(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数構造または時間構造が異なる複数のトーン信号を識別して検出するトーン信号検出装置において、
入力信号に対し、検出対象となっている複数種類のトーン信号が取り得る帯域をカバーする広帯域内で、周波数軸方向または時間軸方向に検出処理を実行して、前記入力信号に関するトーン信号が、前記広帯域を複数に分割した狭帯域が異なっている複数のトーン信号グループのいずれのグループに属するかを識別する粗周波数分析手段と、
前記グループに応じて設定される狭帯域内で、周波数軸方向または時間軸方向に、前記入力信号の電力変化に関する時間的な属性を示す時間属性情報を検出して、前記入力信号に関するトーン信号を識別する、前記各グループ毎に設けられた詳細周波数分析手段と、
前記粗周波数分析手段の識別結果に応じて、前記各詳細周波数分析手段を動作状態または非動作状態に制御する詳細周波数分析制御手段と、
複数の前記詳細周波数分析手段の識別結果を、所定の選別処理に基づいて選別し、前記各詳細周波数分析手段の識別結果が、複数種類のトーン信号を指示している場合に、トーン信号の確定を行う選別処理手段とを備え、
前記各詳細周波数分析手段は、
自己が属するグループに係る狭帯域で、前記入力信号のパワを表す信号パワ係数を算出する信号パワ係数算出部と、
自己が属するグループに係る狭帯域で、前記入力信号の時間変動を表す検出安定度を算出する検出安定度算出部と、
自己が属するグループに係る狭帯域で、前記入力信号がトーン信号であったとみなせる継続時間が検出時間に示す割合を表すトーン継続割合を算出するトーン継続割合算出部と、
前記信号パワ係数、前記検出安定度及び前記トーン継続割合に基づき、検出の有効性を表す検出有効度を得て出力する検出有効度算出部と、
自己が属するグループに係る狭帯域で、前記入力信号が当該グループの検出対象のトーン信号であるか否かを判定し、該当する場合にトーン有信号を出力するトーン有無判定部とを有し、
前記選別処理手段は、
前記各詳細周波数分析手段からの検出有効度の最大のものを抽出する相対比較器と、
複数の前記詳細周波数分析手段からトーン有信号が出力されている場合には、前記相対比較器に抽出動作をさせると共に、抽出されない検出有効度を出力した前記詳細周波数分析手段の動作を停止させ、１つの前記詳細周波数分析手段からトーン有信号が出力されている場合には、その詳細周波数分析手段からの検出有効度を、前記相対比較器を素通りさせる制御手段と、
前記相対比較器から出力された検出有効度に基づき、前記入力信号に関するトーン信号の有無を確定する絶対比較器とを有する
ことを特徴とするトーン信号検出装置。
【請求項２】
請求項１のトーン信号検出装置において、
前記粗周波数分析手段は、
前記広帯域を複数の帯域に分割した前記狭帯域毎に前記入力信号を分割する帯域分割フィルタ部と、
分割された各狭帯域の入力信号の電力を求める電力検出部と、
各狭帯域の電力を所定の閾値と比較する比較部とを備え、
当該比較結果に応じて、トーン信号の概略的な識別を行うことを特徴とするトーン信号検出装置。
【請求項３】
請求項２のトーン信号検出装置において、
前記入力信号の前記時間属性情報に応じて、前記閾値を制御する閾値制御手段を設けたことを特徴とするトーン信号検出装置。
【請求項４】
周波数構造または時間構造が異なる複数のトーン信号を識別して検出するトーン信号検出方法において、
粗周波数分析手段は、入力信号に対し、検出対象となっている複数種類のトーン信号が取り得る帯域をカバーする広帯域内で、周波数軸方向または時間軸方向に検出処理を実行して、前記入力信号に関するトーン信号が、前記広帯域を複数に分割した狭帯域が異なっている複数のトーン信号グループのいずれのグループに属するかを識別し、
前記各グループ毎に設けられた詳細周波数分析手段はそれぞれ、前記グループに応じて設定される狭帯域内で、周波数軸方向または時間軸方向に、前記入力信号の電力変化に関する時間的な属性を示す時間属性情報を検出して、前記入力信号に関するトーン信号を識別し、
詳細周波数分析制御手段は、前記粗周波数分析手段の識別結果に応じて、前記各詳細周波数分析手段を動作状態または非動作状態に制御し、
選別処理手段は、複数の前記詳細周波数分析手段の識別結果を、所定の選別処理に基づいて選別し、前記各詳細周波数分析手段の識別結果が、複数種類のトーン信号を指示している場合に、トーン信号の確定を行うと共に、
前記各詳細周波数分析手段において、
信号パワ係数算出部は、自己が属するグループに係る狭帯域で、前記入力信号のパワを表す信号パワ係数を算出し、
検出安定度算出部は、自己が属するグループに係る狭帯域で、前記入力信号の時間変動を表す検出安定度を算出し、
トーン継続割合算出部は、自己が属するグループに係る狭帯域で、前記入力信号がトーン信号であったとみなせる継続時間が検出時間に示す割合を表すトーン継続割合を算出し、
検出有効度算出部は、前記信号パワ係数、前記検出安定度及び前記トーン継続割合に基づき、検出の有効性を表す検出有効度を得て出力し、
