JP3266605B2 - タッチトーン認識装置及び方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、総括的には、タッチトーン受信装置、すな
わちDTMF（dual−tone multi−frequency）受信装置に
関するもので、さらに詳しくは、ディジタル帯域通過濾
波器を内蔵するDTMF受信装置に関するものである。

＜従来の技術＞ 約30年前に紹介されてから、DTMF信号処理は、中央電
話局、私設構内電話交換機、あるいは私設自動構内電話
交換機での信号方式として広く用いられている。DTMFは
「タッチトーン」という商標で知られており、それはAT
＆Ｔ社の米国での登録商標である。DTMFは通信にも用い
られているが、それ以外にも無線電話、電子メール装
置、遠隔データ端末機経由の銀行・金融業務、遠隔保安
警報発信システム、遠隔制御システム、遠隔データロ
ガ、テレメータシステム、課金通話制限装置、タッチト
ーンからダイヤルパルスへの変換装置およびダイヤルパ
ルスからタッチトーンへの変換装置のような分野にも用
いられている。

基本的には２種類のDTMF受信装置、すなわちアナログ
方式のものとデイジタル方式のものとがある。アナログ
DTMF受信装置は、一般に、コーデック（CODEC）や８ビ
ットマイクロコンピュータを用いた制御部のように多く
の周辺チップを必要とする。一方、デイジタルDTMF受信
装置は、それ程多くの周辺チップを必要としない。それ
は、DTMF信号がすでにPCM（パルスコード変調）による
データのようにデイジタル化された形になっているから
である。デイジタルDTMF受信装置は、デイジタル信号処
理チップ、例えばテキサスインスツルメンス社製のTMS3
20系のチップを内蔵していて、コーデックを用いなくて
もPCM入力信号の取扱いが可能である。このTMS320は、
強力な制御機能をも発揮することができる。

＜発明が解決しようとする問題点＞ 現用DTMF復号装置の大部分は、デイジタル濾波技術を
採用している。不連続フーリエ変換、高速フーリエ変換
やそれ以外のスペクトルと相関に関する技術は、処理に
長時間を要するのであまり有望でない。その理由は、DT
MFの標準周波数間に、高調波的相互関係が存在していな
いからである。

残念ながら、大抵のデイジタル濾波器技術は、波形の
頭部から尾部までの濾波処理に余りにも多くのサイクル
時間をとられ、その結果、検出後のデイジット確定と他
のシステムのソフトウエア処理に割当てられる実時間が
ごく僅かしか残っていない。また濾波処理だけでは、デ
イジットシュミレーション、すなわち話声中処理用のAT
＆Ｔ社の標準仕様（話声中での疑似デイジットの発生に
関するもの）を満足させようとすると、話声と有効なDT
MF信号との選別が十分にできない。これは主として話声
が4KHzのほぼ全域に亘ってスペクトラムを持っているこ
とによる。8KHzでサンプリングされたPCMデータは、サ
ンプリング理論を満足するからには、4KHzの最大帯域幅
しか持っていない。結果として、DTMF復号装置用チップ
の多くは、デイジットシュミレーションに関しては、良
好に作動しない。

故に、有効な音声周波数対と他の話声や雑音等の信号
源とを適正に区別し、しかも、商用に耐えうるべく十分
短い繰返し時間をもつデイジタルDTMF受信装置への要請
が深まってきている。

＜問題点を解決するための手段＞ 本発明の１つの要旨に関して言うならば、複数の多重
音声周波数対を各別に弁別するための装置が提供される
ということである。各音声周波数発振器は予め設定され
た１つの中心周波数をもっている。この装置には、デイ
ジタル帯域通過濾波器が含まれていて、各濾波器は識別
すべき複数の音声周波数に等しい複数の周波数ブロック
を持っている。各周波数ブロックは、予め設定された周
波数に近い入力信号の周波数成分を選択的に送出し、ま
た複数のサンプリング期間のそれぞれにおいて、その送
出周波数ごとのスペクトルエネルギー信号を選択的に蓄
積する。この濾波器はさらに、各サンプリング期間での
各別の送信周波数の関数として、時間的エネルギー信号
を導出する。

時間領域テストテンプレート発生部は時間的エネルギ
ー信号を受信し、これに応じて時間領域テストテンプレ
ートを発生すべく濾波器に接続されている。ここで、
「時間領域テンプレート」とは、後述する様に、時間的
エネルギー信号を所定の期間蓄積したものである。ま
た、「周波数領域テンプレート」とは、後述する様に、
各スペクトルエネルギー信号がしきい値を越える回数を
計測したものである。尚、「テンプレート」とは、「パ
ターン」と同様の意味である。周波数領域テストテンプ
レート発生部は各サンプリング期間におけるスペクトル
エネルギー信号を受信し、これに応じて周波数領域テス
トテンプレートを発生する。分析部は両テンプレート発
生部に接続されていて、これらのテストテンプレート群
を少なくとも１つの時間領域参照テンプレート（基準パ
ターン）と少なくとも１つの周波数領域参照テンプレー
ト（基準パターン）とに対して比較することで、予め設
定された多重音声周波数対の存在を判別し、その対を特
定する。

この装置全体は、好適には、１つの低周波群帯域濾波
器と１つの高周波帯域濾波器を含むDTMF受信装置で構成
される。各濾波器では、４つのAT＆Ｔ社標準の高域群周
波数と低域群周波数のそれぞれに近い濾波周波数に対し
て選定された２次系循環伝達関数が各別に採用される。
少なくとも１つの高周波群時間領域テストテンプレート
と１つの高周波群周波数領域テストテンプレートが生成
され、同様にこれに対応して低周波群についての時間周
波数両領域テストテンプレートも生成される。周波数領
域テストテンプレートは、各周波数ブロックに対して予
め設定されたデータ適応しきい値を超えるスペクトルエ
ネルギー信号の回数を計数することにより生成されるの
が好ましい。このデータ適応しきい値は、好適には、複
数回受信された一時的エネルギー信号の最大値の関数と
して算出される。一方、時間領域テストテンプレート
は、複数のサンプリング期間のそれぞれでの一時的エネ
ルギー信号の累積で作り出されるのが好ましい。

本発明の分析装置は、好適には、スペクトルエネルギ
ー信号強度の最高値に基づいて、データ適応の周波数領
域参照テンプレートを実時間で算出し、さらにDTMFの有
効デイジットの存否を決定するのに音の純粋さと雑音エ
ネルギーの検査とを行う。一方、データ適応の時間領域
参照テンプレートは、帯域通過濾波器での予め設定され
た許容過渡応答と時間的エネルギー信号の累積とに基づ
いて生成される。

本発明は、DTMF復号を行うのに高効率で直裁な方法と
いうことで、従来の濾波方式を上まわる顕著な技術的利
点を有する。本発明は、高能率な検出アルゴリズムと認
識アルゴリズムとを提供し、これによりデイジタル濾波
処理でAT＆Ｔ社の仕様を満足するようなDTMF復号が実現
可能となり、これが商業的にも実現可能な解決策となる
ところまでデイジットの検出と確定のための時間が短縮
される。本発明による濾波処理の面とデータ適応パター
ン認識全体の面の組合せは、現用のDTMF復号の技術では
実現不可能なDTMF受信装置を生み出すに違いない。付言
すれば、本発明は、一般市場で購入可能なDSP（デイジ
タル信号処理）チップ、例えば多重チャンネルDTMF復号
を実行するTMS32010、に適用することができる。本発明
によって提供されるすべての機能は、使用者の要求に合
致するようにシステムパラメータの数値を変更すること
で、ソフトウエアとしてのプログラムの実行によっても
実現される。

