JPS63500767A - 電話通信回線容量エキスパンダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の名称〕 電話通信回線容量エキスノξンダ 〔技術分野〕 本発明は傾斜通信回線等上で情報を送受するだめの通信システムに関する。特に 、本発明は、同一の電話通信回線もしくは類似の音声縁の回路における２つ以上 の音声による通話の同時送信を可能にする回線容量を拡張する装置に関する。

〔従来技術〕

本発明は、国際公開番号第ＷＯ３４７０４９８９号の元に１９８４年１２月四日 発行された特許協力条約出願第ＰＣＴ／ＵＳ８４１００８４８号および国際公開 番号第ＷＯ３５１００９４４号の元に１９８５年２月Ｕ日発行された特許協力条 約出願筒ＰＣＴ／ＵＳ８４１０４９８９号に開示された如き音声信号処理法に関 する改善である。

前記第１の特許出願は、アナログ音声信号の交番ピッチ周期の取捨まだは重複を 行なうための装置を開示している。

ピーク検出器は、アナログ音声信号における音声パルスの識別に用いられる。音 声パルスの周期性は、アナログ音声信号の連続サンプルを格納するマイクロプロ セッサで処理されるシステムにおける飛越し間隔を決定するだめ用いられる。こ の方法および装置を用いることにより、通話信号の圧縮態を生じるため交番ピッ チ周期を選択することができる。同様に１通話信号は５項次の通話間隔即ち受信 音声の中断を重複させるため飛越しロジックを用いることにより拡張することが できる。

前掲の第２の特許は、２つの通話信号を同じ電話回線上に送出することかできる ように、圧縮されたアナログ通話信号および関連する通信信号をスタツークする 方法を開示している。

前記特許の図面、特に第３図および第４図に示されるように、スタッキングは、 ２つのアナログ音声信号の一方を４５５　ＫＨｚの搬送波で変調し１次いでこれ を送出に先立ち４５１．８ＫＨｚの搬送波で復調することにより中間周波数手法 により達成される。同様なプロセスは電話回線の受信端末において用いられ、そ の後信号が通常の音声周波数処理のため拡張される。

〔発明の概要〕

本領は、前掲の発明の動作および性能を大幅に強化するマイクロプロセッサに基 く主要を用いるこれら発明に対する種々の改善を行なうものである。音声パルス を検出する電子的なピーク検出器により通話間隔の周期性を測定する試みること の他に、本願は通話の圧縮および伸張の目的のだめのピッチ周期を正確に検出す るノアトウエアに基く自動補正方式を考案するものである。本願は更に、圧縮の ためピッチ周期を組合せる時、および伸張のためにピッチ周期を重複させる時、 全周期の接続を行なうソフトウェア手法を用いている。従って、伸張のため送出 されかつ再生される時、通話は全周期接続より少ない接続を用いる各方法におい て生じる無秩序状態を生じることなくピッチ周期間で円滑に流れる。

また、２つ以上の通話信号のスタッキングは、従来技術により示唆される如き中 間周波数の代りに可聴周波数におけるスタッキングにより、実質的に少いコスト で達成される。その結果、中間周波数レンジにおいて必要とされる更に高価な要 件および手法によらず、音声フィルタおよび音声手法を用いることができる。

本発明によれば、２つ以上の同時の音声呼出しが各専用電話回＠において行なう ことができる。その結果は１回線容量の増大即ち電話回線のコストの低下となる 。本装置は現存する専用電話回扉で作動し、小さな中継グループおよび短距離の 専用回線においてコスト効率がよい。

今日では、米国における専用回線の半分以上が１０以下のグループおよび１００ マイル（約１６軸）の距離に含まれる。このため、本発明は、１つ以上の専用回 線および比較的短い距離を要求する用途においてコスト効率がよい。必要に応じ て、将来容量が足りなくなる回線において容量を増やすことができる。本発明は その多用性の故に、末端回線、分岐施設に対する小グループの幹線、あるいはＦ 　Ｘ１０　Ｐ　Ｘ用途に適するものである。

