ
とができる。

３番目の手法は、処理されるべき受信信号のサンプルに
ついて、やはり信号プロセッサとして実現される高速フ
ーリエ変換（ＦＦＴ）またはＤＦＴを行うものである。

たとえば、Ｘ（ｎ）（ｎ＝０、・−−−、Ｎ　−１〕が
、Ｎ個のサンプルからなるブロックに対応する入力信号
を示すものと仮定する。

ＦＦＴは、次式により定義されるシーケンスＸ（ｎ）の
ＤＦＴの高速の計算である。

ｎ＝０ ただし、π＝３．１４であり、ＳＵＭは加算または累算
演算を表わす。

それ故、フィルタまたはＦＦＴに基く方法は大きな処理
負荷を伴い、この処理負荷は、数Ｍ　Ｉ　ＰＳ（たとえ
ば２〜４　Ｍ　Ｉ　Ｐ　Ｓ　）となり、信号プロセッサ
の能力の４０％にも及ぶことがある。

処理負荷をも小さくするための方法が既に提案されてい
るが、まだ不十分で、せいぜい１０％程度に下げるもの
でしかない。

Ｃ３問題点を解決するための手段 したがって本発明の目的は、かかる処理負荷を低減させ
ることにある。

この目的は達成するため、本発明の方法は、周波数ｆｓ
でサンプリングされ線形予測符号化手法に基づき複数の
サンプルから成る１つのブロックにつき１組の係数ａ（
ｉ）（ただし、ｉ＝０、１、・・・・、ｐｏｐは所定の
整数値）を供給するようにコード化された受信信号の中
から、少なくとも１つの周波数ｆ　（ｋ）を有するトー
ンを検出する方法において、（イ）周波数ｆ（ｋ）につ
いて１組の係数ａ（ｉ）をフーリエ変換した ｎ＝０ を計算するステップと、（ロ）Ｆ（ｋ）＝ｌＡ（ｆ（ｋ
））１なる関係を用いてＡ（ｆ（ｋ））からトーンの振
幅Ｆ（ｋ）を導出するステップと、（ハ）このトーンの
振幅と所定のしきい値とを比較してトーンの受信を検出
するステップと、より成ることを特徴とする。

以下、本発明、作用を実施例と共に説明する。

Ｄ、実施例 本実施例の方法によれば、自己相関係数Ｒ（ｉ　）と直
接形式係数ａ（ｉ）を供給するブロック・コーディング
および線形予測コーディングを用いて符号化された信号
の中から、少なくとも１つの単一所定周波数を含むトー
ンを検出するための処理が行なわれる。この処理はａ（
ｉ）の連続的なブロックに関するフーリエ変換の計算に
基づき、索引テーブルのトーン識別がさらにＲ（ｉ）の
定常性又は安定性検出時に確認される。

線形予測コーディング（ＬＰＧ）技法を用いて信号が符
号化されるディジタル・ネットワークにおいて、線形予
測パラメータについて実行されるＦＦＴ手法を用いて、
受信信号中のトーンを検出するための方法が提供される
。

・　　この方法は、一定の長さの連続した信号セグメン
トに対して作用するディジタル・コーグを含むネットワ
ークに適用されるこれらの一連のセグメントはサンプリ
ングによりＮ個のサンプルから成る一連のブロックに分
けられ、続いて、ブロック・コーディング技法を用いて
符号化される。そのような１つの技法は、１９７４年の
チューリッヒにおけるディジタル通信に関する国際セミ
ナーでのｒＰＣＭおよびデルタ変調における進歩ニスピ
ーチ信号のブロック圧伸コーディング（Ｐｒｏｇｒｅｓ
ｓ　ｉｎＰＣＭ　ａｎｄ　Ｄｅｌｔａ　Ｍｏｄｕｌａｔ
ｉｏｎ　：　Ｂｌｏｃｋ　ＣｏｍｐａｎｄｅｄＣｏｄｉ
ｎｇｏｆ　５ｐｅｅｃｈ　Ｓｉｇｎａｌ）でＡ、クロア
シール（Ｃｒｏｉｓｉｅｒ）により説明されたものであ
る。

この方法はＤＦＴにも基づく−ものであって、好ましい
実施例を、２つの単一周波数波形から成るトーンを検出
するため作成されたＭ　Ｆ　Ｈに関連して説明するが、
各波形は、ＣＣＩＴＴにより規定される如き、所定の周
波数の異なるグループに属するものである。

Ｘ（ｎ）（ｎ＝０、・・・・、Ｎ−１）は、Ｎ個のサン
プルからなるブロックに対応する入力信号を示すものと
する。一般にＮは８０で、これは８ＫＨｚ以上でサンプ
リングされたＩｏｍｓの長さの信号セグメントに相当す
る。時間領域から周波数領域に変換するＤＦＴオペレー
ションが信号周波数成分の検出をもたらすことは明らか
であろう。