トーン有無判定部は、自己が属するグループに係る狭帯域で、前記入力信号が当該グループの検出対象のトーン信号であるか否かを判定し、該当する場合にトーン有信号を出力し、
前記選別処理手段において、
相対比較器は、前記各詳細周波数分析手段からの検出有効度の最大のものを抽出し、
制御手段は、複数の前記詳細周波数分析手段からトーン有信号が出力されている場合には、前記相対比較器に抽出動作をさせると共に、抽出されない検出有効度を出力した前記詳細周波数分析手段の動作を停止させ、１つの前記詳細周波数分析手段からトーン有信号が出力されている場合には、その詳細周波数分析手段からの検出有効度を、前記相対比較器を素通りさせ、
絶対比較器は、前記相対比較器から出力された検出有効度に基づき、前記入力信号に関するトーン信号の有無を確定する
ことを特徴とするトーン信号検出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はトーン信号検出装置に関するものである。
【０００２】
また本発明は、トーン信号検出方法に関するものである。
【０００３】
【従来の技術】
従来のトーン信号検出装置は、一般にフーリエ変換やフィルタバンクを使用し、入力信号のスペクトルを解析することで実現されていた。
【０００４】
また、線形予測分析を使用して入力信号の周波数スペクトルのピーク周波数およびピーク周波数における予測ゲインを監視することによっても、目的とするトーン信号を検出することが可能である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところがこのような従来の方法では、検出目標とするトーン信号が複数ある場合、すべてのトーン信号を含む広い周波数帯域につき、その全帯域幅にわたって均質な精度で分析していたため、演算量が多く、効率的ではなかった。
【０００６】
また、時間的に過去の検出結果の履歴情報を有効に活用していないことも、効率が低い原因となっているものと考えられる。
【０００７】
このため、トーン信号の検出精度を高めようとすると、必要な演算量はさらに増加し、演算回路（計算機）の処理能力を増加せざるを得なかった。一般に、処理能力の増加は、演算回路の大規模化やコストアップをもたらす。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するために、第１の発明では、周波数構造または時間構造が異なる複数のトーン信号を識別して検出するトーン信号検出装置において、（１）入力信号に対し、検出対象となっている複数種類のトーン信号が取り得る帯域をカバーする広帯域内で、周波数軸方向または時間軸方向に検出処理を実行して、前記入力信号に関するトーン信号が、前記広帯域を複数に分割した狭帯域が異なっている複数のトーン信号グループのいずれのグループに属するかを識別する粗周波数分析手段と、（２）前記グループに応じて設定される狭帯域内で、周波数軸方向または時間軸方向に、前記入力信号の電力変化に関する時間的な属性を示す時間属性情報を検出して、前記入力信号に関するトーン信号を識別する、前記各グループ毎に設けられた詳細周波数分析手段と、（３）前記粗周波数分析手段の識別結果に応じて、前記各詳細周波数分析手段を動作状態または非動作状態に制御する詳細周波数分析制御手段と、（４）複数の前記詳細周波数分析手段の識別結果を、所定の選別処理に基づいて選別し、前記各詳細周波数分析手段の識別結果が、複数種類のトーン信号を指示している場合に、トーン信号の確定を行う選別処理手段とを備え、（２）前記各詳細周波数分析手段は、（２−１）自己が属するグループに係る狭帯域で、前記入力信号のパワを表す信号パワ係数を算出する信号パワ係数算出部と、（２−２）自己が属するグループに係る狭帯域で、前記入力信号の時間変動を表す検出安定度を算出する検出安定度算出部と、（２−３）自己が属するグループに係る狭帯域で、前記入力信号がトーン信号であったとみなせる継続時間が検出時間に示す割合を表すトーン継続割合を算出するトーン継続割合算出部と、（２−４）前記信号パワ係数、前記検出安定度及び前記トーン継続割合に基づき、検出の有効性を表す検出有効度を得て出力する検出有効度算出部と、（２−５）自己が属するグループに係る狭帯域で、前記入力信号が当該グループの検出対象のトーン信号であるか否かを判定し、該当する場合にトーン有信号を出力するトーン有無判定部とを有し、（４）前記選別処理手段は、（４−１）前記各詳細周波数分析手段からの検出有効度の最大のものを抽出する相対比較器と、（４−２）複数の前記詳細周波数分析手段からトーン有信号が出力されている場合には、前記相対比較器に抽出動作をさせると共に、抽出されない検出有効度を出力した前記詳細周波数分析手段の動作を停止させ、１つの前記詳細周波数分析手段からトーン有信号が出力されている場合には、その詳細周波数分析手段からの検出有効度を、前記相対比較器を素通りさせる制御手段と、（４−３）前記相対比較器から出力された検出有効度に基づき、前記入力信号に関するトーン信号の有無を確定する絶対比較器とを有することを特徴とする。
【０００９】
