(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号に含まれる所定の周波数のトーン信号を検出するトーン信号検出装置であって、
当該トーン信号の周波数よりも高い周波数と低い周波数とにゲインのピークをもつ第１のフィルタと、
前記第１のフィルタとは異なるゲイン特性を有し、当該トーン信号の周波数と実質的に同じ周波数にゲインのピークをもつ第２のフィルタと、
供給された信号から当該トーン信号に相当する周波数の周波数成分を抽出する抽出手段と、
前記抽出手段により抽出された信号の信号強度が所定の値を超えているか否かを判別し、当該信号の信号強度が所定の値を超えていないと判別した場合に非検出信号を出力し、当該信号の信号強度が所定の値を超えていると判別した場合に検出信号を出力する判別手段と、
前記判別手段により非検出信号が出力されている間は入力信号を前記第１のフィルタに与えて得られる信号を前記抽出手段に供給し、前記判別手段により検出信号が出力されている間は入力信号を前記第２のフィルタに与えて得られる信号を前記抽出手段に供給する供給手段と、を備える、
ことを特徴とするトーン信号検出装置。
【請求項２】
前記第１のフィルタは、当該トーン信号の周波数よりも高い周波数にゲインのピークをもつ第１のバンドパスフィルタと当該トーン信号の周波数よりも低い周波数にゲインのピークをもつ第２のバンドパスフィルタとの組み合わせから構成される、
ことを特徴とする請求項１に記載のトーン信号検出装置。
【請求項３】
前記抽出手段は、供給された信号の信号レベルを正規化する正規化手段を備え、供給された信号を前記正規化手段により正規化し、当該正規化された信号から当該トーン信号の周波数に相当する周波数成分を抽出する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のトーン信号検出装置。
【請求項４】
前記正規化手段は、供給された信号の信号レベルを所定の閾値を用いて二値化することにより正規化する、
ことを特徴とする請求項３に記載のトーン信号検出装置。
【請求項５】
前記正規化手段は、供給された信号の信号レベルに基づいて当該信号の強度を示す基準値を決定し、当該供給された信号の信号レベルを当該基準値で除算することにより正規化する、
ことを特徴とする請求項３に記載のトーン信号検出装置。
【請求項６】
前記供給手段は、前記第１のフィルタを通過した信号の遅延時間と前記第２のフィルタを通過した信号の遅延時間とを実質的に同一にするための遅延手段をさらに備える、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のトーン信号検出装置。
【請求項７】
入力信号に含まれる所定の周波数のトーン信号を検出するトーン信号検出方法であって、当該トーン信号検出方法は、当該トーン信号の周波数よりも高い周波数と低い周波数とにゲインのピークをもつ第１のフィルタと、前記第１のフィルタとは異なるゲイン特性を有し、当該トーン信号の周波数と実質的に同じ周波数にゲインのピークをもつ第２のフィルタと、抽出手段と、判別手段と、供給手段と、を備えるトーン信号検出装置が実行し、当該トーン信号検出方法は、
前記抽出手段が、供給された信号から当該トーン信号に相当する周波数の周波数成分を抽出し、
前記判別手段が、前記抽出手段により抽出された信号の信号強度が所定の値を超えているか否かを判別し、当該信号の信号強度が所定の値を超えていないと判別した場合に非検出信号を出力し、当該信号の信号強度が所定の値を超えていると判別した場合に検出信号を出力し、
前記供給手段が、前記判別手段により非検出信号が出力されている間は入力信号を前記第１のフィルタに与えて得られる信号を前記抽出手段に供給し、前記判別手段により検出信号が出力されている間は入力信号を前記第２のフィルタに与えて得られる信号を前記抽出手段に供給する、
ことを特徴とするトーン信号検出方法。
【請求項８】
コンピュータを、
入力信号に含まれる所定の周波数のトーン信号を検出するトーン信号検出装置として機能させるためのプログラムであって、
当該プログラムは、当該コンピュータを、
当該トーン信号の周波数よりも高い周波数と低い周波数とにゲインのピークをもつ第１のフィルタ、
前記第１のフィルタとは異なるゲイン特性を有し、当該トーン信号の周波数と実質的に同じ周波数にゲインのピークをもつ第２のフィルタ、
供給された信号から当該トーン信号に相当する周波数の周波数成分を抽出する抽出手段、
前記抽出手段により抽出された信号の信号強度が所定の値を超えているか否かを判別し、当該信号の信号強度が所定の値を超えていないと判別した場合に非検出信号を出力し、当該信号の信号強度が所定の値を超えていると判別した場合に検出信号を出力する判別手段、
前記判別手段により非検出信号が出力されている間は入力信号を前記第１のフィルタに与えて得られる信号を前記抽出手段に供給し、前記判別手段により検出信号が出力されている間は入力信号を前記第２のフィルタに与えて得られる信号を前記抽出手段に供給する供給手段、
として機能させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノイズによるトーン信号の誤検出を防ぐのに好適なトーン信号検出装置、トーン信号検出方法並びにこれらをコンピュータ上で実現するためのプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＦＭ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式等を用いて通信する場合、送信機と受信機との間で呼が成立しているか否かを判別するための技術としてトーン信号を用いる技術が知られている。具体的には、送信機は変調信号にあらかじめ連続した単一周波数のトーン信号を重畳して送信し、受信機は復調後の信号からバンドパスフィルタを用いてトーン信号の周波数成分を抽出し、当該周波数成分が所定の値を超えているか否かで呼が成立しているか否かを判別する。受信機は呼が成立していないと判別した場合、復調器からスピーカに至るまでの経路上に用意したリレーをオフするなどしてスピーカから雑音が出力されることを防止する。