Ｎ＝１２８の場合、４ＫＨｚの帯域幅信号についての周
波数分解能は次の通りである。

これは、通常のＭＦＲの同じＭＦグループに属する２つ
の周波数を分離するのに十分なものである。

実際には、ＭＦＲ検出はＸ（ｋ）個の複素数値のすべて
の計算を必要とするものではなく、特定の周波数（トー
ン周波数および基準周波数）における計算だけでよい。

通常のＭＦＲでは、各トーンは２つの所定の４周波グル
ープの一方のうちの２つの正弦波から成る。したがって
、全周波数セットを９つの周波数、すなわち２×４個の
周波数または周波数グループと１つの単一基準周波数に
限定することができる。

ＭＦＲ検出はＸ（ｋ）個の複素数値のすべての計算を必
要とせず、特定の所定周波数における計算のみを必要と
するものではあるが、９つの周波数に対する式（１）の
明示的な計算は、ＦＦＴの計算にかけられるシーケンス
の長さのため、大きな処理負荷となる。１つの入力サン
プルにつき（９゜Ｎ）個の実行すべき複雑な乗算があり
、これは特に、すでに音声コーディングなどの他のタス
クに係っているプロセッサにとって比較的大きな計算作
業負荷となる。

本発明は、線形予測分析技法の特定の特性を巧妙に使用
することに基づいて、これらの問題に対する解決策を提
供するものである。線形予測分析の技法は以下の参考文
献にも記載されている。

一本出願人のコーロツパ特許第０００２９９８号−ＩＢ
Ｍジャーナル・オブ・リサーチ・アンド・ディベロップ
メント（ＩＢＭ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｒｅ５ｅａｒ
ｃｈａｎｄ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ）％第２９巻、第
２号、１９８５年３月、ページ１４７−１５７に所載の
Ｃ，ガランド（Ｇｔａｌａｎｄ）などによるｒ高性能信
号プロセッサにおける音声起動予測コーグ（ＶＥＰＣ）
の実現（Ｖｏｉｃｅ　−Ｅｘｃｉｔｅｄ　Ｐｒｅｄｉｃ
ｔｉｖｅ　Ｃｏｄｅｒ　（ＶＥＰＣ）ｉｍｐｌｅｍｅｎ
ｔａｔｉｏｎ　ｏｎ　ａ　ｈｉｇｈ　−ｐｅｒｆｏｒｍ
ａｎｃｅ　ＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｏｎ）　Ｊ −１９７８年のタルサでのＩＣＡＳＳＰ会議におけるり
、エステパン（Ｅｓｔｅｂａｎ）などによる「７．２／
　９．６　ｋｂｐｓ音声起動予測コーダ（７，２／９゜
６ｋｂｐｓ　Ｅｘｃｉｔｅｄ　Ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅ　
Ｃｏｄｅｒ）Ｊ幾組かの係数により表わされる信号のス
ペクトル記述子の発生をもたらすという線形予測分析自
体は、文献等により既に公知である。より広範囲な問題
については、コーロツパ特許第０００２９９８号または
、スピーチおよび信号処理に関するＩＥＥＥ紀要　ＡＳ
ＳＰ−２５，２５７−２５９（１９７７年６月）のＪ、
レロー（Ｌｅｒｏｕｘ）およびＣ，グーゲン（Ｇｕｅｇ
ｕｅｎ）による「部分相関係数の固定小数点計算（Ａ　
Ｆｉｘｅｄ　Ｐｏ１ｎｔ　Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ　ｏ
ｆＰａｒｔｉａｌ　Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ　Ｃｏｅｆ
ｆｉｃｉｅｎｔｓ）Ｊを参照されたい。

本発明に関しては、シーケンスＸ（ｎ）（ｎ＝ｏ。

・・・・、Ｎ−１）の線形予測分析が一組の線形予測係
数ａ（ｉ）（ｉ＝０、・・・・、ｐ）を提供し、以下の
予測フィルタＰ（ｚ）を表わすことに留意するだけでよ
い。

実際には、係数ａ（ｉ）（ｉ＝０、・・・・、ｐ）は、
信号Ｘ（ｎ）を自己回帰法（ＡＲ）によりモデル化する
ことが可能であれば、シーケンスＸ（ｎ）（ｎ＝０、・
・・・、Ｎ−１）のスペクトル密度の正確な記述子であ
る。スピーチおよびＭＦトーンはそのような十分にモデ
ル化された信号である。予測値の次数Ｐは入力信号の極
数の２倍に固定され、電話スピーチの場合は、Ｐは常に
８である。信号サンプルの元のブロックから係数ａ（ｉ
）を得るための実用的手段は上記引用文献等により公知
である。