＜実施例＞ 本発明の要旨と利点を理解するには図面を関連させて
以下の実施例を参照すれば明瞭となる。

まず第１図を参照すれば明らかなように、本発明によ
るDTMF受信装置の機能的ブロック図が全体的に符号10で
示されている。入力信号は、入力端子すなわち、TI通路
12から低周波群帯域濾波器14と高周波群帯域濾波器16と
に対して並列分岐で与えられている。図示の実施例にお
ける受信装置は、押釦式電話ダイアルで特定の数値に対
応する押釦の押下により生成される多重音声周波数信号
対を識別するように設計されている。多重音声周波数対
（DTMF）の標準によれば、電話機の特定の押釦、すなわ
ち、指定された数値は１つの可聴周波信号対という形に
符号化されるが、その際、１つは帯域通過濾波器14内に
図示されている低周波数群から取られ、もう１つは帯域
通過濾波器16内に図示されている高周波数群から取られ
る。したがって、このような個々の周波数対の認識によ
り、符号化された数値の認識が可能となる。

２つの帯域通過濾波器14、16の設計に関しては、1978
年に出版された本願発明者自身の博士論文「高速実時間
デイジタル信号処理に適したデイジタル濾波器の新しい
設計技術とそのハードウエア」に記述されている設計法
を採用しているが、この論文が英国ロンドンのロンドン
大学図書館に収容されており、本願明細書中に参考まで
に組み込まれている。２つの帯域通過濾波器14、16の機
能に関しては、第２図から第４図に関連付けてさらにと
り上げて以下に記述される。

帯域通過濾波器14は、出力線18に５つの異なった信号
を出力する。第１の出力LYは、予め設定された１つのサ
ンプリング周期内に受信され濾波処理された入力可聴周
波信号全体の相対的強度を表わしている。他の４つの信
号LY1〜LY4は、図示の実施例では、それぞれ697Hz、770
Hz、852Hz、941Hzに予め選定された４つの各周波数ない
しはそれらに近い各周波数で濾波処理された入力信号の
相対的強度を示す。信号LYは、信号LY1〜LY4の関数とし
て導出されるが、詳しくは第２図に関連して後述され
る。

時間的エネルギー信号LYは、通路20経由でレベル検出
器22に連結されており、一方、信号LY、LY1〜LY4は通路
26経由で最低しきい値検査器24に送られる。最低しきい
値検査器24の出力端子は、通路28経由でエネルギー検出
器／時間領域テストテンプレート発生器30に接続され、
さらに通路32経由で周波数検出器／周波数領域テストテ
ンプレート発生器34に接続される。該検出器／発生器30
は、時間領域テストテンプレートを生成するが、これは
通路36経由で、時間および周波数領域でのパターン認
識、音純粋度と雑音フロアの検査、および16進デイジッ
ト確定の諸機能を備えたデイジット確定ブロック38に移
送される。該周波数検出器／テストテンプレート発生器
34は、周波数領域テストテンプレートを通路40経由でデ
イジット確定ブロック38に向けて送るように動作する。

帯域通過濾波器14に後続する機能ブロックは、帯域通
過濾波器16に後続する機能ブロックとしても、そのまま
対称的に配置されている。濾波器16は、受信され濾波処
理された入力可聴周波信号全体の強度に由来する相対強
度信号HYを生成し、さらにそれぞれ1209Hz、1335Hz、14
77Hz、および1633Hzの周波数ないしはそれらに近い各周
波数で濾波処理された入力信号の相対強度に各別に対応
する４つのスペクトラムエネルギー信号HY1〜HY4を生成
する。信号HYは、信号HY1〜HY4の関数として導出され
る。帯域通過濾波器16の出力信号は、通路42経由で最低
しきい値検査器24と類似した最低しきい値検査器44に送
られる。この一時的エネルギー信号HYは、通路46経由で
レベル検査器48に送られる。最低しきい値検査器44は、
通路50経由で、エネルギー検出器／時間領域テストテン
プレート発生器30と類似構成のエネルギー検出器／時間
領域テストテンプレート発生器52に向けてHY信号を送る
ように動作する。出力信号HY1〜HY4は、最低しきい値検
査器44の出力として通路54経由で検出器／発生器34と類
似構成のスペクトラム信号検出器／周波数領域テストテ
ンプレート発生器56に送られる。

レベル検出器22の出力は、通路58経由でピーク値検出
器／ツイスト検査器60に導かれる。同様に、レベル検出
器48の出力も、通路62経由でピーク値検出器／ツイスト
検出器60に導かれる。ピーク値検出器／ツイスト検査器
60は、通路58、62経由で受領した２つの信号間の相対的
強度を比較し、データ適応しきい値発生器68向けのフラ
グを出力端子64に出力する。

通路66により、レベル検出器22はデータ適応しきい値
発生器68に接続される。これと類似した通路70により、
レベル検出器48はデータ適応しきい値発生器68に接続さ
れる。しきい値発生器68は、第１の出力端子を持ってお
り、それは通路72経由でピーク値検出器／ツイスト検査
器60に接続され、該しきい値発生器68の第２の出力端子
は、通路74経由で２つの周波数検出器／周波数領域テス
トテンプレート発生器34、56に接続され、さらにそれの
第３の出力端子は、通路76経由で２つのエネルギー検出
器／時間領域テストテンプレート発生器30、52に接続さ
れる。

認識ブロック（デイジット確定ブロック）38は、通路
78経由でDTMFデイジット復号器80にその出力端子を接続
させている。該復号器80は、BCD（２進化10進法）入出
力ポート83を持っている。DFMFデイジット復号器80のも
う１つの出力端子は、通路82経由でデイジット間隙復号
器84に接続される。デイジット間隙復号器84の出力端子
は、通路86経由でDTMF繰返し周期初期化器88に接続され
る。

さて第図２へ移って、そこには、帯域通過濾波器14あ
るいは帯域通過濾波器16のいずれか一方に相応する信号
流れ図が模式的に描かれている。入力信号Ｘ（ｎ）は、
通路100経由で尺度点102に入力される。この入力信号に
対して、該尺度点102において、経路104経由で尺度係数
Ｓが施される。尺度変更された入力信号は、次いで並列
に分岐されて４つの個別周波数ブロック、すなわち４つ
の共振器に各別に供給されるが、この４つのブロック、
すなわち共振器は、それぞれ伝達関数H1（Ｚ）〜H4
（Ｚ）を有しており、それぞれブロック106、108、11
0、112で表わされる。これら伝達関数の出力は、それぞ
れの尺度点114〜120に入力されるが、それぞれの尺度点
には、尺度係数S1、−S2、S3、および−S4が施されてい
る。尺度係数S1〜S4を施すことにより、周波数強度出力
Y1（ｎ）〜Y4（ｎ）が算出される。これらの出力は、個
々独立に受信装置10中の後続の伝達関数に向い、さらに
尺度点122において総和値Ｙ（ｎ）を算出すべく加算さ
れる。

各２次系周波数ブロック106ないし112のＹ（ｎ）＝総
和値伝達関数は次式で与えられる。

ここでＣとＤに関し、 Ｃ＝e^-aTcos bT Ｄ＝e^-2aT なる関数を導入すると、さきの伝達関数は以下のよう
に簡単化される。

上記の式において、e^-aTは、各複素数極対の極半径で
ある。そしてａは各周波数ブロック106〜112の帯域幅の
半分に等しい。ｂは各周波数ブロック106〜112の中心周
波数で、Ｔはサンプリング期間である。