【０００３】
ここで、トーン信号と同じ周波数の周波数成分を持ったノイズが復調後の信号に重畳されている場合、受信機は誤ってノイズをトーン信号として検出してしまうことがあった。かかる問題を解決するための技術として、例えば、特許文献１には、トーン信号の周波数（以下、「トーン周波数」とする。）の周波数成分を抽出するとともにトーン周波数近傍の周波数成分を抽出する第１のフィルタと、トーン周波数の周波数成分を減衰させるとともにトーン周波数近傍の周波数成分を抽出する第２のフィルタと減算器とを用いてトーン信号の誤検出を防止するトーン信号検出回路が開示されている。
【０００４】
具体的には、第１のフィルタはトーン信号による周波数成分とノイズによる周波数成分とを出力し、第２のフィルタはノイズによる周波数成分のみを出力する。減算器は、第１のフィルタが出力する周波数成分から第２のフィルタが出力する周波数成分を減算することによりトーン信号による周波数成分のみを取得し、出力する。
【特許文献１】特開平１１−１６３７４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、状況に応じてトーン信号を検出する構成や基準等を切り換えることで、トーン信号の誤検出を防止したいという要望が強い。特許文献１に開示されたトーン信号検出回路は、状況に応じてトーン信号を検出する構成や基準等を切り換える構成ではない。
【０００６】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、ノイズによるトーン信号の誤検出を防ぐのに好適なトーン信号検出装置、トーン信号検出方法並びにこれらをコンピュータ上で実現するためのプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の第１の観点に係るトーン信号検出装置は、
入力信号に含まれる所定の周波数のトーン信号を検出するトーン信号検出装置であって、
当該トーン信号の周波数よりも高い周波数と低い周波数とにゲインのピークをもつ第１のフィルタと、
前記第１のフィルタとは異なるゲイン特性を有し、当該トーン信号の周波数と実質的に同じ周波数にゲインのピークをもつ第２のフィルタと、
供給された信号から当該トーン信号に相当する周波数の周波数成分を抽出する抽出手段と、
前記抽出手段により抽出された信号の信号強度が所定の値を超えているか否かを判別し、当該信号の信号強度が所定の値を超えていないと判別した場合に非検出信号を出力し、当該信号の信号強度が所定の値を超えていると判別した場合に検出信号を出力する判別手段と、
前記判別手段により非検出信号が出力されている間は入力信号を前記第１のフィルタに与えて得られる信号を前記抽出手段に供給し、前記判別手段により検出信号が出力されている間は入力信号を前記第２のフィルタに与えて得られる信号を前記抽出手段に供給する供給手段と、を備える、
ことを特徴とする。
【０００９】
前記第１のフィルタは、当該トーン信号の周波数よりも高い周波数にゲインのピークをもつ第１のバンドパスフィルタと当該トーン信号の周波数よりも低い周波数にゲインのピークをもつ第２のバンドパスフィルタとの組み合わせから構成することができる。
【００１０】
前記抽出手段は、供給された信号の信号レベルを正規化する正規化手段を備え、供給された信号を前記正規化手段により正規化し、当該正規化された信号から当該トーン信号の周波数に相当する周波数成分を抽出することが望ましい。
【００１１】
前記正規化手段は、供給された信号の信号レベルを所定の閾値を用いて二値化することにより正規化してもよい。
【００１２】
前記正規化手段は、供給された信号の信号レベルに基づいて当該信号の強度を示す基準値を決定し、当該供給された信号の信号レベルを当該基準値で除算することにより正規化してもよい。
【００１３】
前記供給手段は、前記第１のフィルタを通過した信号の遅延時間と前記第２のフィルタを通過した信号の遅延時間とを実質的に同一にするための遅延手段をさらに備えるように構成することが望ましい。
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明の第２の観点に係るトーン信号検出方法は、
入力信号に含まれる所定の周波数のトーン信号を検出するトーン信号検出方法であって、当該トーン信号検出方法は、当該トーン信号の周波数よりも高い周波数と低い周波数とにゲインのピークをもつ第１のフィルタと、前記第１のフィルタとは異なるゲイン特性を有し、当該トーン信号の周波数と実質的に同じ周波数にゲインのピークをもつ第２のフィルタと、抽出手段と、判別手段と、供給手段と、を備えるトーン信号検出装置が実行し、当該トーン信号検出方法は、
前記抽出手段が、供給された信号から当該トーン信号に相当する周波数の周波数成分を抽出し、
前記判別手段が、前記抽出手段により抽出された信号の信号強度が所定の値を超えているか否かを判別し、当該信号の信号強度が所定の値を超えていないと判別した場合に非検出信号を出力し、当該信号の信号強度が所定の値を超えていると判別した場合に検出信号を出力し、