第１図は、たとえばＰが８次の近似であるものと仮定し
て、Ｘ（ｎ）のシーケンスのＦＦＴのモジュールＸ（ｋ
）とａ（ｉ）のシーケンスのＦＦＴのモジュールＡ（ｋ
）を示す。両方のシーケンスのＦＦＴは共振の正確な推
定をもたらすことが理解できる。しかし、シーケンスａ
（ｉ）（ｉ＝０、・・・・、ｐ）はシーケンスＸ（ｎ）
（ｎ＝０、−−−・、　Ｎ　−１）よりもはるかに短か
い。したがって、式（１）は、受信信号サンプルＸ（ｎ
）の連続ブロックの分析から得られた線形予測パラメー
タａ（ｉ）のシーケンスに適用した場合、はかるかに効
率的な方法で計算することができるのである。

実際上、電話技術に適用される一般的なＭＦＲでは、Ｃ
ＣＩＴＴにより規定された以下のグループに含まれる特
定の周波数セットｆ（ｋ）（単位はヘルツ）と１つまた
は２つの基準周波数について（３）式のＡ（ｚ）を計算
するだけでよい。

ＭＦ　　　　　　　　　ＭＦ グループ１　　　　　グループ２ ｆ（１）＝６９７　　　　ｆ（５）＝１２０９ｆ（２）
＝７７０　　、　　ｆ（６）＝１３３６ｆ（３）＝８５
２　　　　ｆ（７）＝１４７７ｆ（４）＝９４１　　　
　ｆ（８）＝１６３３基準周波数：ｆ（０）＝５００ サンプリング周波数：　ｆｓ＝　８０００ｎ＝０ 基本的には、に＝０、・・・・、８であり、ｐ＝８であ
る。

第２図は、利用可能となっている線形予測（ＬＰ）に基
づいた音声コーグを仮定して、ＭＦＲ機能を実現した態
様を表わす。そのようなコーグは、たとえば上記引用例
のいずれか１つに開示されたＶＥＰＣか、任意のＬＰＧ
ボコーダか、または任意のＡＰＣコーダのいずれかでよ
い。独立型ＭＦＲの場合は、ＬＰ機能を、係数ａ（ｉ）
に関するＭＦ全分析行なうように実施しなければならな
い。

上記の１８Ｍジャーナルの引用文献には、関連する種々
のコーグ構成要素、ならびに線形予測係数ａ（ｉ）およ
び自己相関係数Ｒ（ｉ）の決定の方法が開示されている
。

さらに、入力信号サンプルから対応するＲ（ｉ）および
ａ（ｉ）の係数セットにいたる信号処理オペレーション
を実行するに必要とされる方法および手段の詳細な説明
が、上記ヨーロッパ特許に記載されている。

第２図中、ＭＦＲと表示された参照番号２５の部分は、
１８Ｍジャーナルで示されたＶＥＰＣコーダの単純化さ
れた図と考えることができる。第２図は２本発明がどの
ようにして、さらにどこでＶＥＰＣに組み込まれるかを
示すものである。しかし、言うまでもなく、本発明を独
立した態様で実施できることは明らかである。ＶＥＰＣ
は、本発明で使用される係数のセットを容易に得られる
ようにするだけのものである。

簡単にいうと、１ｏＩｌｌｓまたは２０ｍ５の長さの各
信号セグメントごとに、信号Ｘ（ｎ）（ｎ＝０、・・・
・、Ｎ−１）のＮ＝８０またはＮ：１６０のサンプルか
ら成る１つのブロックが得られ、その線形予測解析（Ｌ
Ｐ分析（１０））は、たとえばＰ＝８の一組の自己相関
係数Ｒ（ｉ）（ｉ＝０、・・・・、ｐ）を供給し、これ
らの係数は、−組の部分相関係数Ｋ（ｉ）（ｉ＝１、・
・・・ｐ）を得るため、レロー・グーゲン（Ｌｅｒｏｕ
ｘ　Ｇｕｅｇｅｎ）コンバータ（１２）で使用され、こ
れらの係数はセットアツププロシージャ（Ｋ／Ａ　（１
４））で直接形式の線形予測係数ａ（ｉ）（ｉ＝０、・
・・・、ｐ）に交換される。

処理された入力信号の各ブロックについてａ（ｉ）およ
びＲ（ｉ）が与えられると、ＭＦＲ機能に特有の処理は
以下の手順にしたがって進行する。

−Ｒ（ｉ）を用いて現在のブロックの定常性又は安定性
を検知し、定常性ビットをセットアツプする。

一現在のａ（ｉ）のセットについて、ＤＦＴにより周波
数成分を計算する。

一受信トーン成分を検出し、トーンのディジット（数字
）を識別する。

一定常性ビットを用いて、識別されたディジットの有効
性を検査する。

第３図は、ＭＦＨの基本を説明する単純化された図を表
わすものである。これは主として４つの装置、すなわち
、ブロックの定常性を検出するための装置（３０）、周
波数成分を計算するための装置！（３２）、検出装置（
３４）および妥当性検査装置又は検証装置（３６）から
成り、これらの装置について以下に詳述する。

