(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トーン信号を送出するトーン送出手段と、
外部からトーン信号を受信する信号受信手段と、
前記受信した信号からトーン信号を検出するトーン信号検出手段と、
該トーン信号検出手段に検出されたデータから特定のトーン信号の検出判定を行うトーン判定手段と、
を備え、
前記トーン信号検出手段が、前記受信した全ての信号のトーン信号と、前記送出したトーン信号のエコー信号と、検出対象のトーン信号と、を検出し、
前記トーン判定手段が、前記トーン信号検出手段に検出された前記検出対象のトーン信号検出により得られたデータが、前記受信した全ての信号から得られたデータから前記エコー信号から得られたデータを除いたデータと比較して、所定の割合以上あることにより、前記検出対象のトーン信号の検出判定を行うことを特徴とするトーン検出器。
【請求項２】
請求項１記載のトーン検出器において、
前記トーン信号検出手段が、トーン信号の特定の特徴量を抽出することによりトーン信号を検出し、前記特徴量が抽出された結果のデータを前記トーン判定手段に受け渡すことを特徴とするトーン検出器。
【請求項３】
請求項２記載のトーン検出器において、
前記トーン信号検出手段が、前記特徴量として、周波数に関するものを用いることを特徴とするトーン検出器。
【請求項４】
請求項３記載のトーン検出器において、
前記トーン信号検出手段が、前記周波数に関する特徴量として、周波数成分のパワーレベルを用いることを特徴とするトーン検出器。
【請求項５】
請求項４記載のトーン検出器において、
前記トーン信号検出手段が、前記周波数成分のパワーレベルをＤＦＴ演算を用いて求めることを特徴とするトーン検出器。
【請求項６】
請求項４記載のトーン検出器において、
前記トーン信号検出手段が、前記周波数成分のパワーレベルをＦＦＴ演算を用いて求めることを特徴とするトーン検出器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トーン検出器に係り、特に、フィルタを用いずにトーン信号を送出しつつトーン検出を正しく行うトーン検出器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ファクシミリ装置などの通信装置では、データの送受信など通信を行う際に、トーン信号を検出する必要がある。さらに、あるトーン信号（以下、トーンＴと称する）を送出している間に、異なる周波数を持った、別なトーン信号（以下、トーンＲと称する）を検出しなければならない場合がある。この場合、さまざまな原因で、送出したトーンＴのエコー信号が返ってくるため、トーンＲのための検出器には、トーンＲだけではなく、トーンＴのエコー信号も入ってくる。それゆえに、トーンＲの検出が困難になってくる。これを克服するためには、このエコー信号を取り去るなどして、エコー信号の影響を減らしたり、無くしたりする必要が出てくる。
【０００３】
従来、このようなトーンＴのエコー信号を取り去る場合、フィルタ等を用いるのが一般的である。これは、トーンＲの検出器の前に、トーンＴのエコー信号をカットするためのフィルタを入れ、トーンＴのエコー信号とトーンＲが混じった入力信号から、トーンＴのエコー信号の成分を取り除く、または、エコー信号のレベルを下げようとするものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、トーンＴとトーンＲの周波数が近接していた際には、高次のフィルタを用いないといけない場合がある。これは、高次のフィルタを用いないと、トーンＴのエコー信号の成分を十分に取り除くことができず、トーンＲ用の検出器がエコー信号の影響を受けてしまうからである。また、トーンＴのエコー信号を取り除くだけでなく、トーンＲの信号成分も取り除こうとして、そのレベルが下がり、トーンＲ用の検出器に悪影響を与えてしまうという問題もある。
【０００５】