また、第２の発明では、周波数構造または時間構造が異なる複数のトーン信号を識別して検出するトーン信号検出方法において、（１）粗周波数分析手段は、入力信号に対し、検出対象となっている複数種類のトーン信号が取り得る帯域をカバーする広帯域内で、周波数軸方向または時間軸方向に検出処理を実行して、前記入力信号に関するトーン信号が、前記広帯域を複数に分割した狭帯域が異なっている複数のトーン信号グループのいずれのグループに属するかを識別し、（２）前記各グループ毎に設けられた詳細周波数分析手段はそれぞれ、前記グループに応じて設定される狭帯域内で、周波数軸方向または時間軸方向に、前記入力信号の電力変化に関する時間的な属性を示す時間属性情報を検出して、前記入力信号に関するトーン信号を識別し、（３）詳細周波数分析制御手段は、前記粗周波数分析手段の識別結果に応じて、前記各詳細周波数分析手段を動作状態または非動作状態に制御し、（４）選別処理手段は、複数の前記詳細周波数分析手段の識別結果を、所定の選別処理に基づいて選別し、前記各詳細周波数分析手段の識別結果が、複数種類のトーン信号を指示している場合に、トーン信号の確定を行うと共に、（２）前記各詳細周波数分析手段において、（２−１）信号パワ係数算出部は、自己が属するグループに係る狭帯域で、前記入力信号のパワを表す信号パワ係数を算出し、（２−２）検出安定度算出部は、自己が属するグループに係る狭帯域で、前記入力信号の時間変動を表す検出安定度を算出し、（２−３）トーン継続割合算出部は、自己が属するグループに係る狭帯域で、前記入力信号がトーン信号であったとみなせる継続時間が検出時間に示す割合を表すトーン継続割合を算出し、（２−４）検出有効度算出部は、前記信号パワ係数、前記検出安定度及び前記トーン継続割合に基づき、検出の有効性を表す検出有効度を得て出力し、（２−５）トーン有無判定部は、自己が属するグループに係る狭帯域で、前記入力信号が当該グループの検出対象のトーン信号であるか否かを判定し、該当する場合にトーン有信号を出力し、（４）前記選別処理手段において、（４−１）相対比較器は、前記各詳細周波数分析手段からの検出有効度の最大のものを抽出し、（４−２）制御手段は、複数の前記詳細周波数分析手段からトーン有信号が出力されている場合には、前記相対比較器に抽出動作をさせると共に、抽出されない検出有効度を出力した前記詳細周波数分析手段の動作を停止させ、１つの前記詳細周波数分析手段からトーン有信号が出力されている場合には、その詳細周波数分析手段からの検出有効度を、前記相対比較器を素通りさせ、（４−３）絶対比較器は、前記相対比較器から出力された検出有効度に基づき、前記入力信号に関するトーン信号の有無を確定することを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
（Ａ）実施形態
以下、本発明にかかるトーン信号検出装置及び方法の実施形態について説明する。
【００１１】
本実施形態は、演算回路の処理能力を周波数帯域および時間軸に加重配分することにより、演算量の抑制とトーン検出能力の向上を両立させることを特徴とする。
【００１２】
（Ａ−１）実施形態の構成
図１に、本実施形態にかかる個検出器型のトーン検出装置１０のブロック図を示す。図中に示す各個検出器は、それぞれ当該トーン信号について、詳細周波数分析を行う。当該トーン検出装置１０は、アナログ電話回線などのトーン信号が使用される環境に配置され得るものである。ここでは、一例として、当該トーン検出装置１０を、受信したトーンの種別をユーザに対して表示する機能を備えた多機能電話機に搭載したものとして説明する。
【００１３】
図１において、当該トーン検出装置１０は、粗周波数分析器１０１と、個検出器群制御器１０２と、個検出器群１０３と、最終判定器１０４とを備えている。
【００１４】
このうち粗周波数分析器１０１は、前記アナログ電話回線などから供給されるトーン信号Ｓｉｎを受け取り、当該トーン信号Ｓｉｎの全周波数帯域を低い精度で周波数分析し、監視する機能を装備した部分である。精度が低いということは、周波数軸方向（または時間軸方向）の精度が低いことを意味する。
【００１５】
このような機能を実現するための当該粗周波数分析器１０１の内部構成例は、図２に示すものである。
【００１６】
（Ａ−１−１）粗周波数分析器の内部構成例
図２において、当該粗周波数分析器１０１は、３つの分割フィルタＦ１〜Ｆ３と、各分割フィルタＦ１〜Ｆ３からの通過信号ＳＡ〜ＳＣを処理するための粗周波数分割処理部１５Ａ〜１５Ｃを備えている。
【００１７】
ここでは、図５に示すように、前記トーン信号Ｓｉｎの全周波数帯域幅ＷＢ０を０〜４０００Ｈｚとし、そのうち０〜５００Ｈｚを帯域ＷＢ１、５００〜１０００を帯域ＷＢ２、１０００〜３０００Ｈｚを帯域ＷＢ３とする。
【００１８】
各帯域ＷＢ１〜ＷＢ３のうち１または複数帯域には、図６に示す対応関係にしたがって、検出対象となる各トーン信号Ｔ１〜Ｔ３が存在し得る。
【００１９】
すなわち、帯域ＷＢ１には呼制御トーン信号Ｔ１が存在し、帯域ＷＢ２にはＤＴＭＦ信号（すなわち、ＰＢ（プッシュ・ボタン）信号）Ｔ２の低群周波数成分が存在し、帯域ＷＢ３にはＤＴＭＦ信号Ｔ２の高群周波数成分またはＦＡＸ（ファクシミリ）信号Ｔ３が存在する。なお、通常の動作状態では、各トーン信号Ｔ１〜Ｔ３が同時に存在する（同時に受信される）ことはなく、いずれか１つだけが存在する（受信される）。
