KR100764768B1 - 통신단말기의 ｄｔｍｆ톤 검출방법 - Google Patents

통신단말기의 ｄｔｍｆ톤 검출방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 통신단말기의 DTMF톤 검출방법에 관한 것으로, 수신 밴드에서는 주파수 편차를 줄이기 위해 두개의 폴을 가진 밴드 패스필터를 사용하고 송신밴드에서는 계산량을 줄이기 위해 Goertzel 알고리즘을 사용함으로써 효율적으로 DTMF톤을 검출할 수 있도록 한 것이다. 이를 위하여 본 발명은 투-폴(TWO-POLE) 밴드 패스필터의 필터링 동작을 위한 필터링 계수를 연산하는 단계와; 상기 연산된 필터링 계수를 이용하여, 입력된 데이터를 투-폴 밴드 패스 필터링한후 이산 푸리에 변환을 수행하는 단계와; 상기 투-폴 밴드패스 필터링의 결과에 대한 에너지 및 이산 푸리에 변환 에너지를 검출하는 단계와; 상기 검출된 투-폴 밴드패스 필터링의 결과에 대한 에너지와 이산 푸리에 변환에 의한 에너지를 이용하여 DTMF톤을 검출하는 단계와; 상기 검출된 투-폴 밴드패스 필터링의 결과에 대한 에너지 및 이산 푸리에 변환 에너지의 크기를 비교하는 단계와; 상기 비교결과를 근거로 상기 투-폴 밴드패스 필터링의 결과에 대한 에너지가 상기 이산 푸리에 변환 에너지보다 크면 상기 검출된 DTMF톤을 어셉트(accpet)하고, 상기 이산 푸리에 변환에 의한 에너지가 상기 투-폴 밴드패스 필터링의 결과에 대한 에너지보다 크면 상기 검출된 DTMF톤을 리젝트(reject)하는 단계로 이루어진다.

Description

통신단말기의 ＤＴＭＦ톤 검출방법{DUAL TONE MULTI FREQUENCY TONE DETECTING METHOD FOR COMMUNICATION TERMINAL}
도1은 본 발명 통신단말기의 DTMF톤 검출방법에 대한 동작흐름도.
본 발명은 통신단말기의 DTMF톤 검출방법에 관한 것으로, 특히 DTMF톤을 효율적으로 검출할 수 있도록 한 통신단말기의 DTMF톤 검출방법에 관한 것이다.
DTMF(Dual Tone Multi Frequency;이하, DTMF) 신호란 MFC(Multi Frequency Compelled)식 전화기의 버튼을 누르면 발생하는 가청주파수대의 신호를 말하며, 이 DTMF신호는 두가지 주파수의 신호가 합쳐진 것이다.
즉, 키패드의 세로열은 그 순서에 따라서 1209Hz,1336Hz,1477Hz의 신호가 발생되며, 가로열은 697Hz,770Hz,852Hz,941Hz의 신호가 발생하는데, 즉 키패드의 1번을 누르면 1209Hz와 697Hz의 정현파가 합쳐진 신호를 발생하게 되며, 수신측에서 이 신호를 받아서 어떤 주파수의 신호로 이루어져 있는지를 검출하여 입력된 버튼을 인지하게 된다.
현재, 상기 통신단말기의 DTMF톤 검출방법으로 널리 사용되고 있는 Goertzel 알고리즘은 계산량은 적으나 기본적으로 주파수 해상도가 낮은데, 이로인해 N과 K값을 DTMF톤에 따른 다른 값을 사용하기도 하지만 최소 신호 지속시간(Minimum Signal Duration) 보다 작은 N값을 사용해야 하므로 하나의 N과 K값으로 주파수 편차를 측정하기 어렵다.
이에 따라, 상기 주파수 편차를 줄이고자 여러개의 DTMF톤에 대한 N과 K를 사용하면 계산량이 증가하게 된다.
상기와 달리, 두개의 폴을 가진 밴드패스 필터로 DTMF톤을 필터링하여 DTMF톤을 검출하면 두개의 폴이 외부에서 송신할 만큼 충분히 게인이 감소되지 않기 때문에 수신 주파수 편차는 줄일 수 있지만 송신 주파수 편차는 줄일 수 없게 된다.