各２次系ブロック106〜112についての信号流れ図が、
第３図に模式的に示されている。第２図〜第４図では、
どの図においても同じ符号は、なるべく同じ尺度点と同
じ機能を表わすようにしてある。第３図の流れ図におい
て、既述したように、Ｘ（ｎ）は通路100上での尺度点1
02に入力され、そこには尺度係数（Ｓ）が通路104経由
で施される。この尺度係数の施された信号は、次いで加
算点124に導かれるが、そこで経路126から供給される別
の成分と加算される。この加算出力は通路128上を節点1
30へと進み、さらには加算点146へと進む。節点130にお
ける信号は、第１の遅延要素132経由で節点134に供給さ
れる。節点134上の信号は、尺度点136において量（2C）
によって尺度変更され、通路126経由で加算点124に導か
れて、そこで入力Ｘ（ｎ）に対して加算される。節点13
4の信号は、さらに別の遅延部138へ導入され、そこで遅
延が施されて、節点139に現われる。この２度遅延の施
された信号が、尺度点140にて量（−Ｄ）で尺度変更を
受け、通路126経由で戻されて入力に加算される。

一度だけ遅延の施された節点134の信号は、今度は尺
度点142においても量（−Ｃ）なる尺度変更を受ける。
ここでの尺度変更された量は、通路144経由で加算点146
に入力される。加算点146の出力は、尺度点148にて出力
の尺度変更量Snで尺度変更が施され、これにより出力Ｙ
（ｎ）が生成される。

第４図は、２次系ブロック、すなわち共振器の１つに
ついての代替的な実施例を図示するものである。ここに
示された信号流れ図は、32ビットの演算精度を確保し、
第３図に示されるブロック構造の数値表現と蓄積の問題
を回避することを企図した修正を示している。これらの
諸問題は、尺度係数の値（Ｃ）が１に非常に近付いた場
合に起こる。以下の代替的な伝達関数はこれらの数値表
現の問題を回避する。

ここで再度ＣとＤを置換すると、この式は以下のよう
に簡単化される。

第４図に示される最終的な信号流れ図は、本質的には
第３図に示されたものと同一であるが、異る点は、第３
図における尺度変更量（2C）が尺度変更量（2C−１）に
置き換えられ、さらに尺度変更量（−Ｃ）が尺度変更量
（１−2C）に置き換えられていることである。そして、
新たな通路149も、加算点124への入力として付加されて
いる。

＜ハードウェア上の構成＞ 第６図は、本発明に基づくDTMF受信装置を物理的に実
現するための可能な電気的ブロック図である。図示され
た復号システムは、１チャンネル系で、多チャンネルの
ものにも容易で拡張できる。このシステムはTM32010デ
ジタル信号プロセッサチップ154を中心にして構築され
ている。チップ154は、後にさらに詳述する計算機用プ
ログラムによってプログラム運転される。このプログラ
ムは、TM32010用アセンブラ言語で書かれている。

直接の電話入力156は、選択的に採用されるコーデッ
ク158に接続され、今後は、そのコーデックの出力が８
ビットシフトレジスタ162に対する入力となる。直接の
電話入力156に代えて、あるいはそれに付加して、PCM入
力164がT1デジタル搬送用トランクから供給される。シ
フトレジスタ162は、PCM直列入力データをチップ154の
入力ポート166に乗せるような並列データに変換するの
に用いられる。認識されたデイジットは、チップ154か
らデータバス168に乗せられて、この復号されたデイジ
ットを貯えておくためのBCD（２進化10進法）出力ラッ
チ170に出力される。ラッチ170は復号器出力172を提供
する。

タイミング制御部174は、通路176、178、180経由で各
別にシフトレジスタ162、チップ154、それに出力ラッチ
170に接続されている。タイミング制御部174は、主要な
タイミング信号とクロック信号とを供給し、システムハ
ードウェア上の適正な動作を確保する。

＜動 作＞ 本発明の受信装置の動作に関しては、とりわけ、第１
図を参照して記述するのが最良である。入力端子12に入
った入力信号は、4KHzでサブサンプリングを受けるのが
望ましく、そして適切に階段化される。

これを行うのに、8KHz PCM入力は、折り返し雑音除去
フィルタを用いることなく、雑音除去が施される。PCM
入力のサブサンプリング処理により、話声サンプルにつ
いてのみ折り返し雑音が生成される。このように意識的
に折り返し雑音を生成することは、DTMFでない信号によ
る疑似デイジットの発生を抑制するのにも役立つ。これ
は、話声が2KHz（4KHzでサンプリングするディジタルシ
ステムの折返し周波数）よりも広い通過帯域幅をもち、
音声セグメントでは4KHzかそれ以上に広がるという事実
に依拠する。無声セグメントに関して言えば、話声は、
広帯域ガウス雑音として現れるが、そのガウス雑音は入
力コーデック、すなわちPCM帯域幅によってのみ制限さ
れたものである。

話声信号についてのこのような折り返し雑音の効果が
帰結するところのすべては、話声の高域エネルギーのよ
り多くのものが個々の周波数ブロックに落ち込むという
ことである。この条件の下で、話声信号に関しては、周
波数群ごとの１つの周波数ブロックにエネルギーの大部
分が集中するようなDTMF音声周波数対での周波数一致で
はなく、それとは異なる周波数一致を呈することになろ
う。

これにひきかえ、DTMF全周波数（1633Hzより低い）は
2KHzより低いので、DTMFは、理論上の最低サンプリング
周波数以上でサンプルされ、結局のところ、折り返し雑
音が現れることはない。このことは、とたえDTMF音声周
波数が40msのON/OFF周期でパルス状になっても成り立
つ。この場合であっても、音声周波数対の周波数応答
は、それぞれの音声周波数を中心周波数とする狭帯域SI
NC関数のものとなろう。このSINC関数の主ローブ曲線は
通常は非常に明白であって、周波数検出器で判別容易で
あるが、一方、サイドローブ曲線の方は周波数ブロック
での周波数分離性の制約、すなわち分解能の制約の故、
どちらかと言えば不明確で判別困難である。

信号12は帯域通過濾波器14に印加されるが、この濾波
器14、好ましい実施例では、標準DTMFの４つの低周波数
群のそれぞれに同調した４つの２次系ブロックからでき
ている。各ブロックは、第３図と第４図に関連して説明
済みの２次系循環形濾波器の伝達関数を有している。同
様に、この信号は帯域通過濾波器16にも入力されるが、
これは、標準DTMF高周波群のそれぞれに同調した４つの
２次系ブロックである。帯域通過濾波器14、16は、指定
の周波数かそれに近い周波数の入力信号以外の入力信号
の全周波数成分を抑圧する。そして各指定周波数近傍の
帯域幅許容差が、±1.5％から±3.5％の範囲に入ること
が好ましい。

帯域通過濾波器14は、各サンプリング期間について５
つのデイジタル数値を出力する。図示された実施例にお
けるサンプリング期間は１ミリ秒の４分１である。値LY
は、４つの周波数ブロックで濾波処理されたエネルギー
信号LY1〜LY4の関数として導出される。

値LYは、最低しきい値検査器24に送られ、そこで後続
の信号処理を確保するのに十分なエネルギーがあるかど
うかが判定される。もしも値LYが予め設定された所定の
大きさでないときには、最低しきい値検査器24はDTMF信
号分析の残り作業を停止させるためのフラグを立てる。
このようなフラグが立てられると、システム10は、次の
サンプルの入力を待つ。

値LYは通路20経由でレベル検出器22にも送られる。レ
ベル検出器22は、低周波群帯域通過濾波器14によって濾
波処理される際の入力信号の大きさを決めるのに値LYを
用いる。この入力信号の大きさは、通路58経由でピーク
値検出器／ツイスト検査器60に印加され、同時に、通路
66経由でデータ適応しきい値発生器68にも印加される。