一ブロックの定常性または安定性の検出（３０）：入力
サンプルＸ（ｎ）（ｎ＝０、・・・・、Ｎ−１）の各ブ
ロックについて、次式によりいわゆる定常性または安定
性を計算する。

ｉ＝Ｏ ただし、Ｒ（旧）（ｉ）（ｉ＝０、・・・・、Ｐ）は。

前のブロックで得られた自己相関係数のセットをび表わ
す。Ｒ（ｉ）は現在のブロックに対して使用される。

新しい係数の記憶は次式によるＳの計算の後で実行され
る。

（６）　　Ｒ（旧）（ｉ）＝Ｒ（ｉ）　　１＝Ｏ１・・
・・、２次に、値Ｓがが特定の閾値ＴＨＯと比較される
。

ＭＦトーンでは、Ｓの値は非常に小さいことが実験的に
判明した。すなわち、係数Ｒ（ｉ　）は、トーン信号を
構成する周波数の最初の位相に無関係に、ブロック間で
数％より大きく変動することはない。

したがって、ＴＨＯ閾値は非常に小さくできる。

テスト（Ｓ＜ＴＨＯｏ）の結果はさらに検証装置で使用
される。

一局波数成分の計算（３２）： 入力サンプルＸ（ｎ）（ｎ＝０、・・・・、Ｎ−１）の
各ブロックについて、式（４）が上記の９つの周波数ｆ
（０）、・・・・、ｆ（８）の各々について計算される
。次に、９つの複素数値が、９つの振幅を得るため使用
され、これらの振幅は次の構成ブロックに送られる。９
つの周波数振幅はＦ（ｋ）（ｉ＝０、・・・・、８）と
表わす。

（７）　　Ｆ（ｋ）＝　Ｉ　Ａ（ｆ（ｋ））１−検出（
３４）： 検出（３４）は、予め規定された閾値及び基準周波数に
関する比テストに基づき、第４図の流れにしたがって実
行することができる。

最初にステップ４０で、Ｆ（ｋ）成分の平均値が計算さ
れる。

９　ｋ＝０ これは共振の相対振幅に関する情報を与える。

実際、多周波（ＭＦ）信号に対するＦ（ｋ）のパターン
は第５図に示すようにない。この事例では。

ＭＦグループの周波数領域で２つの最小値をとり、他の
領域でほぼ平坦なスペクトルを示す。

次にステップ４２で、２つの最小値ＭＩＮＩおよびＭＩ
Ｎ２と、それらのそれぞれの位［Ｋ１およびに２が、Ｍ
Ｆ周波数の各グループについて検出される。信頼性を向
上させるため、各ＭＦグループにおいて、第２の最小値
も検出される。すなわち、それぞれグループ１およびグ
ループ２における値ＤＭＩＮＩおよびＤＭＩＮ２であり
、ＭＩＮｌおよびＭＩＮ２が捨てられたとき最小の振幅
になる。すなわち、それらは２番目に小さいものである
。

次にステップ４４で、共振の鮮鋭度の相対的測定を行な
うため、幾つかの比が計算される。

最小値ＭＩＮＩの値ＭＥＡＮに対する比ＲＴＩ＝ＭＩＮ
１／ＭＥＡＮは、スペクトル全体と比較されたとき、グ
ループ１における共振の鮮鋭度の推定値をもたらす。

最小値ＭＩＮ２の値ＭＥＡＮに対する比ＲＴ２＝ＭＩＮ
２／ＭＥＡＮは、スペクトル全体と比較されたとき、グ
ループ２における共振の鮮鋭度の推定値をもたらす。

最小値ＭＩＮＩの第２の最小値Ｄ　Ｍ　Ｉ　Ｎ　１に対
する比ＲＴ３＝ＭＩＮ１／ＤＭＩＮＩは、グループ２の
周波数と比較されたとき、グループ１における共振の鮮
鋭度の正確な推定値をもたらす。

最小値ＭＩＮ２の第２の最小値ＤＭ’ＩＮ２に対する比
ＲＴ　４　＝　Ｍ　Ｉ　Ｎ　２　／　Ｄ　Ｍ　Ｉ　Ｎ　
２は、グループ２の周波数と比較されたとき、グループ
２における共振の鮮鋭度の正確な推定値をもたらす。

最小値ＭＩＮＩの基準周波数（この事例では、５００１
（ｚ）に対す７）　比Ｒ５＝　Ｍ　Ｉ　Ｎ　１　／　Ｆ
　（”　Ｏ”　）はスペクトルの形状に関して追加の情
報をもたらす。

