特許 6761177 トーン検出装置およびトーン検出方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6761177

(24)【登録日】2020年9月8日

(45)【発行日】2020年9月23日

(54)【発明の名称】トーン検出装置およびトーン検出方法

(51)【国際特許分類】

   H04B 1/16 20060101AFI20200910BHJP

【ＦＩ】

   H04B1/16 Z

【請求項の数】14

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2016-230293(P2016-230293)

(22)【出願日】2016年11月28日

(65)【公開番号】特開2018-88590(P2018-88590A)

(43)【公開日】2018年6月7日

【審査請求日】2019年8月16日

(73)【特許権者】

【識別番号】000100746

【氏名又は名称】アイコム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100095407

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 満

(74)【代理人】

【識別番号】100131152

【弁理士】

【氏名又は名称】八島 耕司

(74)【代理人】

【識別番号】100174573

【弁理士】

【氏名又は名称】大坂 知美

(74)【代理人】

【識別番号】100173462

【弁理士】

【氏名又は名称】宮本 一浩

(72)【発明者】

【氏名】鶴田 和宜

【審査官】 佐藤 敬介

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−１９８６６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−１８３９５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−０５１５５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−３２４５１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０６７３１７４５（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 特開２００９−００５２１０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｂ １／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

トーン信号に割り当てられる複数の割当周波数のいずれかに、それぞれが対応付けられる複数の周波数帯域を用い、前記周波数帯域ごとに、該周波数帯域に含まれる入力信号の成分に応じた基準値を算出する基準値算出部と、
前記基準値算出部で算出された前記周波数帯域ごとの前記基準値の総和を算出する総和算出部と、
前記周波数帯域ごとの前記基準値の最大値を検出する最大値検出部と、
前記基準値の最大値が、前記基準値の総和から前記基準値の最大値をひいた差分に既定の演算を施した結果である比較値より大きい場合に、該最大値である前記基準値が算出された前記入力信号の成分を含む前記周波数帯域に対応付けられた前記割当周波数を、前記入力信号に含まれる前記トーン信号の周波数として検出する周波数検出部と、
を備えるトーン検出装置。

【請求項2】

前記周波数検出部において、前記比較値は、前記差分に等しい請求項１に記載のトーン検出装置。

【請求項3】

前記周波数検出部において、前記比較値は、前記差分に１より大きい係数を乗算した値である請求項１に記載のトーン検出装置。

【請求項4】

前記基準値算出部は、
それぞれ、前記複数の割当周波数のいずれかを含む互いに異なる通過帯域を有し、１つの前記入力信号が分岐されて入力される複数のフィルタと、
それぞれの前記フィルタで濾波された通過信号に、既定の信号処理を行って、前記フィルタごとに該通過信号に応じた前記基準値を算出する通過信号演算部と、
を備え、
前記総和算出部は、前記通過信号演算部で算出された前記フィルタごとの前記基準値の総和を算出し、
前記最大値検出部は、前記フィルタごとの前記基準値の最大値を検出し、
前記周波数検出部は、前記基準値の最大値が、前記比較値より大きい場合に、該最大値である前記基準値が算出された前記通過信号を出力した前記フィルタの前記通過帯域に含まれる前記割当周波数を、前記入力信号に含まれる前記トーン信号の周波数として検出する、
請求項１から３のいずれか１項に記載のトーン検出装置。

【請求項5】

前記通過信号演算部は、前記基準値として前記通過信号の既定の区間における二乗平均を算出する請求項４に記載のトーン検出装置。

【請求項6】

前記通過信号演算部は、前記基準値として前記通過信号の既定の区間における絶対値平均を算出する請求項４に記載のトーン検出装置。

【請求項7】

前記基準値算出部は、前記入力信号に対して高速フーリエ変換を行い、前記周波数帯域ごとに、前記基準値として、前記入力信号のパワースペクトルを算出する請求項１から３のいずれか１項に記載のトーン検出装置。

【請求項8】

トーン信号に割り当てられる複数の割当周波数のいずれかに、それぞれが対応付けられる複数の周波数帯域を用い、前記周波数帯域ごとに、該周波数帯域に含まれる入力信号の成分に応じた基準値を算出する基準値算出ステップと、
前記基準値算出ステップにおいて算出された前記周波数帯域ごとの前記基準値の総和を算出する総和算出ステップと、
前記周波数帯域ごとの前記基準値の最大値を検出する最大値検出ステップと、
前記基準値の最大値が、前記基準値の総和から前記基準値の最大値をひいた差分に既定の演算を施した結果である比較値より大きい場合に、該最大値である前記基準値が算出された前記入力信号の成分を含む前記周波数帯域に対応付けられた前記割当周波数を、前記入力信号に含まれる前記トーン信号の周波数として検出する周波数検出ステップと、
を備えるトーン検出方法。