前記供給手段が、前記判別手段により非検出信号が出力されている間は入力信号を前記第１のフィルタに与えて得られる信号を前記抽出手段に供給し、前記判別手段により検出信号が出力されている間は入力信号を前記第２のフィルタに与えて得られる信号を前記抽出手段に供給する、
ことを特徴とする。
【００１５】
上記目的を達成するために、本発明の第３の観点に係るプログラムは、
コンピュータを、
入力信号に含まれる所定の周波数のトーン信号を検出するトーン信号検出装置として機能させるためのプログラムであって、
当該プログラムは、当該コンピュータを、
当該トーン信号の周波数よりも高い周波数と低い周波数とにゲインのピークをもつ第１のフィルタ、
前記第１のフィルタとは異なるゲイン特性を有し、当該トーン信号の周波数と実質的に同じ周波数にゲインのピークをもつ第２のフィルタ、
供給された信号から当該トーン信号に相当する周波数の周波数成分を抽出する抽出手段、
前記抽出手段により抽出された信号の信号強度が所定の値を超えているか否かを判別し、当該信号の信号強度が所定の値を超えていないと判別した場合に非検出信号を出力し、当該信号の信号強度が所定の値を超えていると判別した場合に検出信号を出力する判別手段、
前記判別手段により非検出信号が出力されている間は入力信号を前記第１のフィルタに与えて得られる信号を前記抽出手段に供給し、前記判別手段により検出信号が出力されている間は入力信号を前記第２のフィルタに与えて得られる信号を前記抽出手段に供給する供給手段、
として機能させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明にかかるトーン信号検出装置、トーン信号検出方法及びプログラムによれば、ノイズによるトーン信号の誤検出を減らすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態に係るトーン信号検出装置について図面を参照して説明する。
【００１８】
まず、図１を参照して本発明の実施形態に係るトーン信号検出装置を備える受信装置について簡単に説明する。
【００１９】
図１に示すように、受信装置１０００は、アンテナ１０と、高周波増幅部２０と、周波数混合部３０と、局部発振器４０と、中間周波増幅部５０と、復調部６０と、音声信号除去ＬＰＦ（Ｌｏｗ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ）６５と、低周波増幅部７０と、音声再生スイッチ８０と、トーン信号除去ＨＰＦ（Ｈｉｇｈ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ）８１と、電力増幅部８２と、スピーカ９０と、トーン信号検出装置１００と、を備える。
【００２０】
アンテナ１０は、トーン信号を含む信号が載せられた搬送波（以下、「受信信号」とする。）を取り込む。
【００２１】
高周波増幅部２０は、アンテナ１０から取り込まれた受信信号を増幅する。高周波増幅部２０は、例えば、低雑音特性の高電子移動度トランジスタを用いて構成される。
【００２２】
周波数混合部３０は、高周波増幅部２０から供給された受信信号と局部発振器４０から供給された局部発振信号とを混合することにより、周波数がシフトされた受信信号（以下、「中間周波数信号」とする。）を生成する。
【００２３】
局部発振器４０は、局部発振信号を生成する。なお、局部発振信号の周波数は、受信信号の周波数から中間周波数信号の周波数を減算した周波数、又は、受信信号の周波数に中間周波数信号の周波数を加算した周波数とする。局部発振器４０は、例えば、水晶発振子を備える公知の発振回路から構成される。
【００２４】
中間周波増幅部５０は、周波数混合部３０から供給された中間周波数信号を増幅する。
【００２５】
復調部６０は、中間周波増幅部５０から供給された中間周波数信号を復調することにより、トーン信号を含む復調済の信号（以下、「復調信号」とする。）を生成する。復調部６０は、公知の復調回路等から構成される。
【００２６】
音声信号除去ＬＰＦ６５は、復調部６０から供給された復調信号の周波数成分のうち所定の周波数よりも低い周波成分を通過させ、当該所定の周波数よりも高い周波成分を減衰させる。トーン信号検出装置１００がトーン信号を検出するためには、トーン信号として取りうる周波数の範囲内の周波数成分（比較的低い周波数の周波数成分）のみが必要である。言い換えれば、音声帯域の周波数成分（比較的高い周波数の周波数成分）は必要ない。
【００２７】
しかし、復調部６０から供給される復調信号には、トーン信号を構成する比較的低い周波数の周波数成分の他、音声信号を構成する比較的高い周波数の周波数成分が含まれる。音声帯域の周波数成分を残しておくと、当該音声帯域の周波数成分が後述するサンプリング周波数の１／２の周波数で折り返してトーン信号の周波数帯域に混入するおそれがある。しかも、音声信号の強度は、トーン信号の強度よりもかなり強い。このため、音声信号除去ＬＰＦ６５は、復調信号の周波数成分のうち音声帯域の周波数成分を十分に減衰させてから、当該復調信号をトーン信号検出装置１００に供給する。
【００２８】
低周波増幅部７０は、復調部６０から供給された復調信号を増幅する。低周波増幅部７０は、例えば、公知のＡ級増幅回路またはＢ級プッシュプル増幅回路から構成される。
【００２９】