２つの同時の通話が１つのアナログ専用回線の帯域中を共用するだめ、専用回線 の音声回路に対する月当りの賃貸料即ちリース料金は低下する。専用回春の容量 の増加は、加入電話単位の接続回線、自動呼出し回路、国際通話交換局（ＦＸ） 回線を含み、所有者が余剰の専用回線容量を転売することができる。

装置がコンパクトであるため、机上装置として使用することも、また標準的な吊 掛はラックに吊下げることもできる。

発信側および受信側の両方の接続によりＥおよびＭ　ＩＪ　−）’呼出しを維持 する。

独特な通話プロセスにより着信する通常の帯域中のアナログ通話信号を受けて処 理されたアナログ信号を送出するが、これは元の通話の帯域中の略々半分しか占 めないにも拘らず、遠隔地点における受信装置が元のアナログ通話信号を僅かな 劣化で再生するため必要な情報を保持している。ディジタル通話プロセッサが通 話を分析して、人間の通話にしばしば固有の反復パターンを除去する。各チャネ ル毎に結果として得られる通話の再生は、アナログ回線の帯域中の半分を用いて 送出される。受信側では、受取られた通話信号がその元の形態に合成されて２つ り、上の標準的な３　ＫＨｚのアナログ電話回線と接続される時に逆のプロセス が生じる。

〔図面の簡単な説明〕 第」図は、専用回線伸張器における信号の流ね、の基本的なブロック図。

第２図は、伸張／圧縮作動部のブロック図、笥３図は、第３ａ図と第３ｂ図の関 係を示し第３ａ図及び第３ｂ図は専用回線伸張器の基本ブロック図を示す、第４ 図は第４ａ図乃至第４Ｃ図からなり、第４ａ図における連続的な通話間隔のため の全接続アルゴリズムを生じ第４ｂ図に示される圧縮通話間隔の送信のための信 号を結果として生じる通話信号の概略を示し、第４Ｃ図は通話伸張に用いられる 接続アルゴリズムを示す図、 第５図は、二重トーン多重化周波数（ＤＴＭＦ）　検出器および再生器の政略図 でちる。

〔実施例〕

本発明は、複数の同時通話が単純なアナログ専用回線の帯域中を共用することを 許容して、専用回線の通話回路網に対する月当シのコストを低減する専用回線伸 張器１２に関する。説明を容易にするため、望ましい実施態様の記述では、単一 の専用回線における２つの通話を同時に送出するための発明について開示するこ とにする。当業者には、サンプリング周波数およびスタッキング周波数に対する 適当な修正により２つ以上の通話が送出のため同様に処理することができること が明らかであろう。

専用回線の容量の増加が有利である用途には、点間接続回線、自動信号式回路１ 国際電話交換（ＦＸ）回線および余剰専用回線容量の転売が含まれる。本発明に より達成される利益は、１つの専用回線上での同時通話の送信ができること、月 当りの専用回線コストの低減、および別の専用回線の取得に要する時間の短縮を 含む。本発明は、全ての既設のアナログ音声専用回路網において有効である。本 発明は、小さな幹線グループおよび短距離の専用回線においてコスト効率が優れ ている。本発明は。

回級毎に拡張可能な迅速かつ低兼な再構成に関するものでちる。

チャネル側および施設側の双方における本発明との接続はアナログ式４芯Ｅ型お よびＭ型接続であることが望ましい。チャネル側の選定は２芯ワイヤおよび４芯 ワイヤＳ　Ｆを含む。本発明は２ディジタル通話処理および時間分域同調スケー リングに基く多重化方式を使用する。

本発明を用いて着信するアナログ形態の通話１６．１８がディジタル形態に変換 される。独自の変侠プロセスが通常の帯域中の着信アナログ通話信号を取上げ、 処理されたアナログ信号を送出するが、このためには元の通話の帯域中の約半分 で済むにも拘らず、遠隔地における受信装置が僅かに中程度の劣化で元のアナロ グ通話信号を再生するのに必要な情報を保有する。ディジタル通話プロセッサ加 が通話を分析して、人間の通話においてしばしば固有な反復パターンを混成する 。次いで各チャネル毎に結果として得られる通話内容が、アナログ回線の帯域中 の半分を用いて送出される。遠隔端末即ち受信端末においては、受信した通話信 号がその元の形態に合成され、その結果得られる出力２６．２８が２つの標準的 な３　ＫＨ２のアナログ出力に対して接続されるため、逆のプロセスが生じる。