そのため、従来のトーン検出器では、高次のフィルタを用いることになるが、高次のフィルタを使う場合、ハードウェアで構成すると、部品点数が多くなり、価格の上昇を招く。また、反対に、ソフトウェアで構成する場合には、フィルタの段数が長いため、処理に時間がかかり、全体の処理量の低下を招くという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、様々な問題のあるフィルタを使うこと無しに、トーン信号送出中のトーン検出を行うことができるトーン検出器を提案するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、上記課題を解決するため、トーン信号を送出するトーン送出手段と、外部からトーン信号を受信する信号受信手段と、前記受信した信号からトーン信号を検出するトーン信号検出手段と、該トーン信号検出手段に検出されたデータから特定のトーン信号の検出判定を行うトーン判定手段と、を備え、前記トーン信号検出手段が、前記受信した全ての信号のトーン信号と、前記送出したトーン信号のエコー信号と、検出対象のトーン信号と、を検出し、前記トーン判定手段が、前記トーン信号検出手段に検出された前記検出対象のトーン信号検出により得られたデータが、前記受信した全ての信号から得られたデータから前記エコー信号から得られたデータを除いたデータと比較して、所定の割合以上あることにより、前記検出対象のトーン信号の検出判定を行うことを特徴とするものである。
【０００８】
この構成により、入力された全ての信号の検出処理で得られたデータから、送出したトーン信号のエコー信号の検出処理から得られたデータを除いて、検出対象のトーン信号の検出判定を行っているので、検出処理の弊害となるエコー信号の影響を無くしたり、削減することができ、正しく精度の良いトーン検出を行うことができる。
【００１０】
また、ノイズにまみれた入力信号など外乱がある場合でも、割合を変化させることにより、検出の厳しさを調整することができ、正しく精度の良いトーン検出を行うことができる。
【００１１】
請求項２記載の発明は、上記課題を解決するため、請求項１記載のトーン検出器において、前記トーン信号検出手段が、トーン信号の特定の特徴量を抽出することによりトーン信号を検出し、前記特徴量が抽出された結果のデータを前記トーン判定手段に受け渡すことを特徴とするものである。
【００１２】
この構成により、前記特徴量に差異のあるトーン信号の検出を行うことができる。
【００１３】
請求項３記載の発明は、上記課題を解決するため、請求項２記載のトーン検出器において、前記トーン信号検出手段が、前記特徴量として、周波数に関するものを用いることを特徴とするものである。
【００１６】
上記構成により、周波数に差異があったり、特徴があるトーン信号の検出を行うことができる。
【００１７】
請求項４記載の発明は、上記課題を解決するため、請求項３に記載のトーン検出器において、前記トーン信号検出手段が、前記周波数に関する特徴量として、周波数成分のパワーレベルを用いることを特徴とするものである。
【００１８】
この構成により、周波数成分のパワーレベルを用いた演算処理や比較処理でトーン信号の検出を行うことができる。
【００１９】
請求項５記載の発明は、上記課題を解決するため、請求項４に記載のトーン検出器において、前記トーン信号検出手段が、前記周波数成分のパワーレベルをＤＦＴ演算を用いて求めることを特徴とするものである。この構成により、対象とする周波数帯域だけのパワーを求めることができ、正確なトーン信号の検出を行うことができる。
【００２０】
請求項６記載の発明は、上記課題を解決するため、請求項４に記載のトーン検出器において、前記トーン信号検出手段が、前記周波数成分のパワーレベルをＦＦＴ演算を用いて求めることを特徴とするものである。この構成により、データ長が長い定常なデータに関して、最も良くパワーレベルが得られ、正確なトーン信号の検出を行うことができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照しつつ説明する。