音声再生スイッチ８０は、トーン信号検出装置１００から供給される制御信号に従って、低周波増幅部７０から供給された復調信号をスピーカ９０に供給する。音声再生スイッチ８０は、トーン信号検出装置１００からトーン信号が検出されていることを示す検出信号が供給されている間は、低周波増幅部７０から供給された復調信号をスピーカ９０に供給する（スケルチをオープンする。）。一方、音声再生スイッチ８０は、トーン信号検出装置１００からトーン信号が検出されていないことを示す非検出信号が供給されている間は、低周波増幅部７０から供給された復調信号のスピーカ９０への供給を遮断する（スケルチをクローズする。）。
【００３０】
トーン信号除去ＨＰＦ８１は、音声再生スイッチ８０から供給された復調信号の周波数成分のうち所定の周波数よりも高い周波成分を通過させ、当該所定の周波数よりも低い周波成分を減衰させる。すなわち、トーン信号除去ＨＰＦ８１は、復調信号の周波数成分のうちトーン信号を構成する比較的低い周波数の周波数成分を減衰させて、音声信号を構成する比較的高い周波数の周波数成分のみを電力増幅部８２に供給する。
【００３１】
電力増幅部８２は、トーン信号除去ＨＰＦ８１から供給された復調信号を増幅してスピーカ９０に供給する。電力増幅部８２は、例えば、公知のＡ級増幅回路またはＢ級プッシュプル増幅回路から構成される。
【００３２】
スピーカ９０は、電力増幅部８２から供給された復調信号を音声データに変換して再生する。
【００３３】
トーン信号検出装置１００は、音声信号除去ＬＰＦ６５から供給された復調信号に含まれた所定の周波数のトーン信号を検出する。トーン信号検出装置１００は、トーン信号が検出されている間は、検出信号を音声再生スイッチ８０に供給する。一方、トーン信号検出装置１００は、トーン信号が検出されていない間は、非検出信号を音声再生スイッチ８０に供給する。なお、本実施形態においては、音声信号除去ＬＰＦ６５からトーン信号検出装置１００に供給される復調信号は、所定のサンプリング周波数ｆｓ（Ｈｚ）でサンプリングされたデジタル信号であるものとして説明する。
【００３４】
次に、図２を参照して、トーン信号検出装置１００について詳細に説明する。なお、トーン信号検出装置１００は、所定の周波数のトーン信号が復調信号に含まれているか否かを判別し、検出信号又は非検出信号を出力する回路である。トーン信号検出装置１００は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）或いはＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）などを備えたコンピュータシステムを用いて構成される。
【００３５】
図２に示すように、トーン信号検出装置１００は、ノイズ除去ＢＰＦ（Ｂａｎｄ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ）１０１と、周波数シフト部１０２と、局部発振器１０３と、イメージ除去ＢＰＦ１０４と、非検出時ＢＰＦ１０５と、非検出時遅延部１０６と、検出時ＢＰＦ１０７と、検出時遅延部１０８と、フィルタ切換スイッチ１０９と、正規化部１１０と、信号抽出ＢＰＦ１１１と、信号強度検出部１１２と、制御部１１３と、を備える。
【００３６】
ノイズ除去ＢＰＦ１０１は、音声信号除去ＬＰＦ６５から供給された復調信号の周波数成分のうち、トーン信号の周波数として取りうる周波数（例えば、６７〜２５０Ｈｚ）の範囲外の周波数の周波数成分を減衰させる。すなわち、ノイズ除去ＢＰＦ１０１は、直流成分やノイズによる高周波成分を除去する。
【００３７】
周波数シフト部１０２は、ノイズ除去ＢＰＦ１０１から供給された信号と局部発振器１０３から供給された局部発振信号とを混合することにより、ノイズ除去ＢＰＦ１０１から供給された信号の周波数をシフトして出力する。周波数シフト部１０２は、検出すべきトーン信号の周波数を変更しても同一の周波数として処理できるように、ノイズ除去ＢＰＦ１０１から供給された信号の周波数をシフトする。シフトする周波数は、局部発振信号の周波数により定まる。
【００３８】
局部発振器１０３は、ノイズ除去ＢＰＦ１０１から周波数シフト部１０２に供給された信号の周波数のシフト量を周波数とする局部発振信号を生成する。ここで、シフト後の信号に含まれるトーン信号の周波数をトーン周波数ｆｔｏｎｅ（Ｈｚ）とする。以下、イメージ除去ＢＰＦ１０４以降の処理で、信号中のトーン周波数ｆｔｏｎｅの周波数成分が所定の信号強度を有するか否かでトーン信号が含まれているか否かを判別する場合について説明する。なお、トーン周波数ｆｔｏｎｅは、後述するイメージ周波数ｆｉｍａｇ（Ｈｚ）と近い周波数にならないような周波数、例えば３００Ｈｚ以上に設定することが望ましい。
【００３９】
例えば、シフト前のトーン信号の周波数をシフト前周波数ｆｉｎ（Ｈｚ）、局部発振信号の周波数を発振周波数ｆｏｓｃ（Ｈｚ）とすると、ｆｏｓｃ＝ｆｔｏｎｅ−ｆｉｎとなるように各周波数を設定する。これにより、周波数シフト部１０２から出力される信号の周波数、すなわちトーン周波数ｆｔｏｎｅがｆｔｏｎｅ＝ｆｉｎ＋ｆｏｓｃとなる。局部発振器１０３は、例えば、ＤＤＳ（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｒ）等の周波数シンセサイザや、水晶発振子等により構成される。
【００４０】
イメージ除去ＢＰＦ１０４は、周波数シフト部１０２から供給された信号からイメージ周波数ｆｉｍａｇ（ｆｉｍａｇ＝ｆｏｓｃ−ｆｉｎ）の周波数成分を除去する。復調部６０が出力する復調信号にトーン信号が含まれている場合、周波数シフト部１０２から供給される信号には、トーン周波数ｆｔｏｎｅの周波数成分の他、イメージ周波数ｆｉｍａｇの周波数成分が含まれる。イメージ除去ＢＰＦ１０４には、このイメージ周波数ｆｉｍａｇの周波数成分を除去することが可能なフィルタ特性を有するバンドパスフィルタを用いる。
【００４１】