本発明の作用については、図面を参照して理解することができよう。

２つの・・ンドセットの各々からＰＢＸを介して入力１６．１８ｔ−受取る本発 明の信号の流れ、および２００乃至１５００Ｈｚのレンジにおける上側波帯を復 元するシフタ６４を示す基本的なブロック図が舅１図に示され、その結果得られ る信号が処理部４０により伸張され、この処理部が３．３ＫＨｚのサンプリング 速度でピンチ周期を検出し、全周期接続により一連の通話間隔を重複して元の４ ００乃至３０００Ｈｚのアナログ信号を合成するため６．６ＫＨｚのサンプリン グ速度で読取らねるデータを生じる。これらの両信号２６　、２８は、それらが 指向される各ノ・ンドセットの電話インター７エース６４　＋　６５に対して接 続される。音声周波数における変調を用いることにより、前掲の先行特許出願に 示された余分な復調要件を排除し、かつ装置のコストを低減する音響技術の使用 を可能にする。

第３図に示される如き本システムの全体的なブロック図においては、第１の電話 ハンドセットにおけるマイクロフォンから生じる専用回線の伸張器に対する３つ の入力に「ＴＲＡＮＳＭＩＴＡ」１６を付す。ｌ’−ＴＲＡＮＳＭＩＴＢＪ　１ ８は第２の電話ハンドセットから生じ、受信回線Ｉは電話回線から受取られる圧 縮形態の２つの同時通話が存在する。第３図の右側に示されるシステム出力は第 １の電話ハンドセットにおけるスピーカに対して接続される信号「ＲＥｃＥＩＶ Ｅ　ＡＪ　２６．２つの通話１’−ＴＲＡＮＳＭＩＴＡ」および「ＴＲＡＮＳＭ ＩＴ　ＢＪであるｒＴＲＡＮｓＭＩＴ　ＬＩＮＥＪ３３、および第２の電話ハン ドセットにおけるスピーカに対して接続される「ＲＥｃＥＩＶＥ　ＢＪ２８であ る。これらの６つの信号は各々帯域フィルタに通され、その後マルチプレクサ／ デマルチプレクサ（図示せず）で処理される。

第１図および第３図に示されるように、チャネルＡおよびチャネルＢの各ハンド セットからのアナログ音声信号は、単一の回線３３上でディジタル化され、圧縮 されて送出される。ＭおよびＥ　１７−　ト’信号化操作、他の制御および管理 信号、またはダイヤル操作のためのトーンＡ、Ｂ、Ｃおよびり、およびＤＴＭＦ ’信号がバイパスされ、第５図に関して示される如き検出兼再生回路７０により 個々に処理される。ＤＴＭＦダイヤル操作を行なう能力については第５図に関し て論述する。

第２図および第３図に示されるように、送出されるべき圧縮されない信号１６　 、１８は低域フィルタ７３を通ってアナログ／ディジタル変換回路７５に送られ 、ディジタル・サンプルが６．６　ＫＨｚのサンプリング速度で取出される。こ のディジタル値は、この値を格納するアナログ／ディジタル・データ・バッファ ７８に格納される。これらの値は汎用マイクロプロセッサ８０、例えばＭｏｔｏ ｒｏｌａ　社の６８０００．およびディジタル信号プロセッサ加、例えばＴｅｘ ａｓ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製造のＴＭＳ　３２０１０により処理される。

ＴＭＳ　３２０ディジタル信号プロセッサ２０Ｈ１以下に述べるピッチ周期を判 定するだめ自動補正を行ない、またピッチ周期を用いて受取ったデータを処理し かつ全周期接続を行なう。図面に示されるように、ＲＯＭチップ８３　、８５が ６８０００マイクロプロセツサのプログラムおよびＴＭＳ　３２０のプログラム 用として用いられる。別のＲＡＭメモリー８７が６８０００マイクロプロセツサ ８０により生成されるデータ用として用いられ、共用される二重ポート記憶装置 ９８がデータを共用するためＴＭＳ　３２０および６８０００に対して使用でき る。