즉, 상기와 같은 종래 기술에 있어서, Goertzel 알고리즘으로 DTMF톤을 검출할 경우에, DTMF톤에 따라서 하나의 계수값을 사용하게 되면 주파수 편차를 측정하기 어렵고, 여러개의 DTMF톤에 대하여 각기 다른 계수값을 사용하게 되면 계산량이 증가되는 문제점이 있다.
또한, 두개의 폴을 가진 밴드패스 필터로 DTMF톤을 검출할 경우에, 두개의 폴이 외부에서 송신할 만큼 충분히 게인이 감소되지 않기 때문에 송신 주파수 편차를 감소시키지 못하는 문제점이 있다.
따라서, 상기와 같은 문제점을 감안하여 창안한 본 발명은 수신 밴드에서는 주파수 편차를 줄이기 위해 두개의 폴을 가진 밴드 패스필터를 사용하고 송신밴드에서는 계산량을 줄이기 위해 Goertzel 알고리즘을 사용함으로써 효율적으로 DTMF톤을 검출할 수 있도록 한 통신단말기의 DTMF톤 검출방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 투-폴(TWO-POLE) 밴드 패스필터의 필터링 동작을 위한 필터링 계수를 연산하는 단계와; 상기 연산된 필터링 계수를 이용하여, 입력된 데이터를 투-폴 밴드 패스 필터링한후 이산 푸리에 변환을 수행하는 단계와; 상기 투-폴 밴드패스 필터링의 결과에 대한 에너지 및 이산 푸리에 변환 에너지를 검출하는 단계와; 상기 검출된 투-폴 밴드패스 필터링의 결과에 대한 에너지와 이산 푸리에 변환에 의한 에너지를 이용하여 DTMF톤을 검출하는 단계와; 상기 검출된 투-폴 밴드패스 필터링의 결과에 대한 에너지 및 이산 푸리에 변환 에너지의 크기를 비교하는 단계와; 상기 비교결과를 근거로 상기 투-폴 밴드패스 필터링의 결과에 대한 에너지가 상기 이산 푸리에 변환 에너지보다 크면 상기 검출된 DTMF톤을 어셉트(accpet)하고, 상기 이산 푸리에 변환에 의한 에너지가 상기 투-폴 밴드패스 필터링의 결과에 대한 에너지보다 크면 상기 검출된 DTMF톤을 리젝트(reject)하는 단계로 수행함을 특징으로 한다.
이하,본 발명에 의한 통신단말기의 DTMF톤 검출방법의 작용 및 효과를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도1은 본 발명 통신단말기의 DTMF톤 검출방법에 대한 동작흐름도로서, 이에 도시한 바와같이 투-폴(TWO-POLE) 밴드 패스필터의 필터링 동작을 위한 필터링 계수를 연산하는 단계와; 상기 연산된 필터링 계수를 이용하여, 입력된 데이터를 투-폴 밴드 패스 필터링한후 이산 푸리에 변환을 수행하는 단계와; 상기 투-폴 밴드패스 필터링의 결과에 대한 에너지 및 이산 푸리에 변환 에너지를 검출하는 단계와; 상기 검출된 투-폴 밴드패스 필터링의 결과에 대한 에너지와 이산 푸리에 변환에 의한 에너지를 이용하여 DTMF톤을 검출하는 단계와; 상기 검출된 투-폴 밴드패스 필터링의 결과에 대한 에너지 및 이산 푸리에 변환 에너지의 크기를 비교하는 단계와; 상기 비교결과를 근거로 상기 투-폴 밴드패스 필터링의 결과에 대한 에너지가 상기 이산 푸리에 변환 에너지보다 크면 상기 검출된 DTMF톤을 어셉트(accpet)하고, 상기 이산 푸리에 변환에 의한 에너지가 상기 투-폴 밴드패스 필터링의 결과에 대한 에너지보다 크면 상기 검출된 DTMF톤을 리젝트(reject)하는 단계로 이루어지며, 이와같은 본 발명의 동작을 설명한다.