値LYは、通路18、26、28経由で、エネルギー検出器／
時間領域テストテンプレート発生器30にも印加される。
検出器30は、10ミリ秒間隔の少くとも３つの時間間隔の
各々について受信した時間的エネルギー信号を蓄える。
これら繰り返しのエネルギー蓄積ELY1、ELY2、およびEL
Y3が時間領域テストテンプレートを確立するが、このテ
ンプレートは、通路36経由で時間・周波数パターン認識
ブロック38に送られる。別の代替的な実施例では、４つ
の相隣り合う10ミリ秒の時間間隔でのエネルギー蓄積EL
Y1、ELY2、ELY3、ELY4が、テストテンプレートを生成す
るのに用いられるが、標準DTMF音声周波数の認識のため
の要求仕様を満すにはこの信号処理が必要でないことも
判明している。

周波数ブロックの出力信号LY1〜LY4は、通路18、26、
32経由で周波数領域検出器／テストテンプレート発生器
34に送られる。周波数領域検出器34は、信号LY1〜LY4の
それぞれを250ミリ秒ごとにサンプルし、これらの信号
が算出済みのデータ適応しきい値を40ミリ秒期間内で超
える回数を計数する。最初の計数はLY1用に蓄積され、
２番目の計数はLY2用に蓄積され、３番目の計数はLY3用
に蓄積され、４番目の計数はLY4用に蓄積される。かく
て周波数検出器34は、このようにして、１の計数を帯域
通過濾波器14の４つの周波数ブロックの１つ１つに割当
てた４つの計数からなる周波数領域テンプレートを生成
する。

高周波群帯域通過濾波器16を通過する入力信号の処理
は、上述した低周波群帯域通過濾波器14における信号処
理と類似している。帯域通過濾波器16は、総合的なエネ
ルギー強度値HYと標準DTMF高周波のそれぞれに対応する
周波数ブロックの出力値HY1〜HY4を生成する。値HYは、
通路46経由でレベル検出器48に送られる。値HYの大きさ
は、通路62経由でピーク値検出器／ツイスト検査器60に
供給され、同時に、通路70経由でデータ応答しきい値発
生器68にも供給される。

ピーク値検出器／ツイスト検査器60は、値HYと値LYを
複数回、例えば８回続けてサンプルし、そしてピークの
HY値とピークのLY値を選ぶ。ピーク値検出器／ツイスト
検出器60は、次いで値LYのピーク値と値HYのピーク値と
を比較する。これらの値の大きさの差は“ツイスト”と
呼ばれるもので、予め設定された所定の仕様を超えては
ならない。もしも、この差が予め設定された所定の限度
を超えていれば、ツイスト検出器60は、作業停止のフラ
グを立てて、そのシステムは、次の入力信号を受けるべ
く初期状態に戻る。

値HYと値LYの大きさのピーク値は、データ適応しきい
値発生器68にて利用されて、図示の実施例では、これら
の値の大きさの単純な百分率で表わされるしきい値を発
生する。しきい値発生ブロック68は、入力信号が約25デ
シベルにも達する変動範囲を持つことができる点で重要
である。図示された実施例では、ピーク値の百分率は高
周波しきい値と低周波しきい値を確定するのに用いられ
る。高周波しきい値は通路74経由で高周波検出器56に送
られ、低周波しきい値は通路74経路で低周波検出器34に
送られる。第３のしきい値は、値HYと値LYの両方のピー
ク値から導出され、通路76上の２つの時間領域テンプレ
ート発生器30、52の両方に送られる。代替的な別の実施
例では、各周波数検出器34、56と各時間領域テンプレー
ト発生器30、52とに対してしきい値を別々に発生させる
こともできるが、標準電話への利用においては不必要と
判定された。

値HYは通路42、50経由で検出器52に送られて、そこ
で、通路53経由で認識ブロック38に送られるべき時間領
域高周波テストテンプレートの生成に使用される。成分
HY1〜HY4は、通路42、54経由で、周波数検出器／テスト
テンプレート発生器56に送られる。そこではこれらの成
分を用いて、発生器34により低周波用の周波数領域テス
トテンプレートを生成したのと同様にして、周波数領域
テストテンプレートを生成する。この周波数領域テスト
テンプレートは通路57経由で認識ブロック38に導かれ
る。

このようにして、認識ブロック38は、２つの時間領域
テストテンプレートと２つの周波数領域テストテンプレ
ートとを中断のない有効な40ミリ秒間隔の各々にて受領
する。次いで認識ブロック38は、これらの受領済みのテ
ストテンプレートを時間領域と周波数領域の参照テンプ
レートのそれぞれに対して比較して、有効DTMF信号が受
信されたかどうかを確定する。時間領域参照テンプレー
トは、テストテンプレートでの対応するエネルギー蓄積
と帯域通過濾波器に許容される過渡応答に関しての既知
の比率ELY1/ELY2、ELY2/ELY3等とから導出されるエネル
ギー蓄積のセットである。各セットは、比較されるべき
時間領域テストテンプレートと同じ数だけの比率を有す
る。ブロック38は以下の信号検査機能をもつことが好ま
しい。

1.適応プロフィルの検査 ２個の40ミリ秒時間領域テストテンプレートの中にあ
る８個の10ミリ秒成分のうち６個は、帯域通過濾波器の
時間領域過渡応答の比率テストにより既知の参照テンプ
レートと比較される。独立に調整された参照しきい値
は、この比較処理のために８個の時間ブロックのそれぞ
れに割当てられる。判定処理は、DTMF音声周波数や話声
入力に対して予め設定された濾波器での許容される過渡
応答に依存する。

2.データ適応周波数領域参照テンプレートの発生 各周波数領域テストテンプレートは、他の周波数ブロ
ックにおける値を超えるいくつかの周波数ブロックの１
つでのピーク値である。このピーク値または信号の主ロ
ーブ曲線は、後述の周波数領域参照しきい値の発生に際
して検出され用いられる。

3.データ適応雑音フロアの発生 データ適応雑音フロアは、主ローブ曲線のエネルギー
あるいは各DTMF周波数領域テストテンプレートのピーク
値に基づいてブロック38で作られる。２対のしきい値が
この適応雑音フロアに付随する。しきい値の１対は、与
えられた信号対雑音比に対する高周波と低周波の周波数
群において許容される最大雑音エネルギーに割当てられ
る。もう１つの最大“溢出”しきい値の対は、主ローブ
曲線の関数として作られる。これらの溢出しきい値は、
周波数テストテンプレートのサイドローブ曲線、あるい
はピーク値でない周波数ブロックにおいて許容される最
大エネルギーに関して生成される。

4.音声周波数純度の検査 独立した２次系周波数ブロックの検査では、２つの周
波数領域テストテンプレートのそれぞれにおいて、明瞭
な周波数成分１つだけの存在が示されなければならな
い。

これを成就するのには、上述のようにして生成された
溢出しきい値が、低周波グループブロックと高周波グル
ープブロックとに対して各別に適用される。その後の検
査は、各周波数領域テンプレートについての少なくとも
２つのサイドローブ曲線のエネルギーが所定のしきい値
以下であることを確かめようとして行なわれる。もしも
それがその通りでなければ、雑音エネルギーテストがつ
ぎに行なわれる。

5.雑音エネルギーのテスト 各周波数グループに対して音声周波数純度検査の結果
がたまたま悪い場合には、雑音エネルギー検査が、3.の
段階で生成されたデータ適応雑音エネルギーしきい値を
用いて実行される。この検査は、周波数領域テストテン
プレートの３つの非ピーク値の合計を作り、この合計と
計算によるしきい値とを比較する。もしも、合計がこの
しきい値を超えている場合には、いま対象となっている
デイジットは拒否される。

もしもテストテンプレートが上述のテストに合格して
いると、ブロック38は、周波数対を形成するDTMFデイジ
ットが受信されたことを有効なものとして確定する。ブ
ロック38の出力は、検出した周波数対に対応して復号さ
れたBCD値をブロック80で発生させる。このBCD値は出入
ポート83に出力される。