非検出時ＢＰＦ１０５は、イメージ除去ＢＰＦ１０４から供給された信号からトーン周波数ｆｔｏｎｅに近い周波数の周波数成分のみを抽出する。ここで、図３、４を参照して、非検出時ＢＰＦ１０５のフィルタ特性を説明する。
【００４２】
非検出時ＢＰＦ１０５は、図３にフィルタ１として示した透過特性（以下、「ゲイン特性」とする。）を有するフィルタ（以下、「フィルタ１」とする。）と、図３にフィルタ２として示したゲイン特性を有するフィルタ（以下、「フィルタ２」とする。）とから構成される。以下の説明では、フィルタ１とフィルタ２とを直列に接続して非検出時ＢＰＦ１０５を構成する場合について説明する。また、比較のため、検出時ＢＰＦ１０７のゲイン特性を図３にフィルタ３として示す。図３に示すように、フィルタ１は、トーン周波数ｆｔｏｎｅよりも高い周波数にゲインのピークをもつバンドパスフィルタであり、フィルタ２は、トーン周波数ｆｔｏｎｅよりも低い周波数にゲインのピークをもつバンドパスフィルタである。
【００４３】
ここでは、図３に示すように、トーン周波数ｆｔｏｎｅにおいて、フィルタ１とフィルタ２とが同じゲインを有する場合について説明する。フィルタ１のゲインのピークにおけるフィルタ１のゲインは、トーン周波数ｆｔｏｎｅにおけるフィルタ１のゲインよりも約１２ｄＢ高い。そして、フィルタ１のゲインのピークにおけるフィルタ２のゲインは、トーン周波数ｆｔｏｎｅにおけるフィルタ２のゲインよりも約６ｄＢ低い。ここで、非検出時ＢＰＦ１０５はフィルタ１とフィルタ２とが直列に接続されて構成されるため、フィルタ１のゲインのピークにおける非検出時ＢＰＦ１０５のゲインは、トーン周波数ｆｔｏｎｅにおける非検出時ＢＰＦ１０５のゲインよりも約６ｄＢ（約１２ｄＢ−約６ｄＢ）高くなる。
【００４４】
同様に、フィルタ２のゲインのピークにおける非検出時ＢＰＦ１０５のゲインも、トーン周波数ｆｔｏｎｅにおける非検出時ＢＰＦ１０５のゲインよりも高くなる。このように、非検出時ＢＰＦ１０５は、トーン周波数ｆｔｏｎｅにおけるゲインよりも高い周波数と低い周波数とにゲインのピークを有する。図４（Ａ）に、非検出時ＢＰＦ１０５のゲイン特性、すなわちフィルタ１とフィルタ２の２つのフィルタの総合ゲイン特性を示す。
【００４５】
検出時ＢＰＦ１０７は、イメージ除去ＢＰＦ１０４から供給された信号からトーン周波数ｆｔｏｎｅに近い周波数の周波数成分のみを抽出する。図４（Ｂ）に、検出時ＢＰＦ１０７のゲイン特性を示す。図４（Ｂ）に示すように、検出時ＢＰＦ１０７は、トーン周波数ｆｔｏｎｅにゲインのピークを有するバンドパスフィルタである。
【００４６】
非検出時遅延部１０６は、非検出時ＢＰＦ１０５から供給された信号を所定の時間遅延させてフィルタ切換スイッチ１０９に供給する。また、検出時遅延部１０８は、検出時ＢＰＦ１０７から供給された信号を所定の時間遅延させてフィルタ切換スイッチ１０９に供給する。
【００４７】
非検出時遅延部１０６と検出時遅延部１０８は、イメージ除去ＢＰＦ１０４から出力された信号が非検出時ＢＰＦ１０５及び非検出時遅延部１０６を経由してフィルタ切換スイッチ１０９に供給されるまでの時間と、イメージ除去ＢＰＦ１０４から出力された信号が検出時ＢＰＦ１０７及び検出時遅延部１０８を経由してフィルタ切換スイッチ１０９に供給されるまでの時間と、が同じになるようにそれぞれに供給された信号を遅延させる。
【００４８】
非検出時遅延部１０６と検出時遅延部１０８は、トーン信号の検出処理をフィルタを切り換えても連続して行うことができるようにする。なお、本実施形態のように、非検出時遅延部１０６と検出時遅延部１０８とをコンピュータシステムを用いて構成した場合、ソフトウェアで遅延時間を合わせることが可能となるため調整が容易となる。
【００４９】
フィルタ切換スイッチ１０９は、制御部１１３から供給される制御信号に基づいて、非検出時遅延部１０６から供給された信号と検出時遅延部１０８から供給された信号とのうちいずれか一方の信号を正規化部１１０に供給する。フィルタ切換スイッチ１０９は、制御部１１３から非検出信号が供給されている間は、非検出時遅延部１０６から供給された信号を正規化部１１０に供給する。一方、フィルタ切換スイッチ１０９は、制御部１１３から検出信号が供給されている間は、検出時遅延部１０８から供給された信号を正規化部１１０に供給する。
【００５０】
正規化部１１０は、フィルタ切換スイッチ１０９から供給された信号を正規化する。例えば、正規化部１１０は、最後に取得した所定の個数（例えば、１００個）のサンプリングデータ（信号レベルの絶対値）の最大値を取得する。そして、正規化部１１０は、取得したサンプリングデータを当該最大値で除算して出力する。
【００５１】
信号抽出ＢＰＦ１１１は、正規化部１１０から供給された信号からトーン周波数ｆｔｏｎｅの周波数成分を抽出する。信号抽出ＢＰＦ１１１は、トーン周波数ｆｔｏｎｅにゲイン特性のピークを有する狭帯域ＢＰＦであり、例えば、図５に示すようなゲイン特性を有する。図４、５に示すように、信号抽出ＢＰＦ１１１は検出時ＢＰＦ１０７と比較すると、Ｑ値の大きな狭帯域バンドパスフィルタであり、トーン周波数ｆｔｏｎｅ以外の周波数の周波数成分を大きく減衰する。
【００５２】
信号強度検出部１１２は、信号抽出ＢＰＦ１１１から供給された信号の強度を検出する。信号強度検出部１１２は、例えば、供給された信号の信号レベルの絶対値の移動平均、供給された信号の信号レベルの二乗の移動平均、供給された信号のＩ−Ｑ成分の二乗和の移動平均、などを信号強度として求める。
【００５３】