먼저, DTMF(Dual Tone Multi Frequency)는 전자식 교환기의 다이얼 톤으로 주로 사용하고, 두개의 주파수로 하나의 키를 표현하는 방식이며, 이러한 주파수 생성 및 해석에는 몇가지 제한이 있으며 이는 국가별로 조금씩 차이가 발생한다.
예를 들면, AT＆T의 경우, 주파수 허용한계로 1.5%의 오퍼레이션구간과 3.5%의 논-오퍼레이션 구간이 있으며, 주파수당 파워가 최소 -25dB의 오퍼레이션구간과 -55dB의 논 오퍼레이션구간이 있다.
여기서, 본 발명은 DTMF톤을 검출해 내기 위해서, 오퍼레이션 주파수에서는 잡음과 같은 환경에서 다른 신호로 오인식하지 않는 투-폴(TWO-POLE) 밴드패스 필터를 사용하고, 논-오퍼레이션 주파수에서는 정확한 주파수 해상도를 갖는 Goertzel 알고리즘을 사용하는데, 이때, 상기 논-오퍼레이션 주파수에 사용하기 위한 Goertzel 알고리즘의 계수N과 K값은 각 DTMF 주파수의 경계값과의 차이가 가장 작은 값을 갖도록 설정한다.
우선, 오퍼레이션 주파수에서 DTMF톤을 검출하기 위해, 투-폴 밴드 필터링을 수행하여 DTMF 필터링을 수행하는데, 이때 주파수별로 전력 레벨과 두 주파수의 전력차가 검사된다.
그 다음, 상기에서 검사된 DTMF톤의 논-오퍼레이션 여부를 검사하기 위하여 Geotzel 알고리즘을 적용하는데, 상기에서 계산된 N과 K값을 이용하여 나온 결과가 밴드 패스 필터링된 값보다 크면 리젝트(Reject)하게 된다.
여기서, 상술한 과정을 수식적으로 전개하면 다음과 같다.
우선, 두개의 폴을 이용한 밴드 패스 필터를 사용하는 경우를 수식적으로 보면, 두개의 폴은 저주파수 톤과 고주파수톤에 해당하는 밴드 패스 필터를 구성하고 이를 통과시켜 에너지를 구하는 방식이므로, 두개의 밴드 패스 필터를 구성하고, 하나의 에너지 애버리징(Averaging) 필터를 구성한다.
상기 각 필터의 계수는 아래의 수학식으로 구한다.
Figure 112001013169410-pat00001
Figure 112001013169410-pat00002
Figure 112001013169410-pat00003
여기서,α0, α'0, α″은 필터게인, β1, β2, β'1, β'2, β″은 필터계수, Z는 주파이다.
이때,
Figure 112007023724841-pat00028
이고, 여기서 fS는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 샘플링 주파수(sampling frequency)를 나타낸다.
Figure 112001013169410-pat00005
Figure 112001013169410-pat00006
여기서,
Figure 112001013169410-pat00007
는 안정성을 고려하여 0.99403088로 정한다.
Figure 112001013169410-pat00008
Figure 112001013169410-pat00009
여기서,
Figure 112001013169410-pat00010
이고,
Figure 112001013169410-pat00011
는 대칭성을 고려하여
Figure 112001013169410-pat00012
보다 1% 작게 한다.
따라서,
Figure 112001013169410-pat00013
, 여기서,
Figure 112001013169410-pat00014
Figure 112001013169410-pat00015
Figure 112007023724841-pat00029
이므로, 상기 α″ 및 β″와 상기 에너지 애버리징 필터를 이용하여 투-폴 밴드패스 필터의 결과에 대한 에너지를 구한다.
그 다음, Goertzel 알고리즘의 경우에는 기본적으로 크기가 N인 이산 푸리에 변환(DFT)를 사용하는데, 하나의 톤에 대하여 이전의 결과를 이용하는 것으로 이를 수학식으로 나타내면 다음과 같다.
우선, 크기가 N인 이산 푸리에 변환(DFT:Discrete Fouriea Transform)은 아래의 수학식2로 정의된다.