時間・周波数パターン認識ブロック38は、通路78、82
経由でデイジット間隙復号器84に接続される。このブロ
ック38は、音声周波数対デイジットのエネルギーが十分
に低い所まで、代表的な値としては初期音声周波数減衰
の６ミリ秒以内に落ち込んでいることを検査するように
作動する。この段階で、図示の実施例では、復号器84が
40ミリ秒のデイジット間々隔を就成すべく、34ミリ秒の
能動的な時間遅延を開始する。そのデイジット間々隔を
検出した時点で、ブロック84は通路86経由で初期化器88
に信号送出して、次のDTMF受信周期を再初期化する。

タイミング制御 ８サンプルの期間中にエネルギーが全く検出されない
場合には、回線解放条件が確認されて、システムは初期
状態にもどる。もしもエネルギーが検出されると、40ミ
リ秒のプログラムで作られたタイマーが走り始める。チ
ップ154上に構成されたエネルギー検出器と周波数検出
器は、40ミリ秒期間中に情報を蓄積する。１つの音声周
波数がこの期間の終端時点で検出されるかも知れない
し、また、その音声周波数が、40ミリ秒よりもずっと長
く続くのであれば、追跡処理しなければならない。40ミ
リ秒より長く継続する音声周波数は、複数キー押鍵の検
出という結果をもたらすであろうから、多重DTMF復号処
理を行わせるべきではない。さらにプログラムでのタイ
ミング制御は、最短で40ミリ秒継続の音声周波数の間に
デイジット間休止すなわち間隙の存在を確実なものとす
る。

第５図は、所定のしきい値の上（と下）の信号を計数
する方法を示している。入力端子12に受信された入力信
号は上下両方のピーク値をもつ。それ故、HY、HY1〜HY
4、LY、それとLY1〜LY4は正または負の値をとる。デー
タ適応しきい値発生器68によって供給されるしきい値デ
ータは、第５図中符号150で示される正側限界を決定
し、さらに符号152で示された鏡像的領域に負側限界を
決定する。この正負限界間の点は、検出器／テンプレー
ト発生器30、34、52、56では考慮されていない。

ソフトウエアの実行 DTMF受信装置の大部分の機能は、適当なプログラムの
乗ったチップTMS32010により実現される。好適なソース
コードのリストは、以下では小見出しによるプログラム
区分の記述で始まるように作られている。

以下のプログラム部は、プログラムで用いられる変数
を初期値化し、TMS32010チップのRAMを用意するのに用
いられる。

データRAMの配置図 システム初期化ベクトル DTMFデイジット復号表 システムデータRAMと定数の初期化。

システムの16進デイジット表示の初期化。

DTMFフラグと計数器の初期化。

適応エネルギーフレームの初期化。

適応しきい値の初期化。

データRAMの配置図 この部分はTMS32010のDATA RAMの中に、各モジュール
内で使用されたシステム変数やラベル付きの定数のすべ
てに供する領域を確保する。

システム初期化表 この部分は、システム初期化の際にDATA RAM配置図の
中に初期値用に確保された場所に蓄えるべき初期値表で
ある。

DTMFデイジット復号表 この表は、復号されたDTMFにデイジット値を割当てる
のに指標となる値の表である。

システム初期化 コードのこの部分は、プログラムメモリ内のシステム
初期化表中の値をデータRAMの配置図で宣言されている
データメモリ領域に転送する。

しきい値初期化 この部分は適応しきい値とエネルギーフレームを初期
化する。

CODEC入力BIOWAITループ このプログラムはコーデックからの入力サンプルを待
つ。他のどのサンプルも捨てられることが注目される。
この方法によりDTMFシステムの処理速度に関し、コーデ
ックが8KHzで走っていても実質4KHzとなる。

DTMF音声周波数検出とそれに併なう処理 この部分は一群のDTMF復号ルーチンを包含し、いろい
ろな機能を行う11個の小群からできている。この小群の
それぞれについて以下に述べる。

高周波群／低周波群帯域通過濾波器の呼出 この小群は帯域通過濾波器サブルーチン（後述）を呼
出し、第１図では、濾波器14、16で表されている。

入力信号エネルギーの追跡 この機能は第１図の濾波器14、16に表されるものに似
ている。この部分は、入力信号エネルギーの追跡で、濾
波器出力は後の使用のために格納されている。

入力信号振幅／ピーク値情報の追跡 この小群は、第１図の検出器22、48、60で表わされ、
変数ADJLとADJHのそれぞれにおいて音声低周波群ピーク
値と音声高周波群ピーク値を格納しておく。このピーク
値はデータ適応しきい値の計算に用いられる。

最初の40ミリ秒間に対するフレームエネルギーの処理 この小群は、検出器／発生器30、52に対応し、40ミリ
秒期間を作り上げる４個の10ミリ秒フレームを検査す
る。各フレーム内のエネルギーは、音声低周波群につい
てはELY1〜ELY4の領域に、また音声高周波群については
EHY1〜EHY4の領域にそれぞれ蓄えられる。

ツイストテスト この小群は、第１図のブロック60内に内蔵されてお
り、２つのピーク値を比較して、それらの差（ツイス
ト）が設定された最大値以下であることを確かめる。必
要とするならば、このツイストテストは他のツイストの
限界についての検査に変更することもできる。もしもこ
のツイストしきい値が超過されているときは、音声周波
数は無効と判定され、適当なフラグが立てられる。

最小入力信号レベルの検査 この小群は、第１図のブロック24、44で表わされ、そ
こではピーク値が任意の値に設定しうる固定最低レベル
MINTHRと比較される。以後のプログラムでは、MINTHRは
−25dBに設定してある。

音声周波数に対するデータ適応しきい値の計算 この小群は、第１図のブロック30、34、52、56で表わ
される。この小群は、変動信号に対する回線条件や変化
する信号強度に応じられるよう適応しきい値技法を用い
ている。このしきい値は、多くのサンプルについての最
高レベルを監視した後、最新のものに更新される。しき
い値の１つはブロック30、52（第１図）への８次系の結
果である入力に用いられ、他の２つのしき値はブロック
34、56への周波数ブロックの結果である入力に用いられ
る。検出処理におけるこの点での乗数定数THRADJを用い
て計算された適応しきい値は、まずは音声低周波群と音
声高周波群における音声周波の存在を決定するのに用い
られる。ついで、他の適応しきい値が対応する周波数カ
ウンタを新しい値に変えることによって、２次系周波数
ブロックからの出力の類別けに用いられる。

DTMF送信終了の検査 この小群は、第１図のブロック84で表される。受信さ
れた有効DTMF文字と文字との間には、最小40ミリ秒のデ
イジット間休止が必要である。この期間では、DTMF受信
装置は音声周波を復号しない。この要求を満足するに
は、有効復号処理１回ごとに必要時間だけDTMF処理を単
純に中止してしまうのも１つの方法として許され、また
続いて入力信号の処理を行い、DTMF送信のないデイジッ
ト間休止のあることを確かめるのも１つの方法として許
される。

しきい値DTMF周波数ブロックの出力 この小群は、第１図のブロック38に含まれている。も
しも音声周波が40ミリ秒の最小期間存在しておれば、ど
の音声周波数が存在しているのかを決定すべく周波数カ
ウンタのそれぞれの内容をプログラムによって検査す
る。THRHLは音声周波が存在しているときの最小計数値
であり、初期値は60である。しきい値LOLIMは低周波群
についての最大溢出値であり、初期値はゼロである。し
きい値HILIMは高周波群の最大溢出値であり、同様にゼ
ロに初期値化される。最大溢出計数値は、真のDTMF音声
周波が低周波群と高周波群に対する最大許容サイドロー
ブ曲線値を超えていないことを確かめるために用いられ
る。話声や電話線からのDTMFでない他の信号では、これ
らの値は超えられてしまう。これらの計数の現在値を変
更して、使用者はDTMF受信装置の周波数受入基準を簡単
に緩和したり強化したりすることができる。