【００２５】
まず、本発明に係るトーン検出器の動作原理を、ある周波数を持ったトーン信号を送出中に、その周波数と異なる周波数を持ったトーン信号を検出するという、２つの信号の場合を例にして、説明する。
【００２６】
まず、あるトーン信号（以下、トーンＴと称する）用と、別なトーン信号（以下、トーンＲと称する）用に、検出器を２つ用意する。ここで、検出器の個数を２個としたが、必ず２個でなければならない訳でなく、少なくとも、同時に送出するトーン信号の数と、同時に検出するトーン信号の数の合計個数分、あればよい。例えば、デュアルトーンを送出中に、シングルトーンを検出するといった場合には、最低３個必要になる。
【００２７】
各検出器は、検出したい周波数を設定しておき、その設定された周波数成分のパワースペクトルを求め、全入力信号のパワースペクトルと比べて、求めたパワースペクトルが予め決められた値以上あれば、その周波数成分は存在していると判断し、入力信号中に検出したいトーン信号があったと判定するように検出動作を行うものとする。ここで、検出する信号の特徴量として、検出信号の周波数領域でのパワーを用いたが、検出すべき信号を特徴づけるものであれば、振幅領域や位相領域などでの特徴量でも良い。また、検出判定において、全入力信号のパワースペクトルと比べて、求めたパワースペクトルが予め決められた値以上あれば検出とみなすとしたが、決められた値の代わりに決められた割合でも良い。さらに、パワースペクトルの求め方は、何でも良く、ここでは、例えば一般的なＦＦＴ演算によって求める。
【００２８】
次に、トーンＴ用の検出器（以下、検出器Ｔと称する）をトーンＴの周波数に設定し、トーンＲ用の検出器（以下、検出器Ｒと称する）をトーンＲの周波数に設定し、検出器を働かせる。検出器を働かせると、トーンＴ用の検出器では、トーンＴのエコー信号のパワースペクトルが求められる。また、トーンＲ用の検出器でも、トーンＲのパワースペクトルが求められる。
【００２９】
図１に、検出処理によって得られた検出すべきトーンとエコートーンのパワースペクトルを示す。また、図２に、入力された信号の全パワースペクトルを示す。
【００３０】
検出器では、検出判定を行うために、入力信号の全パワースペクトルを同時に求め、その全パワーから、トーンＴ用の検出器で求めたトーンＴのエコー信号のパワーを除くことにより、エコー信号以外の入力信号を求める。
【００３１】
図３に、エコートーンを除去した後の入力波形の周波数分布を示す。
【００３２】
上記エコー信号以外の入力信号を求めたパワーの中に、トーンＲ用の検出器で求めたパワーが、ある決められた値もしくは割合あれば、入力信号の中に、トーンＲの成分の信号が含まれていたと判断し、トーンＲの検出ができたとする訳である。もちろん、トーンＲのパワーが、ある決められた値もしくは割合なければ、入力信号中に、トーンＲは検出されなかったと判定を行う。
【００３３】
この検出処理を、ある一定の時間間隔ごとに行えば、時系列的に、検出結果を出すことができ、刻々と入力される信号に対して、トーン検出を行うことができる。
【００３４】
本発明に係るトーン検出器の構成図を図４に示す。この例は、ある周波数を持ったトーン信号Ｔを送出中に、その周波数と異なる周波数を持ったトーン信号Ｒを検出するという場合である。
【００３５】
トーン検出器１０は、制御部１１、Ａ／Ｄ変換部１２、メモリ部１３、トーン検出処理部Ａ１４、トーン検出処理部Ｂ１５、全体トーン検出処理部１６、トーン判定部１７およびトーン送出部１８を備えている。
【００３６】
制御部１１は、トーン検出器１０全体の制御を司るものであり、Ａ／Ｄ変換部１２は、アナログのトーン信号をデジタルデータに変換するものであり、メモリ部１３は、デジタル変換された信号データを保存したり、検出処理結果を保存したりするものである。トーン検出処理部Ａ１４は、トーンＴのパワー算出処理を行うものであり、トーン検出処理部Ｂ１５は、トーンＲのパワー算出処理を行うものであり、全体トーン検出処理部１６は、入力信号全体のパワー算出処理を行うものである。トーン判定部１７は、トーン検出を判定するものであり、トーン送出部１８は、トーンＴを送出するものである。