次に、これらの比がステップ４６で所定の閾値ＴＨＩな
いしＴＨ５と比較される。すべてのテストが肯定的であ
る場合は、検出は現在のブロックに対して確認され、対
応するディジット、すなわち、受信周波数値（したがっ
て、トーン）は、ＭＦグループ１およびグループ２の内
容に最も近い値に基いてテーブル索引によりインデック
スに１およびに２から得られる。

閾値に基づくこのような検出手法により、誤ったトーン
の検出を防止することができる。

−妥当性検査（３６）： 検出されたディジットの妥当性検査は、最初の構成ブロ
ックで計算された定常性を用いたゲート操作とタイミン
グ分析に基づく。

１０ｍ５の分析ブロックを仮定し、ＣＣＩＴＴにより指
定されるように、Ｍ　Ｆ　Ｒに対して、トーンを４０ｍ
５の短かさにできるものと考えると、少なくとも２つの
連続するブロックについて同じディジットが検出された
場合、検出の妥当性が確認される。

この場合、検出は、検出されたトーンのエネルギーがＣ
ＣＩＴＴにより予想された範囲に入るがどうかさらに確
認される。

トーンが検出された後、トーン間無音がエネルギー測定
により検出され、ＣＣＩＴＴにより推奨された無音開時
Ｅ間がカウントされた後で始めて。

次のトーンが予想される。

本実施では、たとえば、上記に引用したＩＢＭジャーナ
ルに開示されたＶＥＰＣコーダコー現するためすでに使
用されているプログラム信号プロセッサを用いて、実際
に実施した。信頼性を増すため改良されたＭＦＲアルゴ
リズムは、以下の論理部分から成る。

１、式（４）に用いて、９つの周波数に対してＤＦＴが
計算され、実数および虚数部が計算され、次にモジュー
ルが計算される。

２、各グループ（［第１」および「第２」）のモジュー
ルが、最小値、そのインデックス（○ないし３および４
ないし７）ならびに第２の最小値を見つけるため走査さ
れる。この情報は２つのバッファに記憶される。

３６各グループの最小値が、トーンを特徴付けるべきス
ペクトルの鮮鋭度を検査するため、９つのＤＦＴモジュ
ールの重みつき平均、及びそのグループの第２の最小値
と、連続的に比較される。

４、スペクトル情報がトーン・ウィンドーに含まれるス
ペクトル情報に等しくなる可能性があるような音声ウィ
ンドーにおｃ３る誤った検出を防ぐため、１つの１０ｍ
５ウインドーから次の１０ｍ５ウインドーに対する自己
相関係数の２次差分が計算される。これらの結果は、最
終的に妥当性検査処理をリセットすることを可能にし、
バックアップ処理と呼ばれる追加の処理を準備または許
可することを可能にする。

５、検出されたトーンの値と、Ａ（ｉ）（単位円の内側
または外側の極）の安定性（または定常性）に関する情
報、自己相関係数（無音から信号への切換え、信号から
無音への切換え、または連続性）の安定性に関する情報
、および前のウィンドーの「履歴」が与えられたとき、
トーンの妥当性が確認されるか、または確認されず、か
つ「履歴」が更新される。

６、バックアップ処理が許可された場合は、前の通常の
２０ｍ５ウインドーからの８０個のサンプルと実際の２
０１１１ｓウインドーの最初の８ｏ個のサンプルを含む
新しい２０１ｎｓオーバラツプ・ウィンドーについて、
同じ基本計算ステップ１．２．３゜５、が実行される。

７、トーンの妥当性が確認された場合は、その番号が、
ＶＥＰＣ環境で新しい送信フレームを構成するルーチン
に伝えられる。トーンの妥当性が全く確認されない場合
は、トーン番号は−１（これは任意的なものである）に
設定される。

８、自己相関係数から判断して遷移が検出されない限り
、トーンは妥当性を確認された状態に留まる。

第６図は付加的な処理を説明する図である。

第６図は、上記に引用したＩＢＭジャーナルに開示され
たプログラム・プロセッサを用いて、本発明を２０ｍ５
ベースで実施するための一般的流れ図を表わす。

ＭＦＲルーチンは、線形予測係数と、２組の自己相関係
数（ＲＩ）が１０ｍ５ベース（８０個ノサンプル）で計
算される自己相関計算ルーチンとに対するＬＰＧが存在
するものと仮定する。１０ｍ５ウインドーの自己相関係
数の推定値は十分であり、２０ｍ５ウインドーについて
の通常の計算から直ちにかつ容易に得ることができる。