DTMFデイジット復号器 この機能単位は第１図のブロック38に内蔵されてお
り、DTMF信号を復号し、該信号の存在を検査する。この
機能単位内の小群のそれぞれについては以下に論ずる。

低周波音声周波の復号 適応プロフィル検査は４つの音声低周波群周波数ブロ
ックについて行なわれる。この適応検査は、40ミリ秒DT
MF伝送の最初の３フレームに貯えられているエネルギー
に基づいている。このテストは、これらのフレームが参
照フレームと比較してあまりにも大きい変化があったか
どうか見るためにこれらのフレームのエネルギーを比較
する。もしもあまりにも大きい変化があると、周波数ブ
ロックは現在いかなるDTMFエネルギーも持っていないと
して拒否される。

低周波群の適応雑音フロア／エネルギーの計算 この適応雑音フロアは音声周波計数TESTLにもづいて
計算される。

低周波群で単一音声しか存在しないかどうかの検査 DTMF音声周波数の最低条件を満足する各群においてた
だ１つの周波数計数器しか存在していないときは、対応
する16進デイジットがTMS32010の出力データバス168
（第６図）に出力される。

低周波適応雑音エネルギーの検査 ４つの周波数ブロックのすべてにおいて、エネルギー
があまりにも多いときは、信号は拒否されDTMF音声周波
は全く認識されない。

高周波音声周波復号、高周波音声周波数群に対する適応
雑音フロア／エネルギーの計算、高周波音声周波数群に
対するただ１つの音声周波の存在の検査 この小機能単位は、変数の名称を適当に変えることに
よって、直前に記述した低周波小機能単位に対応させれ
ば同一である。

Ｈデイジットサブルーチン（16進表で復号した16進デイ
ジットをさがす） このサブルーチンは、表から復号された16進デイジッ
トを引出すための表を用いる。

JB編集サブルーチン（復号16進デイジットの出力） このサブルーチンは16進デイジットの表示器に出力す
る。

サブルーチンHILOW（低周波グループ／高周波グループ
帯域通過濾波器） このサブルーチンは、第１図のブロック14、16に対応
し、低周波群と高周波群に対する帯域通過濾波器を持
つ。この濾波器の中間端子は２次系出力を備えており、
８次系出力もこのサブルーチンから得られる。

サブルーチンコーディック（コーデック入力ルーチン） このサブルーチンはコーデックをPCMデータ中から読
みとり、コーディック−直線関係変換表を用いて対数−
直線変換の働きをし、13ビット使用で２の補数変換を伴
う。

＜参考資料としてのソースコード＞ 上記「ソフトウェアの実行」として説明済みのプログ
ラム、典型的には、チップTMS32010に乗せられて、DTMF
受信装置の主要部を実現するプログラムに関し、そのソ
ースコードのリストを参考資料として、本願明細書の添
付資料の末尾（添付図面の後部）に添付する。

＜その他の開示事項＞ 1.（ａ）入力信号の受信に応答して、複数の予め設定さ
れた各サンプリング期間中に１つの一時的なエネルギー
信号と複数のスペクトルエネルギー信号とを発生するた
めのデイジタルフィルターと、 （ｂ）一時的エネルギー信号を受信し、この受信に応
答して、時間領域テストテンプレートを発生させるよう
に作動する時間領域テストテンプレート発生器と、 （ｃ）スペクトルエネルギー信号を受信し、この受信
に応答して、周波数領域テストテンプレートを発生させ
るように作動する周波数領域テストテンプレート発生器
と、 （ｄ）時間領域テストテンプレート発生器と周波数領
域テストテンプレート発生器とに接続され、少なくとも
１つの時間領域テストテンプレートを時間領域参照テン
プレートと比較し、さらに少なくとも１つの周波数領域
テストテンプレートを周波数領域参照テンプレートと比
較して、上記テンプレートどうしの所定の一致に基づい
て、パターンの認識を表示するパターン認識手段と を有し、入力信号中のパターンを認識することを特徴と
するタッチトーン受信装置。

2.事前設定周波数に中心音声周波数を合せた発振子を多
重にした音声周波発信機の複数のそれぞれの発振機を認
識する装置で、つぎのものから成る。

複数の周波数ブロックを持つ１つのデイジタル帯域濾
波器で、各ブロックは該事前設定周波数の１つに接近し
た入力信号の周波数を好んで発信するための伝達関数を
内蔵しており、各周波数ブロックは複数の濾波器サンプ
リング期間のそれぞれに対して１つのスペクトルエネル
ギー信号を蓄積し、また該サンプリング期間のそれぞれ
の間に該好んで送信された周波数の関数として１つの一
時的エネルギー信号を導き出す。

該一時的エネルギー信号を受信し、またこの受信に応
じて時分野テスト規範を発生するための該濾波器に結合
された１つの時分野テスト規範発生器。

該スペクトルエネルギー信号を受信し、またこの受信
に応じて周波数分野テスト規範を発生するための該濾波
器に結合された１つの周波数分野テスト規範、および 少なくとも１つの周波数分野参照規範と少くとも１つ
の周波数分野テスト規範を比較するためと、少くとも１
つの時分野参照規範と該時分野テスト規範を比較するた
めの、該規範発生器に結合する１つの分析器で、該分析
器は該規範の事前設定整合に際して事前設定多重周波数
周波を表明する。

3.第２項の装置において、少くとも１つの該伝達関数が
二次形である。

4.第３項の装置において、少くとも１つの該伝達関数が
つぎの形である。

ここで、ａは対応する周波数ブロックの帯域幅の半分
であり、ｂは、対応する事前設定周波数であり、Ｔは各
サンプリング期間の長さであり、そしてe^-aTは各複素数
極対の極半径である。

5.第３項の装置において、少くとも１つの該伝達関数が
つぎの形である。

ここでａは対応する周波数ブロックの帯域幅の半分で
あり、ｂは対応する事前設定周波数であり、Ｔは各サン
プリング期間の長さであり、そしてe^-aTは各複素数極対
の極半径である。

6.第２項の装置はさらに複数の第２の周波数ブロックを
持つ１つの第２デイジタル帯域濾波器から成り各周波数
ブロックは第２の予じめ設定した周波数群の１つに接近
した該入力信号の第２の周波数を好んで送信するための
伝達関数を備えており、各第２周波数ブロックは該サン
プリング期間中に対応する第２のスペクトラムエネルギ
ー信号を貯え、該第２濾波器は該好んで送信される第２
周波数の関数として１つの第２の一時的エネルギー信号
を導き出す。

該第２の一時的エネルギー信号の受信に応じて１つの
第２時分野テスト規範を発生するための該第２帯域濾波
器に結合する１つの第２の時分野テスト規範発生器。

該第２スペクトラムエネルギー信号に応じて１つの第
２の周波数分野テスト規範を発生するための該第２の帯
域濾波器に結合する、１つの第２周波数分野テスト規範
発生器、および、 該帯域濾波器からの１つの音声周波数と該第２帯域濾
波器からの１つの音声周波数を認識するための該第１お
よび第２規範に結合する該分析器。

7.第６項の装置において、該装置は双音声周波多重周波
数信号を認識するように適応し、該第１帯域濾波器は４
つの標準低周波群内に事前設定周波数のそれぞれに接近
した周波数を好んで送信するための４つの周波数ブロッ
クを持ち、該第２帯域濾波器は４つの標準高周波音声周
波数群内に事前設定周波数のそれぞれを好んで送信する
ための４つの周波数ブロックを持ち、該事前設定周波数
の１つの有効な双音声周波の組を認識するのに動作する
該分析器。