【００３７】
まず、制御部１１は、トーン送出部１８に対し、決められた周波数のトーンＴを送出するように、命令する。すると、トーン送出部１８は、トーンＴを回線に送出する。この状態で、回線からトーン信号を受信する。受信したトーン信号は、Ａ／Ｄ変換部１２でサンプリングされ、デジタル信号データに変換され、メモリ部１３に順次格納される。
【００３８】
決められた時間が経ち、ある一定のデータがメモリ部１３に溜まったなら、制御部１１は、トーンＴの周波数を検出するように設定されたトーン検出処理部Ａ１４にデジタル信号データを渡し、トーンＴの周波数でのパワーを求めるよう、検出処理を行わせる。また、同じデータをトーンＲの周波数を検出するように設定されたトーン検出処理部Ｂ１５に渡し、同様に、トーンＲの周波数でのパワーを求めるよう、検出処理を行わせる。さらに、Ａ／Ｄ変換部１２に入力された信号全体のパワーを求めるよう、全体トーン検出処理部１６にも処理を行わせる。ここでは、それぞれのトーン検出処理部１４、１５、１６では、ＤＦＴ（離散フーリエ変換）演算で、パワーを求めるが、最大エントロピー法やＦＦＴ演算など、ＤＦＴ演算に限らずに、別の方法でも良い。
【００３９】
トーン検出処理部Ａ１４、トーン検出処理部Ｂ１５、全体トーン検出処理部１６、それぞれで、検出処理が完了したら、その旨を制御部１１に通知する。３つのトーン検出処理部１４、１５、１６で検出処理が終わったら、制御部１１は、各トーン検出処理部１４、１５、１６に、その求められた各パワー値をトーン判定部１７に送るよう命じる。トーン判定部１７が、各トーン検出処理部１４、１５、１６から求められた各パワー値を受け取ると、判定処理をスタートする。
【００４０】
判定処理では、まず、全体トーン検出処理部１６から送られた信号全体のパワーから、トーン検出処理部Ａ１４から送られたトーンＴの周波数でのパワー、つまり、トーンＴのエコー信号のパワーを除く。ＤＦＴ演算で得られたパワーの場合は、単純に、減算処理を行うことによって、除くことができる。
【００４１】
次に、このトーンＴの周波数でのパワー値が除かれたパワー値と、トーン検出処理部Ｂ１５から送られたトーンＲの周波数でのパワー値とを比較して、トーンＲの周波数でのパワー値が、決められた一定の割合、存在するか調べる。ここで、一定の割合あれば、入力信号中に、トーンＲの周波数成分が存在したと判断でき、トーンＲの検出ができたと判定する。逆に、一定の割合なければ、入力信号中に、トーンＲの周波数成分が存在しなかったと判断でき、トーンＲの検出ができなかったと判定する。その検出結果を制御部１１に通知し、一連のトーン検出処理を終える。
【００４２】
図５に示すように、ある一定のサンプル間隔ｔごとのデータを、ある一定の時間間隔Ｔごとに、この検出処理を繰り返せば、時間Ｔごとに検出結果を出せる。従って、刻々と入力される信号に対して、時系列的に、検出結果を出せ、トーン検出を行うことができる。
【００４３】
さらに、本発明に関して以下を付記する。
（付記１）
請求項４に記載のトーン検出器において、
前記トーン信号検出手段が、前記周波数成分のパワーレベルを最大エントロピー法を用いて求めることを特徴とするトーン検出器。
【００４４】
（付記２）
請求項４に記載のトーン検出器において、
前記トーン信号検出手段が、前記周波数成分のパワーレベルをウェーブレット変換を用いて求めることを特徴とするトーン検出器。
【００４５】
（付記３）
請求項４に記載のトーン検出器において、
前記トーン信号検出手段が、前記周波数成分のパワーレベルをウィグナー分布を用いて求めることを特徴とするトーン検出器。
【００４６】
【発明の効果】
本発明によれば、入力された全ての信号の検出処理で得られたデータから、送出したトーン信号のエコー信号の検出処理から得られたデータを除いて、検出対象のトーン信号の検出判定を行っているので、検出処理の弊害となるエコー信号の影響を無くしたり、削減することができ、正しく精度の良いトーン検出を行うことができる。