システムによるアナログ／ディジタル操作は順次の近似アルゴリズム・レジスタ ・チップを使用する。アナログからディジタルへの各変換動作は、Ａ／Ｄバッフ ァ７８に格納されるディジタル値を生じるため多くの反復パスを必要とする。図 面中に個々に示されるが、ディジタル／アナログ回路７５　、７８は機能的には アナログ／ディジタル・システム匍、９３の一部であり、これら素子の各操作を 行なうだめの使用は相互の干渉を避けるため異なるクロック時間において行なわ れる。

ピッチの構出は、自動補正を行なうディジタル通話プロセッサ２０によって行な われる。このディジタル通話プロセッサは、あるサンプル長さまたはメモリーの 深さの１ブロツクの通話、例えば１４０サンプルｋ　要ｔＺ＞。

次いで各サンプルは、ある選択されたピッチ範囲内の１つおきのサンプルと相互 相関関係におかれて、最も良好な相関関係を自動的に決定し、従って通話間隔の ピンチを決定する。

これは下記の如く行なわれる。例えば２０乃至８０サンプルのあるピッチ範囲に 対しては、最初のサンプルが２１＠目のサンプルにより乗ぜられ、２番目がｎ番 目により５１、というようにω番目のサンプルが閏番目により乗ぜられる。これ らの積は加算されて格納される。次いで、最初のサンプルはｎ番目のサンプルに より乗ぜられ、２番目はｎ番目により１１、というように乗ぜられて、再び加算 され格納される。一連のサンプルは、最初のものが８１番目のサンプルにより乗 ぜられる２１、というようにω番目のサンプルが１４０番目のサンプルにより乗 ぜらねるまで処理され、積が加算されて格納される。

最も大きな和がサンプルされた音声間隔のピッチ周期を表わす。これは、相互相 関関係において最も密に整合される時、最も大きな負の方向の過渡的状態の積に 対して加えられる最も大きな正の方向の過渡的状態の積となる。

もし関のサンプルにおいてマツチングが生じるならば相関関係が確立され、１０ ０の通話サンプルがグイジタル通話プロセッサ加により混成されて閏のデータ値 を生じ、これは次いでディジタル／アナログ・バッファ９σに格納される。デー タの子分しか存在しないため、ディジタル／アナログ変換は送出のためデータを 圧縮する第２図に示される如＠　３．３　ＫＨｚの速度で生じ得る。ピンチ周期 のデータはこの時全周期接続の実施のため使用されるようにメモリーに格納され る。しかし、自動補正はディジタル通話プロセッサ加により継続し、別のブロッ クの通話が次の１４０サンプルに対する１０１番目のサンプルもしくは同様に選 択された処理用に選択されたデータ・ブロックで開始する。

ＴＭＳ　３２０ディジタル通話プロセッサ加も寸た全周期接続を行ない、送出の だめの一連の周期を圧縮する。

第４図に示されるように、自動補正により整合される如き２つのピッチ周期は各 々、各交互の通話周期の全終了値が自動補正ルーチンによシ検出される周期の終 了における値と対応するように混成される。

第４ａ図には、各々が６．６ＫＨ２の速度におけるサンプルされた通話の関サン プルを表わす３つの連続する通話間隔１０１゜１０２、１０３が示されている。

全周期接続は、通話間隔で重ねられる回線１０５．１０６により示される正比例 関係を用いて各通話間隔１０１，１０２の連続部分をとることにより行なわれる 。換言すれば、最初のデータ値は、最初の間隔の値Ｙ１の１００係となり、２番 目の間隔Ｙ２の０％とな９．２番目の間隔は最初の間隔１０１の大きさの９８％ および２番目の間隔１．０２の２チとなる。