8.第２項の装置において、該時分野テスト規範発生器
が、複数の該サンプリング期間を構成する期間が複数あ
って、そのそれぞれの時間内に該一時エネルギー信号を
蓄積するための１つの蓄積器から成る。

9.第８項の装置において、該分析器は、該時分野テスト
規範から該時分野参照規範と事前設定許容デイジタル帯
域濾波器応答から複数の既知参照比を発生することに役
立つが、該比は、該事前設定応答の直前期間における蓄
積されたエネルギーに対する該事前設定応答の１つの期
間の間に蓄えられたエネルギーの第一の比と、該１期間
に続く１つの期間の間の蓄積エネルギーに対する、該１
期間の蓄積エネルギーの第２の比を含んでいる。

10.第８項の装置において、さらに該濾波器から送出さ
れ選択された複数の一時エネルギーサンプルの１つから
最高一時エネルギー値の１つを選ぶのに動作するデータ
適応しきい値発生器も含んでいて、該しきい値発生器は
該最高エネルギー値の関数として一時的エネルギーしき
い値を決定し、該しきい値を該時分野テスト規範発生器
へ通信するのに、役立つ。

11.第２項の装置であって、該周波数分野テスト規範発
生器は、スペクトラムエネルギー信号がスペクトラムエ
ネルギー信号しきい値の少くとも１つを超えた回数の計
数に際して動作する複数の計数器も含んでいて、この計
数器のそれぞれは各周波数ブロックの計数の合計を蓄え
るのに動作する。

12.第11項の装置において、該濾波器から発信された複
数の該一時的エネルギー標本から選ばれた最高一時的エ
ネルギー値の関数として少くとも１つのスペクトラムエ
ネルギー信号を発生するための１つのデータ適応しきい
値発生器をも含んでいて、該しきい値発生器は該スペク
トルエネルギー信号しきい値をそこへ送出するための該
周波数分野テスト規範発生器に接続されている。

13.第２項の装置において、該分析器は、該周波数分野
テスト規範との比較のための周波数分野参照規範を発生
する目的の１つの参照規範発生器を含んでいる。

14.第２項の装置において、該分析器は、時分野テスト
規範の比較のための複数の事前プログラムされた許容時
分野参照比を蓄える目的の１つの参照規範蓄積器をも含
んでいる。

15.第２項の装置において、該分析器は、もし周波数ブ
ロックの複数のそれぞれについて計数が許容計算値以上
となると、受信した時分野および周波数分野テスト規範
の一組を拒否すべく動作する１つの音声周波数純粋度検
査器を含む。

16.第15項の装置において、該分析器がさらに、最高値
周波数ブロックではない周波数ブロックに存在する計数
値を合計し、もし該合計がある許容計算しきい値を超え
ていると該入力信号を拒否するべく動作する１つの雑音
エネルギー検査器を含んでいる。

17.第２項の装置において、最高蓄積スペクトラムエネ
ルギー信号の関数として周波数分野雑音階層を発生する
１つのデータ適応雑音階層発生器を含み、該分析器は、
もし該スペクトルエネルギー信号の１つ以上が該雑音階
層を超えると該テスト規範を拒絶する動作をする。

18.1つの双音声周波多重周波数（DTMF）受信機はつぎの
ものからなる。

１つの低周波数群デイジタル帯域濾波器と１つの高周
波群デイジタル帯域濾波器で、各デイジタル帯域濾波器
には複数の周波数ブロックがあり、各ブロックは標準DT
MF音声周波数に対応し、各周波数ブロックは、標準周波
数のそれぞれに近い入力信号から好んでいくつかの周波
数を送信するための１つの循環形２次伝達関数を持って
おり、各周波数ブロックは、複数のサンプリング期間の
それぞれの間に該好んで送信される周波数から対応する
スペクトルエネルギー信号と一時的エネルギー信号を蓄
積する。

１つの低周波音声周波数群時分野テスト規範発生器と
１つの高周波音声周波数群時分野テスト規範発生器で、
各時分野テスト規範発生器は、複数該サンプリング期間
のそれぞれの間に対応する一時的エネルギー信号を受信
し、かつその受信に応じて時分野テスト規範を発生する
ための、対応帯域濾波器に接続されている。

１つの低周波音声周波数群周波数分野テスト規範発生
器と１つの高周波音声周波数群周波数分野テスト規範発
生器で、複数の該サンプリング期間のそれぞれの間に該
対応スペクトラムエネルギー信号を受信し、、またその
受信に対応して１つの低周波音声周波数群周波数テスト
規範と１つの高周波音声周波数群周波数テスト規範を発
生するための該対応帯域濾波器に接続されている。

１つのデータ適応しきい値発生器で、複数のサンプリ
ング期間の間に該低周波音声周波数群一時エネルギー信
号と該高周波音声周波数群一時エネルギー信号を受信
し、また低周波音声周波数群最高エネルギー値と高周波
音声周波数群最高エネルギー値をそれから選択し、該高
周波音声周波数群最高エネルギー値は１つの高周波音声
周波数群周波数分野しきい値の発生に用いられ、該低周
波音声周波数群最高エネルギー値は１つの低周波音声周
波数群周波数分野しきい値の発生に用いられ、該最高エ
ネルギー値の小さい方が高周波濾波器用と低周波濾波器
用の１つの時分野しきい値を発生する。

該時分野テスト規範発生器のそれぞれは、複数の相隣
る期間のそれぞれの間に該一時的エネルギー信号を蓄積
するのに動作し、各期間は複数のサンプリング期間から
できており、該周波数分野テスト規範発生器のそれぞれ
は、該スペクトラムエネルギー信号が該周波数のそれぞ
れに対する対応周波数ブロックしきい値を超える時間の
回数を計数するのに動作し、そして 分析器で、該テスト規範と複数の時分野および周波数
分野参照規範との比較を行うための該時分野テスト規範
発生器と周波数分野テスト規範発生器とに接続され、該
分析器は低周波群用の対応参照規範に十分に整合した瞬
間に、また高周波群用の対応参照規範に十分に整合した
瞬間に、有効DTMF信号を示す。

19.第18項における双音声周波多重周波受信機において
さらにつきのものからなるもの。

１つの従属的サンプリング装置で、入力信号の１つの
DTMF成分の相対性を保つ間に該入力信号内の話声を意図
的に平滑化することを目的とし、該従属的サンプリング
装置の出力はこヽで従属的サンプリングされた入力信号
を送信するための該帯域濾波器に接続されている。

20.1つの入力信号におけるパターンの認識方法の１つ
で、つぎのいくつかの段階からなる。入力信号の受信に
応じて複数のサンプリング期間のそれぞれに対する一つ
の一時的エネルギー信号と複数のスペクトラムエネルギ
ー信号を発生し、 複数の一時的エネルギー信号に応じた１つの時分野テ
スト規範を発生し、 複数のスペクトラムエネルギー信号に応じて１つの周
波数分野テスト規範を発生し、 時分野テスト規範と少くとも１つの時分野参照規範と
を比較し、 周波数分野テスト規範と少くとも１つの周波数分野参
照規範とを比較し、そして テスト規範とそれぞれの参照規範の間の事前設定整合
度をもとにパターンを認識する。

21.双音声周波多重周波数信号を検出する方法で、つぎ
のいくつかの段階からなる。

複数の事前選択周波数のそれぞれに近接したスペクト
ラム成分を好んで送信する入力信号を濾波し、 全該送信スペクトラム成分の関数として複数のサンプ
リング期間のそれぞれに対して複数の一時的ネルギー信
号を発生し、 該サンプリング期間のそれぞれについて構成する。ス
ペクトラム成分のそれぞれからは１つを発生する、複数
のスペクトラムブロックエネルギ信号を発生し、 該一時的エネルギー信号に応じて時分野テスト規範を
発生し、該規範は複数の該サンプリング期間を範囲と
し、 該スペクトラムエネルギー信号に応じて周波数分野テ
スト規範を発生し、該周波数分野規範は複数の該サンプ
リング期間を範囲とし、そして 該テスト規範に応じて有効双音声周波多重周波数信号
の存否を認識する。