【００２０】
前記３つの分割フィルタＦ１〜Ｆ３のうち分割フィルタＦ１は、前記全周波数帯域幅ＷＢ０から帯域ＷＢ１の信号だけを取り出し、通過信号ＳＡとして出力するフィルタであり、分割フィルタＦ２は、前記全周波数帯域幅ＷＢ０から帯域ＷＢ２の信号だけを取り出し、通過信号ＳＢとして出力するフィルタであり、分割フィルタＦ３は、前記全周波数帯域幅ＷＢ０から帯域ＷＢ３の信号だけを取り出し、通過信号ＳＣとして出力するフィルタである。
【００２１】
換言するなら、分割フィルタＦ１は呼制御トーンＴ１を検出するための分割フィルタであり、分割フィルタＦ２はＤＴＭＦ信号Ｔ２を検出するための分割フィルタであり、分割フィルタＦ３はＦＡＸトーン信号Ｔ３を検出するための分割フィルタである。
【００２２】
前記分割フィルタＦ１から受け取る通過信号ＳＡを処理するための粗周波数分割処理部１５Ａは、パワ算出部１１Ａと、比較器１２Ａと、閾値設定部１３Ａと、スイッチ１４Ａとを備えている。
【００２３】
このうちパワ算出部１１Ａは、通過信号ＳＡにつき信号パワを算出して、パワ値ＰＡを出力する部分である。
【００２４】
閾値設定部１３Ａからパワ閾値ＨＡを受け取り、当該パワ算出部１１Ａから当該パワ値ＰＡを受け取る比較器１２Ａは、ＨＡとＰＡの大きさを比較して比較結果ＣＡを出力する部分である。比較結果ＣＡは、パワ値ＰＡがパワ閾値ＨＡ以上の大きさを持つときに能動状態となり、パワ値ＰＡがパワ閾値ＨＡ未満のときに非能動状態となる信号である。
【００２５】
なお、異なる粗周波数分割処理部１５Ａ〜１５Ｃにおいて各閾値設定部（例えば１３Ａ）が設定するパワ閾値ＨＡ〜ＨＣは、相違するのが普通である。
【００２６】
前記分割フィルタＦ１から前記通過信号ＳＡを受け取るスイッチ１４Ａは、制御入力端子で受け取る当該比較結果ＣＡが能動状態のときには導通して当該通過信号ＳＡを個検出器１０３Ａに供給し、当該比較結果ＣＡが非能動状態のときには導通せず当該通過信号ＳＡの個検出器１０３Ａへの供給を行わない。
【００２７】
ここで、当該スイッチ１４Ａは狭帯域フィルタとし、当該導通時にはフィルタとして機能するようにしてもよい。
【００２８】
前記比較器１２Ａから出力される比較結果ＣＡは該当帯域（ここではＷＢ１）のトーンの有無を示す概略トーン有無信号として、前記個検出器群制御器１０２に伝達される。当該概略トーン有無信号ＣＡは、前記能動状態で該当帯域にトーンが検出されたことを示し、非能動状態で該当帯域にトーンが検出されなかったことを示す。個検出器群制御器１０２では、能動状態の概略トーン有無信号を受け取った場合、各概略トーン有無信号ＣＡ〜ＣＣの組み合わせに応じ、トーン信号が存在する可能性のある個検出器をそれぞれ起動し、トーン信号が存在する可能性の無い個検出器を停止する。ここで、雑音等の影響により、トーンが存在する可能性がある帯域を１つに確定できない場合、複数の個検出器が同時に起動されることもあり得る。
【００２９】
なお、前記閾値設定部１３Ａが比較器１２Ａに供給するパワ閾値ＨＡは一定不変としてもよいが、本実施形態では、個検出器１０３Ａから供給される閾値制御信号ＣＬＡに応じて変更されるものとする。
【００３０】
前記分割フィルタＦ２から出力される通過信号ＳＢを処理するための粗周波数分割処理部１５Ｂおよび、前記分割フィルタＦ３から出力される通過信号ＳＣを処理するための粗周波数分割処理部１５Ｃの各構成部分および各信号の機能は、当該粗周波数分割処理部１５Ａと同様である。
【００３１】
すなわち、粗周波数分割処理部１５Ｂ内において、パワ算出部１１Ｂは前記パワ算出部１１Ａに対応し、比較器１２Ｂは前記比較器１２Ａに対応し、閾値設定部１３Ｂは前記閾値設定部１３Ａに対応し、スイッチ１４Ｂは前記スイッチ１４Ａに対応し、信号ＳＢは信号ＳＡに対応し、信号ＰＢは信号ＰＡに対応し、信号ＣＢは信号ＣＡに対応し、信号ＨＢは信号ＨＡに対応し、信号ＣＬＢは信号ＣＬＡに対応する。
【００３２】
また、粗周波数分割処理部１５Ｃ内において、パワ算出部１１Ｃは前記パワ算出部１１Ａに対応し、比較器１２Ｃは前記比較器１２Ａに対応し、閾値設定部１３Ｃは前記閾値設定部１３Ａに対応し、スイッチ１４Ｃは前記スイッチ１４Ａに対応し、信号ＳＣは信号ＳＡに対応し、信号ＰＣは信号ＰＡに対応し、信号ＣＣは信号ＣＡに対応し、信号ＨＣは信号ＨＡに対応し、信号ＣＬＣは信号ＣＬＡに対応する。
【００３３】
次に、前記個検出器１０３Ａの内部構成例を、図３に示す。個検出器１０３Ａ以外の個検出器１０３Ｂ、１０３Ｃの内部構成も図３と同様であるが、図３には主として個検出器１０３Ａを示したものとして説明する。これらの個検出器１０３Ａ〜１０３Ｃは、前記個検出器群制御器１０２からの制御に応じて起動または停止する回路で、周波数ピークまたは周波数ピーク群をもとに検出目標である各トーン信号Ｔ１〜Ｔ３を検出する機能を備えている。
【００３４】
（Ａ−１−２）個検出器の内部構成
図３において、個検出器１０３Ａは、信号パワ係数算出部２１と、検出安定度算出部２２と、トーン継続割合算出部２３と、検出有効度算出部２４と、トーン有無判定部２５Ａとを備えている。