最後の値は、最初の通話間隔１０１の０％および２香目の間隔１０２の値Ｙ３の １００チとなる。ディジタル／アナログ・バッファ９０に格納される如きその結 果得られるデータは、関のデータ・サンプルで、これは最初の通話間隔１０１の 初めから３番目の通話間隔１０３の初めまでの大きさから円滑に超越し、同じこ とが３．３ＫＨｚの速度で送出される各通話間隔についても妥当する。

従って、最初の再形成されたピッチ周期の終りと送出される次のピッチ周期の初 めとの間の完全な補正を得る。

通話間隔がピーク値で始寸って終る第４図の各グラフは、例示および説明のだめ のものであることを理解すべきである。相関関係は正確であり、サンプルされた 通話間隔のどこにピーク値が生じるかとは無関係に処理が正確に行なわれる。

ディジタル／アナログ・バッファ９０からのデータからの読出しは３．３　ＫＨ ｚの速度であり、従って情報の帯域中を１．５ＫＨ２の帯域中に圧縮し、この帯 域中が次いでフィルタ１１０を通って同時送信のための同じ電話回線上で周波数 が切上げられる２番目のチャネル情報と結ばれる。

チャネルＡの音声信号およびチャネルＢの音声信号が共に同時に回線上に送出す ることかできるように信号を圧縮するためこれら信号のディジタル処理の後、こ れら信号は２００Ｈ２乃至１．５ＫＥｚの範囲を占めるチャネルＡおよび１，８ 乃至３．１ＫＨｚの範囲を占めるチャネルＢとによりスタックされる。これらの 信号は、受信する回線の伸張器の受信回線に対してアナログ形態で送出される。

受信端末においては、圧縮される信号は分離されて４００Ｈｚ乃至３ＫＨｚまで 伸張され、それぞれ「ＲＥＣＥＥＩＶＥＡＪお、！−び［ＲＥｃＥＩＶＥ　ＢＪ 信−Ｆｉｆ生Ｕる。

第１図に関して論述した相違により、第３図の受信回路およびソフトウェアは送 信回路と関連して論述するものと略々同じように作動する。受信される各アナロ グ信号は３．３ＫＨ２の速度でサンプルされる。ディジタル通話プロセッサ加は 、自動補正を含むピッチを決定する。次いで、ピッチ周期を用いて６６ＫＨｚの 速度でサンプルされ変換することができる全周期接続による通話間隔の伸張のた めデータを再び生成する。これが、４００Ｈｚから３ＫＨｚの帯域中で通話を再 び生成する。

第４ｃ図は、伸張のため受取った信号の全周期接続のだめのアルゴリズムを示し ている。４つの間隔２０１〜２０４が示されている。２番目の間隔間乃至１００ サンプル即ち伸張のだめ必要なデータ値に伸張するだめ、最初の２つの間隔２０ １　、２０２からの１００のサンプルが１通話間隔２０１〜２０３に重ねられる 回線２０５゜２０６により示される正比例鴛係を用いて２番目の２つの間隔２０ ２、２０３からの１００サンプルで平均化される。同様に、次の１００の伸張さ れた通話サンプルが圧縮された通話間隔２０２゜２０３、２０４から得られる。

第９図は、ＭおよびＥリ−１’、制御信号およびＤＴＭＦ’検出兼再生回路７０ を示している。二重トーン多重周波数信号は、専用回線の伸張器１２により受信 されると、ＤＴＭＦ’受信器１３０を経て制＠ＲＯＭ　１３３と接続され、この ＲＯＭの出力は通常のＤＴＭＦ’周波数の９１％で作動されるＤＴＭＦ　ゼネレ ータ１３６に対して接続されている。このため１周波数を送信される上下限のい ずれかの帯域内になるように狭めることができる。換言すれば、１６４７Ｈｚの 上限トーンは１５００Ｈｚよυ低く下げられる。