Ｍ　Ｆ　Ｒの具体的な流れ図を第７図に示す。

ＭＦＲでは、入力時に付加的処理がオフであるときは、
それをオンにするか、またはオフのままにしておくかに
ついて決定が行なわれる。入力時にオンであるときは、
この決定の処理は省略され。

付加的処理は、ＭＦＨに対する次の呼出しの前にオフに
される。

付加的処理を行なうことが決定されたときは、シフトさ
れた２０ｍ５ウインドーについて計算が行なわれる。次
に、新しい係数ａ（ｉ）のセットを得るため、自己相関
係数を（２０Ｉｌｌｓベースで）計算する必要がある。

前のａ（ｉ）のセットに使用する処理を乱したくない場
合は、それらを、幾つかのバッファ・ポインタと共に一
時的に記憶しなければならない。

一度ＭＦＨに対する第２の呼出しが実行されると、古い
ａ（ｉ）およびバッファ・ポインタは、（たとえば、Ｖ
ＥＰＣアプリケーションにより）なる使用のために再記
憶される。

安定性の計算および付加的処理の決定は第８図の流れ図
にしたがって行なわれる。

２０ｉｓウインドー内の最初の１０ｍ５信号の「安定性
」に関する情報はＸ５ＴＡに記憶される。Ｘ５ＴＡＩに
は、最後の１０ｍ５に関する情報が記憶される。

トーンの始めまたは終りを識別して適当な処置を取るよ
うに、前の２０ｍ５のＸ５ＴＡおよびＸ５ＴＡＩの間で
幾つかの比較がなされる。

ＸＴＯＮＥは出力変数であり、トーンが存在しないとき
は−１に設定され、トーンが妥当性を確認され、かつそ
れが妥当である間は、Ｏと１５の間の値に設定される。

ＸＭＡＪＯＲは、検出された各トーンが、直前のリセッ
ト以来のその出現回数と共に記憶されるバッファである
。

ＸＲＥＳは、検出されたトーンがある場合、検出された
トーンの値である。

５ＴＡＢＲＩは、第３図に関連して述べたように、Ｒ（
ｉ）についての安定性の計算を行うサブルーチンである
。これらのオペレーションは、論理決定を導出し、連続
的なＲ（ｉ　）のセットに関する定常性（すなわち、安
定性）を検出したときビットを活動化するため行なわれ
る。

いわゆる自己相関の安定性は、２組の連続した自己相関
係数の間の２次差分の計算から成る。この差分が特定の
閾値よりも小さい場合は、自己相関は安定であると言わ
れ、さもない場合は、不安定であると言われる。

次に、与えられた任意の２０ｍ５ウインドーで、自己相
関の安定度を２回計算し、２本のフラッグ、すなわち、
１０ｍ５サブウインドーについて１本づつのフラッグを
供給する。フラッグの計算は２回のパスで行なわれるの
で、前のウィンドーの最初のフラッグと２番目のフラッ
グの間で比較を行なうことができる。フラッグにより採
られる値に応じて、以下のように異なるタイプの処置が
なされる。

１、「前の」２番目のフラッグまたは最初のフラッグが
不安定性を示す。トーンの始めまたは終りにいる可能性
があるので、トーン番号を含む妥当性検査ラッチと、検
出されたトーンを妥当性検査に先立って記録するため使
用されるアレイの最後の位置が−１にリセットされる。

ｒ前の」フラッグが不安定性を示し、最初のフラッグが
安定性を示す場合は、トーンは前のウィンドー中に開始
していた可能性がある。したがって、ＸＲＥＳ、すなわ
ち、検出されたトーン（もし、あれば）の値がアレイの
最初の位置に再び記憶される。そうでない場合は、その
位置は−１にリセットされる。

２、最初または２番目のフラッグが安定性を示す。

トーンの中にいる可能性があるので、バックアップ処理
用のデータ・バッファを予め準備することができる。す
なわち、正規化に先立って入力バッファの最後の８６個
のサンプルを記憶する。

３、最初のフラッグが安定性を示し、「前の」２番目の
フラッグも安定性を示す。トーンの中におり、バックア
ップ処理が可能である。データ・バッファは、正規化に
先立って（プリエンファシスの前に）、入力データの最
初の８０個のサンプルで終了する。

正規化に先立ってデータを使用するので、プリエンファ
シス（ＩＢＭジャーナル引用文献参照）および必要とさ
れる正規化はコヒーレントのままである。

第７図の流れ図にしたがって実行される次のオペレーシ
ョンは、ここではＤＦＴの計算に関するものである。Ｄ
ＦＴ値はモジュールが、ＣＣＩＴＴにより規定された周
波数の各々および５００）１ｚ基準周波数について式（
４）から得られる。