【００４７】
また、本発明によれば、検出対象のトーン信号の検出を、検出対象のトーン信号検出により得られたデータが、受信した全ての信号から得られたデータからエコー信号から得られたデータを除いたデータと比較して、所定の割合以上あることにより検出判定しているので、ノイズにまみれた入力信号など外乱がある場合でも、割合を変化させることにより、検出の厳しさを調整することができ、正しく精度の良いトーン検出を行うことができる。
【００４８】
さらに、本発明によれば、トーン信号の特定の特徴量を抽出することによりトーン信号を検出し、前記特徴量が抽出された結果のデータをトーン判定に用いるので、前記特徴量に差異のあるトーン信号の検出を行うことができる。
【００４９】
また、本発明によれば、前記特徴量として、周波数に関するものを用いるので、周波数に差異があったり、特徴があるトーン信号の検出を行うことができる。
【００５０】
また、本発明によれば、前記特徴量として、振幅に関するものを用いるので、振幅に差異があったり、特徴があるトーン信号の検出を行うことができる。
【００５１】
また、本発明によれば、前記特徴量として、位相に関するものを用いるので、位相に差異があったり、特徴があるトーン信号の検出を行うことができる。
【００５２】
また、本発明によれば、前記周波数に関する特徴量として、周波数成分のパワーレベルを用いるので、パワーレベルを用いた演算処理や比較処理でトーン信号の検出を行うことができる。
【００５３】
また、本発明によれば、前記周波数成分のパワーレベルをＤＦＴ演算を用いて求めるので、対象とする周波数帯域だけのパワーを求めることができ、正確なトーン信号の検出を行うことができる。
【００５４】
また、本発明によれば、前記周波数成分のパワーレベルをＦＦＴ演算を用いて求めるので、データ長が長い定常なデータに関して、最も良くパワーレベルが得られ、正確なトーン信号の検出を行うことができる。
【００５５】
さらに、本発明によれば、前記周波数成分のパワーレベルを最大エントロピー法を用いて求めることにより、無限に続く信号や現象のほんの一部分だけからパワーを求める場合に、分解能が入力データの割に高くなり、正確なトーン信号の検出を行うことができる。
【００５６】
また、本発明によれば、前記周波数成分のパワーレベルをウェーブレット変換を用いて求めることにより、低周波において高い周波数分解能を示すので、低周波領域で、正確なトーン信号の検出を行うことができる。
【００５７】
また、本発明によれば、前記周波数成分のパワーレベルをウィグナー分布を用いて求めることにより、時間分解能・周波数分解能とも高く、正確なトーン信号の検出を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るトーン検出器によって得られた検出すべきトーンとエコートーンのパワースペクトルを示す周波数分布図である。
【図２】本発明に係るトーン検出器によって得られた入力信号の全パワースペクトルを示す周波数分布図である。
【図３】本発明に係るトーン検出器によって求めるエコートーンを除去した後の入力波形を示す周波数分布図である。
【図４】本発明に係るトーン検出器の一実施例を示すブロック図である。
【図５】トーン検出処理、判定を行うタイミングを示す図である。
【符号の説明】
１０  トーン検出器
１１  制御部
１２  Ａ／Ｄ変換部
１３  メモリ部
１４  トーン検出処理部Ａ
１５  トーン検出処理部Ｂ
１６  全体トーン検出処理部
１７  トーン判定部
１８  トーン送出部
【図１】
0003886797.tif 000002
【図２】
0003886797.tif 000003
【図３】
0003886797.tif 000004
【図４】
0003886797.tif 000005
【図５】
0003886797.tif 000006