22.第21項の方法において、入力信号を濾波する該段階
は、複数の周波数ブロックのそれぞれに入力信号を並列
に送るようにもなっており、そして各ブロックでは、循
環２次伝達関数にもとずく入力信号の濾波を行う。

23.第22項の方法において、入力信号を濾波する該段階
はつぎの形の伝達関数を該周波数ブロックのそれぞれに
対する入力信号に与えるようおになっている。

ここでａはそれぞれの周波数ブロックの通過帯域巾の
半分、ｂは各周波数ブロックの中心周波数、Ｔは各サン
プリング周期の長さ、そしてe^-aTは各複素極対の極半径
である。

24.第21項の方法において、さらに帯域通過濾波器ごと
の４つの事前設定周波数のそれぞれぴたりあるいは近い
周波数成分を選択的に濾波する低周波帯域濾波器と高周
波帯域濾波器のそれぞれへ入力信号を入力する段階から
成る。

25.第21項の方法において、さらに時分野テスト規範を
発生すべき期間のそれぞれに対する一時的ネルギー信号
を蓄積する段階から成る。

26.第25項の方法において、さらにつぎのものを基台と
する時分野テスト規範の少くとも１つを発生する段階か
らなる。

事前設定許容過渡帯域濾波器応答を表す時分野規範の
構成要素の既知要素間比の一組と、該時分野テスト規
範。

27.第21項の方法において、周波数分野テスト規範を発
生する該段階が、スペクトラム成分のそれぞれに対して
計数値を発生すべき各グループに対する計算しきい値を
超える回数を計数することから成る。

28.第27項の方法において、さらに複数のサンプリング
期間にわたり該一時的エネルギー信号の最高値の関数と
して各群のしきい値を発生させる段階から成る。

29.第27項の方法において、さらに複数のサンプリング
期間にわたりテスト規範のそれぞれにおいて、最大計数
の関数として複数の周波数分野参照規範を発生する段階
から成る。

30.第21項の方法において、さらに、もし許容計算計数
が１つ以上の周波数分野テスト規範ごとのスペクトラム
成分ブロックに対して超えているときはその時分野およ
び周波数分野テスト規範を拒絶する段階から成る。

31.第21項の方法において、時分野テスト規範を発生す
る該段階はさらに、複数のサンプリング期間を含む各期
間の複数の相隣る期間のそれぞれにおいて一時的エネル
ギー信号を蓄積する段階から成る。

32.第31項の方法において、さらに、一時的エネルギー
信号が計算されたデータ適応しきい値以下に下ってしま
った時にはデイジット間休止を検出する段階から成る。

33.第31項の方法において、さらにつぎの段階から成
る。

許容過渡帯域通過濾波器応答に対応する時分野規範の
構成要素から事前設定された複数の構成要素間参照比を
蓄え、 該蓄積参照比と該時分野テスト規範の１つを基台とし
た１つの時分野参照規範を発生し、そして 有効双音声周波多重周波数信号の１つが存在するかど
うかを決定するにあたり、その時分野参照規範とその時
分野テスト規範を比較する。

DTMF受信機 本関連の要旨 DTMF受信機（10）は、複数の多重周波音声周波数のそ
れぞれを認識するが、音声周波発信周波数の中心周波数
のそれぞれは事前設定された標準周波数である。２つの
デイジタル帯域通過濾波器のそれぞれは、４つの周波数
ブロックをもっていて、各周波数ブロックは標準周波数
に近い周波数を好んで送信するために２次循環伝達関数
に従って動作する。各周波数ブロックは複数のサンプリ
ング期間のそれぞれの間に入力信号からの対応するスペ
クトラム信号を蓄積する。帯域濾波器（14、16）のそれ
ぞれに対して、時分野テスト規範発生器（30）と周波数
分野テスト規範発生器（34）が時分野と周波数分野のテ
スト規範を発生するために具備されている。これらのテ
スト規範は分析器（38）に入力されるが、そこではその
規範がデータ適応周波数分野と時分野参照規範に対応し
て比較される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による１チャンネルのDTMF受信装置の
機能的ブロック図である。 第２図は、第１図に示された８次帯域通過濾波器対の片
方についての信号通路の模式図である。 第３図は、第２図に示された周波数ブロックについての
４個の２次伝達関数のうちの１つに関する信号通路の模
式図である。 第４図は、第２図に示された４個の２次伝達関数のうち
の１つについての代替となる具体例である。 第５図は、本発明の信号中心部除去しきい値の概念を示
すところの時間についての信号強度を例示するグラフで
ある。 第６図は、本発明のありうる一実施例の構成を示す電気
的ブロック図である。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の所定のトーンの特定の組合せが人力
   信号中に含まれる時、前記組合せを認識する装置であっ
   て、 前記入力信号に応答して、前記入力信号を、各周波数帯
   域が前記複数の所定のトーンの１つに対応し、各々が対
   応する周波数帯域での前記人力信号の相対的強度を表
   す、複数の周波数ブロックの出力信号にフィルタリング
   し、前記周波数ブロックの出力信号の低いトーンのグル
   ープの関数として導出される低いトーンの強度信号と、
   前記周波数ブロックの出力信号の高いトーンのグループ
   の関数として導出される高いトーンの強度信号を生成す
   るディジタルフィルターと、 一連の時間間隔において、前記低いトーンと高いトーン
   の強度信号を、各々低いトーンと高いトーンの蓄積値と
   して蓄積する時間領域テストパターン発生器と、 各々が、前記周波数ブロックの出力信号の対応する信号
   が所定の時間間隔において対応するしきい値を越える回
   数に対応する、複数の計数値を発生する周波数領域テス
   トパターン発生器と、 前記テストパターン発生器に接続され、少なくとも１つ
   の時間領域基準パターンと前記低いトーンと高いトーン
   の蓄積値のシーケンスを比較し、少なくとも１つの周波
   数領域基準パターンと前記複数の計数値を比較し前記人
   力信号中のトーンの組合せを決定するパターン認識手段
   と、 を具備する前記装置。
2. 【請求項２】複数の所定のトーンの特定の組合せが人力
   信号中に含まれる時、前記組合せを認識する方法であっ
   て、 前記入力信号に応答して、前記入力信号を、各周波数帯
   域が前記複数の所定のトーンの１つに対応し、各々が対
   応する周波数帯域における前記人力信号の相対的強度を
   表す複数の周波数ブロックの出力信号にフィルタリング
   するステップと、 前記周波数ブロックの出力信号の低いトーンのグループ
   の関数として導出される低いトーンの強度信号を生成す
   るステップと、 前記周波数ブロックの出力信号の高いトーンのグループ
   の関数として導出される高いトーンの強度信号を生成す
   るステップと、 一連の時間間隔において、前記低いトーンと高いトーン
   の強度信号を、各々低いトーンと高いトーンの蓄積値と
   して蓄積するステップと、 各々が、前記周波数ブロックの出力信号に対応する信号
   が所定の時間間隔において対応するしきい値を越える回
   数に対応する、複数の計数値を生成するステップと、 前記低いトーンと高いトーンの蓄積値のシーケンスと少
   なくとも１つの時間領域基準パターンを比較するステッ
   プと、 前記複数の計数値と少なくとも１つの周波数領域基準パ
   ターンを比較するステップと、 比較ステップの結果の一致の程度に基づいて、複数の所
   定のトーンの前記組合せを認識するステップと、 を具備する前記方法。