【００３５】
このうち信号パワ係数算出部２１は、次の式(１）にしたがって、式(１）のＤｐ（ｔ）で記述できる信号パワ係数ＫＳを出力する部分である。
【００３６】
【数１】
0004123725.tif 000002
式(１）において、ｐ（ｔ）は離散時刻ｔにおける目標トーン（ここでは、個検出器が個検出器１０３Ａであるので、当該目標トーンは、前記呼制御トーン信号Ｔ１）の信号パワを示し、Ｄｐ（ｔ）は、信号パワを予め設定した閾値ＴＨＤｐと比較することで２値化した値であり、０または１の値を取る。
【００３７】
また、検出安定度算出部２２は、次の式（２）にしたがって、式（２）のＤｓ（ｔ）で記述できる検出安定度ＳＤを出力する部分である。当該検出安定度ＳＤは、入力される通過信号ＳＡに含まれる目標トーンＴ１の時間変動の度合いを示す。
【００３８】
【数２】
0004123725.tif 000003
ただし当該式（２）において、Ｄｓ（ｔ）＜０の場合は、Ｄｓ（ｔ）＝０とする。
【００３９】
当該検出安定度Ｄｓ（ｔ）は、０から１の値を取り、１に近いほど、検出安定度が高いことを示す。
【００４０】
すなわち、検出安定度Ｄｓ（ｔ）が１に近い値を取るほど、隣接する離散時刻ｔとｔ−１間で、信号パワの時間変動が小さいことを示す。
【００４１】
さらに、前記トーン継続割合算出部２３は、次の式（３）にしたがって、式（３）のＤＴ（ｔ）で記述できるトーン継続割合ＤＲを出力する部分である。当該トーン継続割合ＤＲは、目標トーンＴ１の継続時間が検出判定時間に占める割合を示す。
【００４２】
【数３】
0004123725.tif 000004
ただし当該式(３）において、τは目標トーンＴ１の検出を判定するのに要する検出判定時間を、ｔｓｔａｒｔは当該個検出器１０３Ａの起動時刻を示す。ＤＴ（ｔ）は、０から１の値を取り、１に近いほど、トーン継続割合が高いことを示す。
【００４３】
信号パワ係数算出部２１から前記信号ＫＳを受け取り、検出安定度算出部２２から信号ＳＤを受け取り、トーン継続割合算出部２３から信号ＤＲを受け取る検出有効度算出部２４は、これらＫＳ、ＳＤ、ＤＲ（すなわち、Ｄｐ（ｔ）、Ｄｓ（ｔ）、ＤＴ（ｔ））を用いて、次の式（４）にしたがって、式（４）のＤＥ（ｔ）で記述できる検出有効度ＶＡ１を出力する部分である。
【００４４】
【数４】
0004123725.tif 000005
式（４）中において、Ｄｐ（ｔ）は前記信号パワ係数を、Ｄｓ（ｔ）は前記検出安定度を、ＤＴ（ｔ）は前記トーン継続割合を示す。この場合、ＤＥ（ｔ）は、０から１の値を取り、１に近いほど、検出有効度が高いことを示す。
【００４５】
前記トーン有無判定部２５Ａは、所定の判定処理にしたがって、目標トーンである前記呼制御トーン信号Ｔ１の有無を判定し、判定結果ＥＳ１を出力する部分である。
【００４６】
なお、図３では、粗周波数分割処理部１５Ａ内のスイッチ１４Ａを介して分割フィルタＦ１の通過信号ＳＡを個検出器１０３Ａ内の各部で使用するようにしたが、必ずしもそのような構成を取らなくてもよい。
【００４７】
例えば、必要に応じて、アナログ電話回線などから供給される前記トーン信号Ｓｉｎをそのまま個検出器１３Ａに供給し、当該トーン信号Ｓｉｎを、当該個検出器１０３Ａの構成部分２１〜２３および２５Ａで処理するようにしてもよい。
【００４８】
また、トーン有無判定部２５Ａで実行する前記判定処理の内容としては、目標トーンの周波数領域（または時間領域）の性質にあわせて最適なアルゴリズム、または最適な処理手段を用いるようにするとよい。
【００４９】
なお、トーン有無判定部で行う判定処理の内容は該当する目標トーンの性質に応じて異なるため、個検出器１０３Ａ内のトーン有無判定部を２５Ａとし、個検出器１０３Ｂ内のトーン有無判定部を２５Ｂ、個検出器１０３Ｃ内のトーン有無判定部を２５Ｃとして、３者を区別する。
【００５０】
トーン有無判定部２５Ａの場合、目標トーンである呼制御トーン信号Ｔ１が１周波数で周波数ピークが１つしか無い点に着目し、単純に当該１周波数を通過するバンドパスフィルタを使用して当該バンドパスフィルタの通過信号につき、信号パワを算出する処理が、当該判定処理として好ましい。
【００５１】
また、目標トーンが前記ＤＴＭＦ信号である個検出器１０３Ｂ内のトーン有無判定部２５Ｂでは、ＤＴＭＦ信号にあわせた判定処理を行う。
【００５２】
ＤＴＭＦ信号は通常、ＰＢ信号発生用ＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）に書き込まれたＰＢ信号の低群と高群の周波数パターンを組み合わせることによって生成され、低群も高群もそれぞれ４周波数あるので、周波数パターンの組合せは、合計１６（＝４×４）通りあり、周波数ピークも複数存在する。このため、個検出器１０３Ｂ内のトーン有無判定部２５Ｂで行う判定処理では、線形予測フィルタを用いて周波数分析を行うのが効率的である。
【００５３】
さらにトーン有無判定部２５Ｃについては、目標トーンであるＦＡＸトーン信号Ｔ３が呼制御トーン信号Ｔ１と同様に１周波数で周波数ピークが１つしか無いことから、個検出器１０３Ｃ内のトーン有無判定部２５Ｃでも、単純に当該１周波数を通過するバンドパスフィルタを使用して当該バンドパスフィルタの通過信号につき信号パワを算出する処理を、当該判定処理として用いることが好ましいと考えられる。