Figure 112001013169410-pat00017
여기서, n=N이 된다면 이산 푸리에 변환(DFT)과 동일한 식이 되고, 이를 전개하면 아래의 수학식3으로 표현된다.
Figure 112001013169410-pat00018
이에따라,
Figure 112001013169410-pat00019
이고, 폴의 위치는
Figure 112001013169410-pat00020
가 된다.
상기 수학식3을 투-폴 밴드 패스 필터로 전개하여 사용하면 샘플링 데이터는 아래의 수학식 4로 표현된다.
Figure 112001013169410-pat00021
이때,
Figure 112001013169410-pat00022
이므로
Figure 112001013169410-pat00023
이고, 이를 이용하여 에너지를 구하면 아래의 수학식5와 같다.
Figure 112001013169410-pat00024
다시 말해서, 본 발명은 수신 주파수 편차를 제거하기 위하여, 투-폴 밴드패스필터를 사용하고, 송신 주파수 편차를 제거하기 위하여 Goertzel 알고리즘을 사용하여 효율적으로 DTMF톤을 검출한다.
이상에서 상세히 설명한 바와같이 본 발명은, 수신 밴드에서는 주파수 편차를 줄이기 위해 두개의 폴을 가진 밴드 패스필터를 사용하고 송신밴드에서는 계산량을 줄이기 위해 Goertzel 알고리즘을 사용함으로써 효율적으로 DTMF톤을 검출하는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 투-폴(TWO-POLE) 밴드 패스필터의 필터링 동작을 위한 필터링 계수를 연산하는 단계와;
    상기 연산된 필터링 계수를 이용하여, 입력된 데이터를 투-폴 밴드 패스 필터링한후 이산 푸리에 변환을 수행하는 단계와;
    상기 투-폴 밴드패스 필터링의 결과에 대한 에너지 및 이산 푸리에 변환 에너지를 검출하는 단계와;
    상기 검출된 투-폴 밴드패스 필터링의 결과에 대한 에너지와 이산 푸리에 변환에 의한 에너지를 이용하여 DTMF톤을 검출하는 단계와;
    상기 검출된 투-폴 밴드패스 필터링의 결과에 대한 에너지 및 이산 푸리에 변환 에너지의 크기를 비교하는 단계와;
    상기 비교결과를 근거로 상기 투-폴 밴드패스 필터링의 결과에 대한 에너지가 상기 이산 푸리에 변환 에너지보다 크면 상기 검출된 DTMF톤을 어셉트(accpet)하고, 상기 이산 푸리에 변환에 의한 에너지가 상기 투-폴 밴드패스 필터링의 결과에 대한 에너지보다 크면 상기 검출된 DTMF톤을 리젝트(reject)하는 단계를 포함하여 수행함을 특징으로 하는 통신단말기의 DTMF톤 검출방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 검출된 투-폴 밴드패스 필터링의 결과에 대한 에너지와 이산 푸리에 변환에 의한 에너지를 이용하여 DTMF톤을 검출하는 단계는
    논-오퍼레이션 주파수에 사용하기 위한 상기 이상 푸리에 변환의 계수값이 각 DTMF 주파수의 경계값과의 차이가 가장 작은 값이 되도록 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신단말기의 DTMF톤 검출방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 투-폴 밴드 패스 필터링에 의한 에너지는 다음의 수학식으로 구하고,
    [수학식]
    Figure 112007023724841-pat00030
    여기서,
    Figure 112007023724841-pat00031
    는 필터게인,
    Figure 112007023724841-pat00032
    는 필터계수, Z는 주파수인 것을 특징으로 하는 통산단말기의 DTMF톤 검출방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 이산 푸리에 변환에 의한 에너지는 다음의 수학식으로 구하고,
    [수학식]
    Figure 112007023724841-pat00026
    여기서, Vk는 샘플데이터인 것을 특징으로 하는 통신단말기의 DTMF톤 검출방법.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20000032616A (ko) * 1998-11-16 2000-06-15 조정남 이중음 다주파 톤 검출 방법
KR20020041559A (ko) * 2000-11-28 2002-06-03 박종섭 시디엠에이 방식 이동통신 시스템에서 디티엠에프 톤검출방법

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