制御部１１３は、信号強度検出部１１２により検出された信号強度に基づいて、トーン信号の有無を判別する。例えば、制御部１１３は、信号強度が所定の閾値を超えているか否かを判別し、当該信号強度が所定の閾値を超えていると判別した場合は検出信号を出力し、当該信号強度が所定の閾値を超えていないと判別した場合は非検出信号を出力する。なお、制御部１１３は、検出信号又は非検出信号を音声再生スイッチ８０とフィルタ切換スイッチ１０９とに供給する。
【００５４】
音声再生スイッチ８０は、制御部１１３から検出信号が供給される間はスケルチをオープンし、制御部１１３から非検出信号が供給される間はスケルチをクローズする。
【００５５】
また、フィルタ切換スイッチ１０９は、制御部１１３から検出信号が供給される間は検出時遅延部１０８から供給された信号を正規化部１１０に供給し、制御部１１３から非検出信号が供給される間は非検出時遅延部１０６から供給された信号を正規化部１１０に供給する。
【００５６】
このように、フィルタ切換スイッチ１０９は、トーン信号が検出されているときと検出されていないときとで、異なるフィルタを通過した信号を正規化部１１０に供給する。このため、トーン信号検出装置１００は、トーン信号が検出されているときと検出されていないときとで、ノイズによる誤検出の確率を下げることを優先するか、或いは、トーン信号を見落とす確率を下げることを優先するかを切り換えてトーン信号を検出することが可能となる。
【００５７】
以下、イメージ除去ＢＰＦ１０４から出力された信号がどのように減衰されるかを、図６と図７とを参照して詳細に説明する。図６（Ａ）〜（Ｄ）及び図７（Ａ）〜（Ｄ）に、各周波数成分の信号レベルを横軸を周波数（Ｈｚ）、縦軸を信号レベルとして示す。
【００５８】
まず、図６を参照してトーン信号が検出されていないとき（まだ、トーン信号を検出していないとき）に、どのように信号が減衰されるかを説明する。なお、ここでは、復調信号にはトーン信号が含まれておらず、ノイズによる周波数成分がトーン周波数ｆｔｏｎｅに存在する場合について説明する。
【００５９】
図６（Ａ）に示すように、イメージ除去ＢＰＦ１０４から出力された信号は、ノイズによりトーン周波数ｆｔｏｎｅの信号レベルが大きな値となるが、ノイズにより他の周波数の信号レベルもある程度大きな値となる。
【００６０】
そして、図６（Ｂ）に示すように、非検出時ＢＰＦ１０５から出力された信号は、トーン周波数ｆｔｏｎｅの信号レベルよりもトーン周波数ｆｔｏｎｅ近傍の周波数の信号レベルの方が相対的に大きくなる。なお、ここでは、トーン周波数ｆｔｏｎｅ近傍の周波数とは、トーン周波数ｆｔｏｎｅを含まない周波数とする。
【００６１】
また、図６（Ｃ）に示すように、正規化部１１０から出力された信号は、信号レベルは正規化されているものの、トーン周波数ｆｔｏｎｅの信号レベルよりもトーン周波数ｆｔｏｎｅ近傍の周波数の信号レベルの方が相対的に大きいままである。
【００６２】
ここで、図６（Ｄ）に示すように、信号抽出ＢＰＦ１１１から出力された信号は、トーン周波数ｆｔｏｎｅ以外の周波数の信号レベルが極めて小さくなる。ここで、トーン周波数ｆｔｏｎｅの周波数成分は残るものの、その信号レベルはそれ程大きくならない。その理由は、正規化部１１０は、トーン周波数ｆｔｏｎｅの信号レベルよりも大きな周波数の信号レベルが所定の値になるように正規化するため、トーン周波数ｆｔｏｎｅの信号レベルが比較的小さくなるためである。
【００６３】
このように、トーン信号が検出されていないときは、トーン周波数ｆｔｏｎｅにノイズによる周波数成分が混入しても、信号強度検出部１１２により検出される信号強度はそれ程大きな値にならない。このため、制御部１１３がノイズによる周波数成分を誤ってトーン信号であると判別する確率を下げることができる。
【００６４】
次に、図７を参照してトーン信号が検出されているとき（一度トーン信号が検出された後）に、どのように信号が減衰されるかを説明する。なお、ここでは、復調信号にトーン信号が含まれており、さらに前述と同様のノイズも含まれている場合について説明する。
【００６５】
図７（Ａ）に示すように、イメージ除去ＢＰＦ１０４から出力された信号は、トーン信号によりトーン周波数ｆｔｏｎｅの信号レベルが大きな値となるが、ノイズにより他の周波数の信号レベルもある程度大きな値となる。
【００６６】
そして、図７（Ｂ）に示すように、検出時ＢＰＦ１０７から出力された信号は、トーン周波数ｆｔｏｎｅの信号レベルの方がトーン周波数ｆｔｏｎｅ近傍の周波数の信号レベルよりも相対的に大きくなる。
【００６７】
また、図７（Ｃ）に示すように、正規化部１１０から出力された信号は、信号レベルは正規化されているものの、トーン周波数ｆｔｏｎｅの信号レベルの方がトーン周波数ｆｔｏｎｅ近傍の周波数の信号レベルよりも相対的に大きいままである。
【００６８】
ここで、図７（Ｄ）に示すように、信号抽出ＢＰＦ１１１から出力された信号は、トーン周波数ｆｔｏｎｅ以外の周波数の信号レベルが極めて小さくなる。ここで、トーン周波数ｆｔｏｎｅの信号レベルは大きくなる。その理由は、正規化部１１０は、トーン周波数ｆｔｏｎｅの信号レベルが所定の値になるように正規化するため、トーン周波数ｆｔｏｎｅの信号レベルが比較的大きくなるためである。
【００６９】
このように、一度トーン信号が検出されたあとは、トーン周波数ｆｔｏｎｅに周波数成分があると、信号強度検出部１１２により検出される信号強度が大きな値になる。このため、トーン信号検出装置１００は、一度トーン信号を検出した後は、トーン信号を見落とす確率を下げることができる。すなわち、受信装置１０００は、一度スケルチをオープンした後に、スケルチを誤って遮断する確率を下げることができる。
【００７０】