回線の受信端末においては、２番目の専用回線伸張器１２が９０％のＤＴＭＦ　 ）−ンを受取ってこのトーンを１００％で再生する。

ＤＴＭＦ　ダイヤル操作の目的に加えて、制御トーンＡ、Ｂ、ＣおよびＤもまた トーン検出器および再生器を介して使用される。

ＡのトーンばＥおよびＭリ−１・゛、ＥリードおよびＭリードの初期接続手順の ため用いられる。Ｂ、ＣおよびＤのトーンは診断のため用いることができる。

種々のエコー側倒法もまた回線伸張器１２と共に用いるのに有利である。

本発明の特定の一実施態様について記述したが、当業者には種々の変更が可能で ありかつ本発明の目的の達成が依然として可能であることは明らかであろう。従 って、かかる全ての変更および修正は交尾の請求の範囲内に含まれるべきもので ある。

浄書（内容に変更なし） Ｆｉｇ、　４ｂ

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．電話回線のための回線伸張器において、アナログ音声入力を受取る装置と、 アナログ音声入力のピッチを決定する自動補正装置と、帯域巾が前記アナログ音 声信号の帯域巾より小さくなるように自動補正により決定されるピッチ周期に基 いてアナログ音声入力を圧縮する装置と、 圧縮された信号を送出する装置とを設けることを特徴とする回線伸張器。
2. ２．２番自のアナログ音声信号を受取る装置と、前記自動補正装置により決定さ れる如き前記２番目の音声信号のピッチ周期に基いて、前記２番目の音声信号を ２番目のアナログ音声信号の帝域巾より小さ左帯域巾を有するように圧縮する装 置と、 前記２番目の音声信号を前記第１の圧縮信号より高い周波数帝域までシフトする 可聴周波数シフト装置と、両方の圧縮音声信号を同じ電話回線上に同時に送出す る装置とを更に設けることを特徴とする請求の範囲第１項記載の回線伸張器。
3. ３．前記圧縮装置が、連続的な通話間隔を比例関係に接続する装置を含むことを 特徴とする請求の範囲第１項または第２項に記載の回線伸張器。
4. ４．前記電話回線の帯域巾の半分より小さい減少された周波数で二重トーン多重 周波数を送出する装置を更に設けることを特徴とする請求の範囲第１項または第 ２項に記載の回線伸張器。
5. ５．前記電話回線の帯域巾の半分より小さな周波数においてトーンＡ，Ｂ，Ｃお よびＤを送出する装置を更に設け、前記トーンの１つがＭおよびＥリードの信号 形成に用いられ、また該トーンの少なくとも１つの他のものが診断目的のため用 いられることを特徴とする請求の範囲第４項記載の回線伸張器。
6. ６．専用回線のための回線伸張器において、圧縮されたアナログ音声信号を受取 る装置と、該音声信号のピッチを決定する自動補正装置と、前記信号が通常の可 聴信号の帝域巾を有するように、自動補正により決定されるピッチに基いて前記 アナログ音声信号を伸張する装置とを設けることを特徴とする回線伸張器。
7. ７．２つ以上の圧縮されたアナログ音声信号を同じ電話回線上で受取る装置を設 けることを特徴とする請求の範囲第６項記載の回線伸張器。
8. ８．電話回線のための回線伸張器において、同じ電話回線上で少なくとも２つの 圧縮されたアナログ音声信号を受取る装置と、 該２つの圧縮された音声信号を分離するフィルタ装置と、前記第１の圧縮された 音声信号を通常の可聴周波数の帯域巾を有するように伸張する装置と、 前記第２の圧縮された音声信号の周波数をベースバンド周波数へシフトする可聴 周波数シフト装置と、前記第２の音声信号を通常の可聴周波数へ伸張する装置と 、前記電話回線を分離するため前記各音声信号を接続する装置とを設けることを 特徴とする電話回線のための回線伸張器。
9. ９．前記アナログ音声信号を伸張する前記装置が、連続する通話間隔を比例関係 に基いて接続する装置を含むことを特徴とする請求の範囲第６項、第７項または 第８項に記載の回線伸張器。
10. １０．前記の圧縮された音声信号の各々と関連する二重トーン多重周波数を受取 る装置を更に設け、各二重トーン多重周波数が前記電話回線の帝域巾の半分より 小さく、受取られた各二重トーン多重周波数の周波数を前記電話回線上で通常送 出される周波数まで増加させる装置を更に設けることを特徴とする請求の範囲第 ５項、第６項または第７項記載の回線伸張器。