【００５４】
ただし必要ならば、トーン有無判定部２５Ａ〜２５Ｃで行う判定処理において、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）などを利用して周波数スペクトルの形状から目標トーンの有無を判定するようにしてもよい。その場合でも、高速フーリエ変換の対象となる周波数帯域は前記帯域ＷＢ０に比べて十分に狭いので、演算量は従来よりも低減される。
【００５５】
以上のように当該個検出器１０３Ａから出力される検出有効度はＶＡ１であり判定結果はＥＳ１であるが、当該ＶＡ１、ＥＳ１と区別するため、他の個検出器１０３Ｂ、１０３Ｃから出力される検出有効度および判定結果には異なる符号を付与する。すなわち、個検出器１０３Ｂから出力される検出有効度をＶＡ２、判定結果をＥＳ２とし、個検出器１０３Ｃから出力される検出有効度をＶＡ３、判定結果をＥＳ３とする。
【００５６】
これら各検出有効度ＶＡ１〜ＶＡ３および判定結果ＥＳ１〜ＥＳ３を受け取る前記最終判定器１０４の内部構成例は、図４に示す通りである。当該最終判定器１０４は、各個検出器１０３Ａ〜１０３Ｃからの情報を集約し、互いに矛盾する情報を相互に排除して、最も確度が高いトーン信号検出結果（トーン指定信号）ＡＣを出力する機能を備えている。
【００５７】
（Ａ−１−３）最終判定器の内部構成
図４において、当該最終判定器１０４は、相対比較器３１と、絶対比較器３２と、制御部３３とを備えている。
【００５８】
このうち制御部３３は、個検出器１０３Ａから検出有効度ＶＡ１および判定結果ＥＳ１を受け取り、個検出器１０３Ｂから検出有効度ＶＡ２および判定結果ＥＳ２を受け取り、個検出器１０３Ｃから検出有効度ＶＡ３および判定結果ＥＳ３を受け取って、３つの個検出器１０３Ａ〜１０３Ｃのうち、２以上の個検出器が該当する「目標トーン有り」を示す判定結果ＥＳ１〜ＥＳ３を送ってきた場合に、比較制御信号ＪＬを出力して相対比較器３１を有効化する部分である。
【００５９】
相対比較器３１は、前記個検出器１０３Ａから前記検出有効度ＶＡ１を受け取り、前記個検出器１０３Ｂから前記検出有効度ＶＡ２を受け取り、前記個検出器１０３Ｃから前記検出有効度ＶＡ３を受け取って、当該比較制御信号ＪＬによって有効化されたときにこれらを比較し、最も高い値を示す検出有効度を信号ＲＣとして絶対比較器３２に出力する部分である。
【００６０】
複数の個検出器から目標トーンの検出が通知された場合、前記制御部３３は、当該信号ＲＣをもとに、検出有効度が最大でなかった（すなわち、相対比較器３１で選択されなかった）検出有効度を出力した個検出器の動作を停止することを指示する個検出器停止命令ＳＴＯＰを、個検出器群制御器１０２に通知する。
【００６１】
このような処理を行うのは、上述したように、通常は信号Ｓｉｎ中に複数のトーン信号Ｔ１〜Ｔ３が同時に存在することはなく、いずれか１つだけが存在するから、検出有効度が最大のもの以外は後述する誤判定である可能性が高いからである。
【００６２】
なお、起動してから一定時間ＴＨＤｔ経過した後の検出有効度ＤＥ（ＴＨＤｔ）が、予め設定した閾値ＴＨＤＳ、未満の場合も、制御部３３は、当該個検出器に対する停止命令ＳＴＯＰを個検出器群制御器１０２に通知する。ここで、ＴＨＤｔは個検出器毎に予め設定する値である。
【００６３】
前記相対比較器３１から信号ＲＣを受け取る絶対比較器３２は常に有効な比較器で、予め設定された最終閾値ＴＨＤｆにしたがい、信号ＲＣが当該最終閾値ＴＨＤｆ以上のときには当該信号ＲＣが指定する目標トーン信号が存在することを認定して当該目標トーンを指定するトーン指定信号ＡＣを出力し、最終閾値ＴＨＤｆ未満のときには当該信号ＲＣが指定するトーン信号が実際には存在しない旨の認定を行い、当該トーン指定信号ＡＣの出力を行わない部分である。
【００６４】
ここで、当該最終閾値ＴＨＤｆは可変としてもよいが、本実施形態では一定不変とする。
【００６５】
個検出器（例えば１０３Ａ）が判定結果（例えばＥＳ１）を用いて、目標トーン（例えば呼制御トーン）が存在すると判定（この場合、これは誤判定）したのにもかかわらず、絶対比較器３２がトーン指定信号ＡＣを出力しないケースの例としては、例えば、該当する周波数帯域（例えばＷＢ１）における雑音レベルが高い（雑音パワが大きい）場合などが考えられる。
【００６６】
前記制御部３３はまた、このような誤判定が発生した場合、該当する粗周波数分割処理部（例えば１５Ａ）の閾値設定部（例えば１３Ａ）に対し、閾値制御信号（例えばＣＬＡ）を用いてパワ閾値（例えばＨＡ）を大きくする制御を行う機能を装備してもよい。これにより、同種の誤判定が、当該個検出器（例えば１０３Ａ）で連続的に発生することを防止できる。
【００６７】
反対に、このような誤判定が発生しない状態が継続しているとき、当該制御部３３は、閾値制御信号（例えばＣＬＡ）を用いて前記パワ閾値（例えばＨＡ）を小さくする方向に制御するとよい。
【００６８】