【請求項9】

前記周波数検出ステップにおいて、前記比較値は、前記差分に等しい請求項８に記載のトーン検出方法。

【請求項10】

前記周波数検出ステップにおいて、前記比較値は、前記差分に１より大きい係数を乗算した値である請求項８に記載のトーン検出方法。

【請求項11】

前記基準値算出ステップは、
前記周波数帯域ごとに、前記周波数帯域を通過帯域として前記入力信号を濾波するフィルタリングステップと、
前記フィルタリングステップで濾波された通過信号に、既定の信号処理を行って、前記周波数帯域ごとに該通過信号に応じた前記基準値を算出する通過信号演算ステップと、
を備える、
請求項８から１０のいずれか１項に記載のトーン検出方法。

【請求項12】

前記通過信号演算ステップにおいて、前記基準値として前記通過信号の既定の区間における二乗平均を算出する請求項１１に記載のトーン検出方法。

【請求項13】

前記通過信号演算ステップにおいて、前記基準値として前記通過信号の既定の区間における絶対値平均を算出する請求項１１に記載のトーン検出方法。

【請求項14】

前記基準値算出ステップにおいて、前記入力信号に対して高速フーリエ変換を行い、前記周波数帯域ごとに、前記基準値として、前記入力信号のパワースペクトルを算出する請求項８から１０のいずれか１項に記載のトーン検出方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、入力信号に含まれるトーン信号を検出するトーン検出装置およびトーン検出方法に関する。

【背景技術】

【0002】

無線機に搭載されるトーン検出装置は、入力信号に含まれるトーン信号を検出する。例えば、アナログ無線機に搭載されるトーン検出装置は、音声帯域３００Ｈｚ〜３ｋＨｚの音声信号に重畳された、音声帯域外の周波数のトーン信号を検出する。アナログ無線機は、トーン検出装置で検出されたトーン信号の周波数が、設定されたスケルチ周波数と一致する場合にトーンスケルチを開き、スピーカから音声信号を出力する。上記方式は、ＣＴＣＳＳ（Continuous Tone Code Squelch System）といわれる。

【0003】

特許文献１に開示されるトーン検出回路には、２１００Ｈｚおよび４００Ｈｚの内いずれか一方の周波数で送出される電話交換回線からのトーン信号が入力される。該トーン検出回路は、４００Ｈｚトーンを検出している間は、２１００Ｈｚトーンの検出回路に設けられたスイッチを開くことで、４００Ｈｚトーンに含まれる高調波歪成分による２１００Ｈｚトーンの検出回路の誤作動を抑制する。

【0004】

特許文献２には、従来のトーン検出方式として、バンドパスフィルタで抽出した周波数成分のパワーが閾値Ｔｈより大きい状態が連続すればダイアルトーンと判断し、該状態が断続すればビジートーンと判断する方式が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平４−２２０８６２号公報

【特許文献2】特開２０００−１８４４０４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

信号品質は、ＳＩＮＡＤ（Signal-to-Noise And Distortion）比で表される。ＳＩＮＡＤ比は、信号の平均電力とノイズの平均電力と歪成分の平均電力とを加算した値を、ノイズの平均電力と歪成分の平均電力とを加算した値で除算した値である。すなわち、ＳＩＮＡＤ比は、信号の平均電力をノイズの平均電力と歪成分の平均電力とを加算した値で除算した値に、１を加算した値である。そのため、ＳＩＮＡＤ比は、所望の信号の平均電力とその他の信号の平均電力の比とみなすことができる。ＳＩＮＡＤ比が低くなると、トーン検出装置において、トーン検出対象の信号の信号レベルまたはパワーと固定の閾値との差が小さくなる。そのため、特許文献１，２に開示されるトーン検出方法では、誤ってノイズをトーン信号として検出することがあり、また検出すべきトーン信号を検出できないことがある。

【0007】

本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、トーン検出の精度を向上させることが目的である。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係るトーン検出装置は、
トーン信号に割り当てられる複数の割当周波数のいずれかに、それぞれが対応付けられる複数の周波数帯域を用い、前記周波数帯域ごとに、該周波数帯域に含まれる入力信号の成分に応じた基準値を算出する基準値算出部と、
前記基準値算出部で算出された前記周波数帯域ごとの前記基準値の総和を算出する総和算出部と、
前記周波数帯域ごとの前記基準値の最大値を検出する最大値検出部と、
前記基準値の最大値が、前記基準値の総和から前記基準値の最大値をひいた差分に既定の演算を施した結果である比較値より大きい場合に、該最大値である前記基準値が算出された前記入力信号の成分を含む前記周波数帯域に対応付けられた前記割当周波数を、前記入力信号に含まれる前記トーン信号の周波数として検出する周波数検出部と、
を備える。