ｎ＝０ ．１ ：ＳＵＭ　ａ　（ｎ）、（ＣＯ３（２π、ｎ、ｆ（ｋ）
／ｆｓ）−ｊＳＩＮ（２，π、ｎ、ｆ　（ｋ）／ｆｓ）
）ｎ＝０ ．１ ＝ＳＵＭ　ａ（ｎ）、（（，０５（２π、ｎ、ｆ（ｋ）
／ｆｓ）ｒ＋−Ｏ Ｐ″１ −ｊｓＵＭ　ａ（ｎ）、５ＩＮ（２，π、ｎ、ｆ（ｋ）
／ｆｓ）ｎ＝０ ＝ＦＲ（ｋ）　−ｊＦＩ（ｋ） サンプリング周波数　！　　ｆｓ　＝　８０００ただし
π＝３．１４ 必要な正弦値および余弦値は循環式を用いて計算され、
この循環式では、初期値（ｋ＝０、・・・・、８に対す
るＣＯ５（２π、　ｆ　（ｋ）／ｆｓ）およびＳＩＭ（
２π−ｆ（ｋ）／ｆｓ）は以下のプログラムで定数とし
て宣告される。

ＣＯ５（２π、ｎ＋　１．ｆ　（ｋ）／ｆｓ）、＝ＣＯ
５（２π、ｆ　（ｋ）／ｆｓ）”ＣＯ５（２π、ｎ　、
ｆ　（ｋ）／ｆｓ）−５ＩＮ（２π、ｆ（ｋ）／ｆｓ）
”５ＩＮ（２π、ｎ、ｆ（ｋ）／ｆｓ）ＳＩＮ（２７Ｃ
、ｎ＋１　、ｆ　（ｋ）／ｆｓ）＝ＳＩＮ　（２ｘ　、
ｆ　（ｋ）／ｆｓ）”Ｃ０５（２ｙｃ　、ｎ、ｆ（ｋ）
／ｆｓ）−ＣＯ５（２π、ｆ（ｋ）／ｆｓ）”５ＩＮ（
２π、ｎ、ｆ（ｋ）／ｆｓ）次に、モジュールが通常の
方法で計算される。

ＦＦ（ｋ）　＝　ｌ　ＦＦＴ（ｆ（ｋ））ｌ”＝ＦＲ（
ｋ）”＋　ＦＩ（ｋ）”　　ｋ＝０、・・・・、８９つ
の周波数に対してＤＦＴの値を取得すれば、ＤＦＴの計
算から得られた値の走査によって、各周波数グループに
おける最小値と第２の最小値の位置を見つけ出さなけれ
ばならない。

次に、検出および妥当性検査は一組の計算、テストおよ
び論理演算から成る。計算およびテストは単位ごとに同
じであり、したがって、論理演算は連続検出または多数
決として定義される。

離散形フーリエ変換サブルーチンは一組の９つの値を供
給する。１つはＣＣＩＴＴ周波数の各々に対するもので
あり、もう１つは５００）１ｚの基準周波数に対するも
のである。

前のステップにより５周波数グループの各々において、
どれが最小のＤＦＴ値を有し、どれが「第２の最小値」
を有するかを決定することが可能となる。

コレらノ周波数１７１Ｄ　ＦＴ値ＸＩＮＤＩ、ＸＤＩＮ
ｌ、ＸＩＮＤ２、ＸＤ　Ｉ　ＮＤ　２を呼び出し、９つ
のＤＦＴ値の合計として平均値ＭＥＡＮを計算すること
により、最小値の回りのスペクトルの鮮鋭度を検査する
ため使用される以下の仮定の当否をテストする。

ＭＥＡＮ＝ＳＵＭ　　　ＦＦ（ｋ） ｋ＝０ １、ＸＩＮＤＩ＜ＭＥＡＮ／１１０ ２、ＸＩＮＤＩ　　ＸＤＩＮＤＩ＜０．７３３．２１．
ＸＩＮＤＩ＜ＦＦ　（５００）４　、　Ｘ　Ｉ　ＮＤ　
２＜ＭＥ　ＡＮ／　１１０５、ＸＩＮＤ２／ＸＤＩＮＤ
２＜０．７３これらの関係式のいずれもが確認されない
場合は、トーンは現在の２０ｍ５ウインドーに対して未
検出であると宣告され、結果（ＸＲＥＳ）を記憶する変
数には任意の値が与えられる。

それらのすべてが確認された場合は、トーンは検出され
たものとして宣言され、計算は、Ｏと１５の間のトーン
番号における最小値の２つのインデックスを変換するた
め終了する。結果はＸＲＥＳに記憶され、妥当性検査論
理に伝えられる。