以上のように、本実施形態に係るトーン信号検出装置１００によれば、トーン信号が検出されていないときはノイズによるトーン信号の誤検出を下げ、一度トーン信号が検出されたあとはトーン信号を見落とす確率を下げることが可能となる。なお、トーン信号が検出される前でも、ノイズによるトーン周波数ｆｔｏｎｅ近傍の周波数の信号レベルが大きくならない限りトーン信号を検出することは可能である。また、トーン信号が検出された後でも、トーン信号がなければノイズによりトーン周波数ｆｔｏｎｅ近傍の周波数の信号レベルが大きくならない限り誤検出しない。
【００７１】
このように、本実施形態に係るトーン信号検出装置１００は、トーン信号が検出されているときに使用するフィルタとトーン信号が検出されていないときに使用するフィルタとを切り換える。このため、トーン信号を検出するまではノイズによるトーン信号の誤検出を減らし、一度トーン信号を検出した後はトーン信号を見落とす確率を下げることが可能となる。
【００７２】
上記実施形態では、トーン信号検出装置１００は、ノイズ除去ＢＰＦ１０１とイメージ除去ＢＰＦ１０４とを備える構成であるものとして説明した。しかし、例えば、復調信号を複素信号として扱う場合、トーン信号検出装置１００は、ノイズ除去ＢＰＦ１０１とイメージ除去ＢＰＦ１０４とを備えない構成であってもよい。かかる構成では、周波数シフト部１０２において周波数をシフトしても、イメージ信号が発生しないためである。
【００７３】
上記実施形態では、フィルタ１とフィルタ２とを直列に接続して非検出時ＢＰＦ１０５を構成する例について示した。しかし、図４（Ａ）に示すようなゲイン特性が得られるように構成するのであれば、非検出時ＢＰＦ１０５はどのような構成であってもよい。例えば、フィルタ１とフィルタ２とを並列に接続し、加算器又は減算器を用いて２つのフィルタの出力を加算又は減算するように構成してもよい。
【００７４】
上記実施形態では、正規化部１１０は、供給された信号の信号レベルを過去の信号レベルの最大値で除算することにより正規化する例を示した。しかし、正規化部１１０は、他の正規化の手法を用いて正規化してもよい。例えば、正規化部１１０は、供給された信号の信号レベルを信号強度で除算することにより正規化する。この場合、正規化部１１０は、信号強度検出部１１２と同等の機能を有するように構成しても良いし、信号強度検出部１１２にデータを供給して信号強度を検出させ、検出させた信号強度を受け取るように構成してもよい。なお、ここでいう信号強度は、例えば、供給された信号の信号レベルの絶対値の移動平均である。
【００７５】
また、正規化部１１０は、供給された信号の信号レベルを二値化することにより正規化しても良い。正規化部１１０は、供給された信号の信号レベルが所定の値、例えば、「０」よりも大きいか否かで二値化する。この場合、例えば、正規化部１１０は、供給された信号の信号レベルが負の値の場合に信号レベルを「−１０」、正の場合の信号レベルを「１０」として生成される信号（以下、「矩形波」とする。）を信号抽出ＢＰＦ１１１に供給する。
【００７６】
この矩形波は、フィルタ切換スイッチ１０９から正規化部１１０に供給された信号の周波数成分のうち、最も信号レベルの大きい周波数を基本波とする矩形波となる。
【００７７】
ここで、トーン信号が検出されていないときに使用する非検出時ＢＰＦ１０５は、トーン周波数ｆｔｏｎｅにおけるゲインよりもトーン周波数ｆｔｏｎｅ近傍の周波数におけるゲインの方が高い。このため、仮にノイズによる周波数成分がトーン周波数ｆｔｏｎｅ近傍の周波数領域にある場合、非検出時ＢＰＦ１０５から出力される信号はトーン周波数ｆｔｏｎｅ近傍の周波数の周波数成分が最も大きくなる。
【００７８】
従って、このトーン周波数ｆｔｏｎｅ近傍の周波数が矩形波の基本波となる。ここで、矩形波においては、基本波以外の周波数成分は小さくなる。このため、信号抽出ＢＰＦ１１１が、矩形波からトーン周波数ｆｔｏｎｅの周波数成分を抽出しても、抽出される周波数成分は小さくなる。従って、信号強度検出部１１２により検出される信号強度は小さくなり、制御部１１３がノイズによる周波数成分を誤ってトーン信号として検出する確率を下げることができる。
【００７９】
一方、トーン信号が検出されているときに使用する検出時ＢＰＦ１０７は、トーン周波数ｆｔｏｎｅにおけるゲインの方がトーン周波数ｆｔｏｎｅ近傍の周波数におけるゲインよりも高い。このため、仮にノイズによる周波数成分がトーン周波数ｆｔｏｎｅ近傍の周波数領域にある場合でも、検出時ＢＰＦ１０７から出力される信号はトーン周波数ｆｔｏｎｅの周波数成分が最も大きくなる。
【００８０】
従って、このトーン周波数ｆｔｏｎｅが矩形波の基本波となる。このため、信号抽出ＢＰＦ１１１が、矩形波からトーン周波数ｆｔｏｎｅの周波数成分を抽出すると、抽出される周波数成分は大きくなる。従って、信号強度検出部１１２により検出される信号強度は大きくなり、制御部１１３がトーン信号を見落とす確率を下げることができ、スケルチを誤遮断する確率を下げることができる。
【００８１】
また、供給された信号の信号レベルを二値化により正規化する場合、供給された信号の信号レベルを過去の信号レベルの最大値で除算することにより正規化する場合に比べ、正規化部１１０の構成を簡単にするとともに処理量を軽減することができる。
【００８２】
また、正規化を行う前にダウンサンプリングを行うことによっても、処理量を軽減することができる。この場合、トーン信号検出装置１００は、フィルタ切換スイッチ１０９と正規化部１１０との間に、ダウンサンプリング部を設ける。そして、トーン信号検出装置１００を、当該ダウンサンプリング部を介してフィルタ切換スイッチ１０９から正規化部１１０に信号が供給されるように構成する。