なお、前記絶対比較器３２が目標トーンを指定するトーン指定信号ＡＣを出力した場合、当該トーン検出装置１０を搭載している多機能電話機は、ＡＣが指定する目標トーンの種類をユーザに知らせるための表示を行う。
【００６９】
この表示は、一例として、ＬＥＤ（発光ダイオード）などの点灯によって、受信し検出したトーンが前記呼制御トーン信号Ｔ１、ＤＴＭＦ信号Ｔ２、ＦＡＸ信号Ｔ３のいずれであるかをユーザに知らせるものであってよい。
【００７０】
以下、上記のような構成を有する本実施形態の動作について説明する。
【００７１】
（Ａ−２）実施形態の動作
いま、粗周波数分析器１０１に前記トーン信号Ｓｉｎが入力されたとする。
【００７２】
このときトーン信号Ｓｉｎに含まれている目標トーン信号が前記呼制御トーン信号Ｔ１であると、図２に示す通過信号ＳＡには当該呼制御トーン信号Ｔ１が含まれるが、その他の通過信号ＳＢ、ＳＣには、有効なトーン信号が含まれていないため、各通過信号ＳＢ、ＳＣには、雑音などが混入し得るだけである。ここで、雑音とは、目標トーン信号Ｔ１〜Ｔ３のいずれでもないトーン信号のことを指す。
【００７３】
多くの場合、当該雑音の電力である雑音パワは、各トーン信号Ｔ１〜Ｔ３が示す信号パワよりも十分に小さい。
【００７４】
したがって図２では、パワ算出部１１Ａの出力であるパワ値ＰＡだけが比較器１２Ａの比較結果ＣＡを能動状態にし、その他のパワ算出部１１Ｂ、１１Ｃの出力であるパワ値ＰＢ、ＰＣは、比較器１２Ｂ、１２Ｃの比較結果ＣＢ、ＣＣを非能動状態にする。
【００７５】
このためスイッチ１４Ａ〜１４Ｃのなかではスイッチ１４Ａだけが導通して通過信号ＳＡを該当する個検出器１０３Ａに供給し、他のスイッチ１４Ｂ、１４Ｃから該当する個検出器１０３Ｂ、１０３Ｃに対しては、通過信号ＳＢ、ＳＣの供給は行われない。
【００７６】
一方、比較器１２Ａ〜１２Ｃが出力する比較結果ＣＡ〜ＣＣを受け取った個検出器群制御器１０２では、能動状態を示す比較結果ＣＡに対応する個検出器１０３Ａだけを動作状態とし、他の個検出器１０３Ｂ、１０３Ｃは非動作状態とする。
【００７７】
粗周波数分析器１０１から前記通過信号ＳＡを受け取り、個検出器群制御器１０２によって動作状態とされた個検出器１０３Ａでは、前記信号パワ係数算出部２１、前記検出安定度算出部２２、前記トーン継続割合算出部２３が、それぞれ前記式(１）〜(３）に応じた演算を行い、演算結果ＫＳ、ＳＤ、ＤＲを出力する。
【００７８】
そして、これらの演算結果ＫＳ、ＳＤ、ＤＲを受け取った検出有効度算出部２４は、演算結果ＫＳ、ＳＤ、ＤＲを、前記式（４）に代入して、検出有効度ＶＡ１を求める。
【００７９】
同時にトーン有無判定部２５では、前記通過信号ＳＡに対して前記判定処理を実行することにより当該通過信号ＳＡ内に目標トーン信号である呼制御トーン信号Ｔ１が存在するか否かを判定して、判定結果ＥＳ１を出力する。
【００８０】
図４に示す最終判定器１０４内において前記検出有効度ＶＡ１は相対比較器３１と制御部３３に供給され、当該判定結果ＥＳ１は制御部３３に供給される。
【００８１】
この場合、相対比較器３１に供給される検出有効度は当該ＶＡ１だけであり、前記個検出器群制御器１０２によって非動作状態とされている個検出器１０３Ｂ、１０３Ｃからは検出有効度は供給されないので、比較制御信号ＪＬは相対比較器３１を有効化せず、相対比較器３１はただ、供給を受けた検出有効度ＶＡ１を信号ＲＣとして通過するだけである。
【００８２】
そして当該検出有効度ＶＡ１を信号ＲＣとして受け取った絶対比較器３２は、当該信号ＲＣを最終閾値ＴＨＤｆと比較して、その比較結果に対応する動作を行う。
【００８３】
すなわち、信号ＲＣが当該最終閾値ＴＨＤｆ以上のときには当該信号ＲＣが指定する目標トーン信号である呼制御トーン信号Ｔ１が存在することを認定してその旨のトーン指定信号ＡＣを出力し、最終閾値ＴＨＤｆ未満のときには当該信号ＲＣが指定するトーン信号が実際には存在しない旨の認定を行い、当該トーン指定信号ＡＣの出力を行わない。
【００８４】
当該呼制御トーン信号Ｔ１を指定するトーン指定信号ＡＣが絶対比較器３２から出力されると、当該多機能電話機では、該当する前記ＬＥＤを点灯して、呼制御トーン信号Ｔ１の受信をユーザに知られる。
【００８５】
このケースにおいて、例えば、帯域ＷＢ２やＷＢ３の雑音パワが大きいと、誤判定によって前記スイッチ１４Ｂや１４Ｃが導通され、個検出器１０３Ｂ、１０３Ｃが動作状態とされることも有り得るが、その場合でも、雑音は、個検出器１０３Ｂ、１０３Ｃ内で行われる構成部分２１〜２３の処理、またはトーン有無判定部２５Ｂ、２５Ｃの処理によって、目標トーンＴ２、Ｔ３と区別され、検出有効度ＶＡ２、ＶＡ３が小さくなるか、判定結果ＥＳ２、ＥＳ３が目標トーンＴ２、Ｔ３が無いことを示すので、最終判定器１０４は当該誤判定の影響を受けることなく正確な最終判定を行い、信頼性の高いトーン指定信号ＡＣを出力することができる。
【００８６】
以上の動作において、個検出器１０３Ａ〜１０３Ｃのなかでは、それぞれに目標とするトーンの近傍帯域のみを重点的に監視すれば良いので、全帯域（ＷＢ０）を均質に監視する場合に比べて、低演算量で高精度のトーン検出を行うことができる。
【００８７】