同一トーンの連続的検出のため、Ｏにセットされるか、
または増分されるカウンタが使用される。

カウンタが１に達したとき、トーンは有効であると宣言
され、対応するフラッグがセットされる。

結果は残りの２０ｍ５ウインドーによっては変更されな
い。フラッグならびにトーン番号は主プログラムに伝え
られる。

前のトーン番号（２０ｍｓウィンドー）に等しいトーン
番号が検出されるたびにカウンタは増分され、自己相関
もＬＰＧの不安定性フラッグもセットされない。

ＬＰＧの不安定性フラッグがセットされ、前の２０ｍ５
ウインドーが妥当なトーン番号を検出した場合は、この
番号は妥当性を確認され、トーンは検出されたものとし
て宣言される。

自己相関の不安定性フラッグがセットされ、妥当なトー
ン番号が検出された場合は、カウンタの内容は不変であ
る。

処理の信頼性を、ｍ個の２０ｍ５ウインドーに対する多
数決によって改善することができる。

このオペレーションは、３つ以上のウィンドーのうち唯
１つのウィンドーのみが非検出または誤った検出をもた
らすことが多いという事実を用いている。さらに、はと
んどすべての場合、トーンの始めは自己相関の「安定性
」により完全に検出され机 したがって、検出された異なるトーンを記録し、かつそ
の要素がトーン番号と発生カウンタの組合せであるベク
トルを設定することは適当なことと思われる。

カウンタの値を現在の値と比較することにより、トーン
が妥当性を検査されるべきがどうかを決定することがで
きる。

多数＜Ｉ）＝（トーン番号）、１６十発生の数Ｉ＝１、
Ｎ ａ（ｉ）の不安定性（過剰のａ（ｉ）がゼロに設定され
た）が計算の精度を損なった可能性がある場合は、プロ
グラムはＭＦＨに戻り、さもない場合は、アルゴリズム
は多数ベクトルを更新し、すでに存在するトーン番号に
１を加えるか、新しいエントリを作成する。

トーンがすでに有効性を確認されていた場合は、他には
何も起らない。さもない場合は、プログラムは、少なく
ともｎ回発生したトーンを探す。ｎは予め設定されるも
ので、この実施例では２に等しい。

所定の発生数に到達したとき、トーンが妥当性を確認さ
れたことと、次の自己相関の「不安定性」までその他の
トーンは発生してはならないことを示すため、２本のフ
ラッグがセットされる。

前に説明したように、前のウィンドーおよび実際のウィ
ンドー中に計算された自己相関の不安定性フラッグの値
に応じて、多数ベクトルがリセツトされる。

Ｅ５発明の効果 本発明によれば、ＦＦＴのための処理負荷は従来１０％
程度であったもを、約５％ないし１％にまで低下させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、それぞれ信号サンプルと線形予測パラメータ
に基づく２つのＦＦＴオペレーションのモジュールを示
す図、 第２図は、線形予測コーグによりもたらされたデータを
用いたＭＦＲ機能の実現を示すブロック・ダイヤグラム
、 第３図はＭＦＨの単純化されたダイヤグラム、第４図は
第３図の検出装置の動作の手順を表わす図、 第５図は、提案された方法を使用することにより得られ
たシート成分値のグラフ、 第６図ないし第８図は、プログラム・プロセッサで実施
する場合の本発明の流れ図である。 ノぐワース（７トラムｆｄｅｌ 綿形予ス１１コークど用いたＭＦＨ 才　２　図 Ｒ＋ｉ）　　　　　　　　　　　　ａ　ｆｉ）゛　　　
　　　　ｏ　　　（ジ　　２−　（ずｔｏｌｌ　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ｋ×ＭＦ
グ°ループ　１ ０ヤ、グ＋、−７’　２　　　　　’−−ン淑分イ匡の
グラフオ５回 ＭＦＲの浜木図 才　７　ｚ オ　６　の

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 周波数ｆｓでサンプリングされ線形予測符号化手法に基
   づき複数のサンプルから成る１つのブロツクにつき１組
   の係数ａ（ｉ）（ただし、ｉ＝０、１、・・・・、ｐ；
   ｐは所定の整数値）を供給するようにコード化された受
   信信号の中から、少なくとも１つの周波数ｆ（ｋ）を有
   するトーンを検出する方法であつて、 （イ）周波数ｆ（ｋ）について上記１組の係数ａ（ｉ）
   をフーリエ変換した Ａ（ｆ（ｋ））＝Σ＾ｐ＾−＾１＿Ｎ＿＝＿０ａ（ｎ）
   ．ｅｘｐ｛−２ｊπｎｆ（ｋ）／ｆｓ｝を計算するステ
   ツプと、 （ロ）Ｆ（ｋ）＝｜Ａ（ｆ（ｋ））｜なる関係を用いて
   Ａ（ｆ（ｋ））からトーンの振幅Ｆ（ｋ）を導出するス
   テツプと、 （ハ）上記トーンの振幅と所定のしきい値とを比較して
   トーンの受信を検出するステツプと、より成るトーン検
   出方法。