【００８３】
ダウンサンプリング部は、フィルタ切換スイッチ１０９から供給された信号を上述のサンプリング周波数ｆｓの１／Ｎのサンプリング周波数（以下、「ダウンサンプリング周波数」とする。）ｆｄｓ（Ｈｚ）でダウンサンプリングする。
【００８４】
なお、正規化部１１０において、ダウンサンプリングして正規化を行う場合、信号抽出ＢＰＦ１１１はダウンサンプリング後のトーン周波数ｆｄｔｏｎｅの周波数成分を抽出するように構成する。
【００８５】
また、正規化部１１０において、ダウンサンプリングして二値化を行う場合、正規化部１１０から出力される矩形波は、ダウンサンプリング後のトーン周波数ｆｄｔｏｎｅ（Ｈｚ）を基本周波数とする矩形波となる。従って、正規化部１１０から出力される矩形波には、ダウンサンプリング後のトーン周波数ｆｄｔｏｎｅの奇数倍の高調波成分が含まれ、このうち、３次、５次、７次の高調波成分が特に多く含まれる。このため、３次、５次、７次の高調波成分の影響を極力受けにくくするように、ダウンサンプリング周波数ｆｄｓとダウンサンプリング後のトーン周波数ｆｄｔｏｎｅとを設定する。
【００８６】
例えば、ダウンサンプリング周波数ｆｄｓの１／２の周波数と０（Ｈｚ）とでの折り返し等を考慮して、ダウンサンプリング後のトーン周波数ｆｄｔｏｎｅがダウンサンプリング周波数ｆｄｓの１／４、１／６、１／８にならないように双方の周波数を設定する。
【００８７】
また、上記実施形態では、プログラムが、それぞれメモリ等に予め記憶されているものとして説明した。しかし、トーン信号検出装置を、受信装置１０００等の全体の装置の全部又は一部として動作させ、あるいは、上述の処理を実行させるためのプログラムを、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｋ  Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｋ）、ＭＯ（Ｍａｇｎｅｔｏ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｄｉｓｋ）などのコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納して配布し、これを別のコンピュータにインストールし、上述の手段として動作させ、あるいは、上述の工程を実行させてもよい。
【００８８】
さらに、インターネット上のサーバ装置が有するディスク装置等にプログラムを格納しておき、例えば、搬送波に重畳させて、コンピュータにダウンロード等するものとしてもよい。
【００８９】
また、上記実施形態に係るトーン信号検出装置は、ＣＰＵ或いはＤＳＰなどを備えたコンピュータシステムを用いて構成され、音声信号除去ＬＰＦ６５から供給されたデジタル信号を処理するものとして説明した。しかし、本発明に係るトーン信号検出装置は、各構成要素をアナログ回路等により構成するようにしてもよく、音声信号除去ＬＰＦ６５から供給されたアナログ信号を処理するものであってもよい。
【００９０】
この場合、ノイズ除去ＢＰＦ１０１、イメージ除去ＢＰＦ１０４、非検出時ＢＰＦ１０５、検出時ＢＰＦ１０７及び信号抽出ＢＰＦ１１１は、例えば、容量素子や抵抗等から構成されるフィルタ回路により構成する。周波数シフト部１０２は、例えば、乗算器を用いて構成する。局部発振器１０３は、例えば、水晶発振子を備えた発振回路等から構成する。非検出時遅延部１０６及び検出時遅延部１０８は、例えば、遅延回路を用いて構成する。フィルタ切換スイッチ１０９は、例えば、半導体スイッチやリレーにより構成する。正規化部１１０は、例えば、記憶回路、比較回路及び除算回路を用いて構成する。信号強度検出部１１２は、例えば、積分回路を用いて構成する。制御部１１３は、例えば、比較回路を用いて構成する。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本実施形態に係るトーン信号検出装置を備える受信装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本実施形態に係るトーン信号検出装置の構成を示すブロック図である。
【図３】非検出時ＢＰＦと検出時ＢＰＦのゲイン特性を説明するための図である。
【図４】（Ａ）は、非検出時ＢＰＦのゲイン特性の一例を示す図である。（Ｂ）は、検出時ＢＰＦのゲイン特性の一例を示す図である。
【図５】信号抽出ＢＰＦのゲイン特性の一例を示す図である。
【図６】（Ａ）〜（Ｄ）は、トーン信号が検出されていないときに各ＢＰＦにより信号がどのように減衰するかを説明するための図である。
【図７】（Ａ）〜（Ｄ）は、トーン信号が検出されているときに各ＢＰＦにより信号がどのように減衰するかを説明するための図である。
【符号の説明】
【００９２】
１００  トーン信号検出装置
１０１  ノイズ除去ＢＰＦ
１０２  周波数シフト部
１０３  局部発振器
１０４  イメージ除去ＢＰＦ
１０５  非検出時ＢＰＦ
１０６  非検出時遅延部
１０７  検出時ＢＰＦ
１０８  検出時遅延部
１０９  フィルタ切換スイッチ
１１０  正規化部
１１１  信号抽出ＢＰＦ
１１２  信号強度検出部
１１３  制御部
【図１】
0005109780.tif 000002
【図２】
0005109780.tif 000003
【図３】
0005109780.tif 000004
【図４】
0005109780.tif 000005
【図５】
0005109780.tif 000006
【図６】
0005109780.tif 000007
【図７】
0005109780.tif 000008