また、不要な個検出器（上記のケースでは１０３Ｂ、１０３Ｃ）を停止することができるため、演算量を低減し、ハードウエア（演算回路）の規模を縮小することも可能となる。
【００８８】
さらに最終判定器１０４によって、各個検出器１０３Ａ〜１０３Ｃの情報ＶＡ１〜ＶＡ３、ＥＳ１〜ＥＳ３を、広域的に判定することができるために、相互に矛盾する検出結果がユーザに通知されることを抑制することができる。このことはまた、誤検出（すなわち、最終的に誤ったトーン識別信号ＡＣが出力されること）の防止に有効であるため、各個検出器１０３Ａ〜１０３Ｃにおける演算の精度をそれほど高めなくても、信頼性の高いトーン識別信号ＡＣを得ることができることを意味する。
【００８９】
さらにまた、各個検出器１０３Ａ〜１０３Ｃで行う前記判定処理としては、目標となるトーンの性質にあわせて、最適なアルゴリズム、または最適な処理手段を用いることができるので、単一のアルゴリズム、または単一の処理手段を用いて、すべてのトーン信号Ｔ１〜Ｔ３の検出を行う場合よりも、はるかに効率的である。
【００９０】
（Ａ−３）実施形態の効果
本実施形態によれば、時間的に過去の検出結果を反映する検出安定度やトーン継続割合を用いて算出される検出有効度を利用するとともに、前記各個検出器（１０３Ａ〜１０３Ｃ）を活用することによって、演算量が少ない割に高精度のトーン検出を行うことができ、信頼性の高いトーン指定信号（ＡＣ）を出力することが可能になる。
【００９１】
これにより、処理能力のかぎられた小規模な演算回路を用いて、コストアップを抑制しながら、トーン検出装置（１０）の性能を向上することが可能である。
【００９２】
（Ｂ）他の実施形態
なお、上記実施形態では、呼制御トーン信号Ｔ１と、ＤＴＭＦ信号Ｔ２と、ＦＡＸ信号Ｔ３を識別する場合を例に説明したが、本発明の適用範囲はこれらのトーン信号にかぎらない。
【００９３】
例えば、ＭＦ信号（Multi-Frequency  Code）などの検出にも、本発明を用いることができる。
【００９４】
また検出対象となるトーン信号（Ｔ１〜Ｔ３）の数も、上記実施形態では３つであったが、この数は３より少なくてもよく、多くてもよい。
【００９５】
なお、上記実施形態では主として各トーン信号の周波数領域の構造に着目して各トーン信号の検出を行ったが、各トーン信号は、時間領域の構造にも特徴を持つので、当該時間領域の構造にも着目して、各トーン信号の検出を行うようにしてもよい。
【００９６】
さらに、上記実施形態は主としてハードウエアを用いて実現したが、本発明はソフトウエア的に実現することも可能である。
【００９７】
その場合、例えば前記個検出器１０３Ａ〜１０３Ｃは、共通のハードウエア（演算回路）上で機能することとなり得、個検出器群制御器１０２によって動作状態とされた個検出器だけが、当該演算回路上に生成される。
【００９８】
また、上記実施形態では、最終判定器１０４を備えていたが、入力信号Ｓｉｎが雑音の少ない高品質なものである場合などには、各個検出器１０３Ａ〜１０３Ｃが相互に矛盾する情報（ＶＡ１〜ＶＡ３、ＥＳ１〜ＥＳ３）を出力することはないので、当該最終判定器１０４を省略することも可能である。
【００９９】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、演算量が少ない割に高精度のトーン信号検出を行うことができる。
【０１００】
これにより、処理能力のかぎられた小規模なハードウエアを用いて、コストアップを抑制しながら、トーン信号検出装置及び方法の性能向上を達成することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る個検出器型のトーン検出装置につき主要部の構成例を示す概略図である。
【図２】実施形態で使用する粗周波数分析器の主要部の構成例を示す概略図である。
【図３】実施形態で使用する個検出器の主要部の構成例を示す概略図である。
【図４】実施形態で使用する最終判定器の主要部の構成例を示す概略図である。
【図５】実施形態の動作説明図である。
【図６】実施形態の動作説明図である。
【符号の説明】
１０…トーン検出装置、１１Ａ〜１１Ｃ…パワ算出部、１２Ａ〜１２Ｃ…比較器、１３Ａ〜１３Ｃ…閾値設定部、１４Ａ〜１４Ｃ…スイッチ、２１…信号パワ係数算出部、２２…検出安定度算出部、２３…トーン継続割合算出部、２４…検出有効度算出部、２５…トーン有無判定部、３１…相対比較器、３２…絶対比較器、３３…制御部、１０２…個検出器群制御器、１０３…個検出器群、１０３Ａ〜１０３Ｃ…個検出器、１０４…最終判定器、Ｓｉｎ…入力信号、ＳＡ〜ＳＣ…通過信号、ＷＢ０〜ＷＢ３…帯域。
【図１】
0004123725.tif 000006
【図２】
0004123725.tif 000007
【図３】
0004123725.tif 000008
【図４】
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【図５】
0004123725.tif 000010
【図６】
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