【0009】

好ましくは、前記周波数検出部において、前記比較値は、前記差分に等しい。

【0010】

好ましくは、前記周波数検出部において、前記比較値は、前記差分に１より大きい係数を乗算した値である。

【0011】

好ましくは、前記基準値算出部は、
それぞれ、前記複数の割当周波数のいずれかを含む互いに異なる通過帯域を有し、１つの前記入力信号が分岐されて入力される複数のフィルタと、
それぞれの前記フィルタで濾波された通過信号に、既定の信号処理を行って、前記フィルタごとに該通過信号に応じた前記基準値を算出する通過信号演算部と、
を備え、
前記総和算出部は、前記通過信号演算部で算出された前記フィルタごとの前記基準値の総和を算出し、
前記最大値検出部は、前記フィルタごとの前記基準値の最大値を検出し、
前記周波数検出部は、前記基準値の最大値が、前記比較値より大きい場合に、該最大値である前記基準値が算出された前記通過信号を出力した前記フィルタの前記通過帯域に含まれる前記割当周波数を、前記入力信号に含まれる前記トーン信号の周波数として検出する。

【0012】

好ましくは、前記通過信号演算部は、前記基準値として前記通過信号の既定の区間における二乗平均を算出する。

【0013】

好ましくは、前記通過信号演算部は、前記基準値として前記通過信号の既定の区間における絶対値平均を算出する。

【0014】

好ましくは、前記基準値算出部は、前記入力信号に対して高速フーリエ変換を行い、前記周波数帯域ごとに、前記基準値として、前記入力信号のパワースペクトルを算出する。

【0015】

本発明の第２の観点に係るトーン検出方法は、
トーン信号に割り当てられる複数の割当周波数のいずれかに、それぞれが対応付けられる複数の周波数帯域を用い、前記周波数帯域ごとに、該周波数帯域に含まれる入力信号の成分に応じた基準値を算出する基準値算出ステップと、
前記基準値算出ステップにおいて算出された前記周波数帯域ごとの前記基準値の総和を算出する総和算出ステップと、
前記周波数帯域ごとの前記基準値の最大値を検出する最大値検出ステップと、
前記基準値の最大値が、前記基準値の総和から前記基準値の最大値をひいた差分に既定の演算を施した結果である比較値より大きい場合に、該最大値である前記基準値が算出された前記入力信号の成分を含む前記周波数帯域に対応付けられた前記割当周波数を、前記入力信号に含まれる前記トーン信号の周波数として検出する周波数検出ステップと、
を備える。

【0016】

好ましくは、前記周波数検出ステップにおいて、前記比較値は、前記差分に等しい。

【0017】

好ましくは、前記周波数検出ステップにおいて、前記比較値は、前記差分に１より大きい係数を乗算した値である。

【0018】

好ましくは、前記基準値算出ステップは、
前記周波数帯域ごとに、前記周波数帯域を通過帯域として前記入力信号を濾波するフィルタリングステップと、
前記フィルタリングステップで濾波された通過信号に、既定の信号処理を行って、前記周波数帯域ごとに該通過信号に応じた前記基準値を算出する通過信号演算ステップと、
を備える。

【0019】

好ましくは、前記通過信号演算ステップにおいて、前記基準値として前記通過信号の既定の区間における二乗平均を算出する。

【0020】

好ましくは、前記通過信号演算ステップにおいて、前記基準値として前記通過信号の既定の区間における絶対値平均を算出する。

【0021】

好ましくは、前記基準値算出ステップにおいて、前記入力信号に対して高速フーリエ変換を行い、前記周波数帯域ごとに、前記基準値として、前記入力信号のパワースペクトルを算出する。

【発明の効果】

【0022】

本発明によれば、周波数帯域に含まれる入力信号の成分に応じた基準値の最大値が、基準値の総和から基準値の最大値をひいた差分に既定の演算を施した結果より大きい場合に、該最大値である基準値が算出された入力信号の成分を含む周波数帯域に対応付けられた割当周波数を、入力信号に含まれるトーン信号の周波数として検出することで、トーン検出の精度を向上させることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明の実施の形態に係るトーン検出装置の構成例を示すブロック図

【図2】実施の形態に係る基準値算出部の構成例を示すブロック図

【図3】実施の形態に係る周波数検出部の構成例を示すブロック図

【図4】実施の形態に係る比較部への入力の例を示す図

【図5】実施の形態に係る比較部への入力の例を示す図

【図6】実施の形態におけるトーン信号の変化の例を示す図

【図7】実施の形態に係るトーン検出装置が行うトーン検出処理の動作の一例を示すフローチャート

【図8】実施の形態に係る基準値算出部の他の構成例を示すブロック図

【図9】実施の形態に係る基準値算出部の他の構成例を示すブロック図

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお図中、同一または同等の部分には同一の符号を付す。

【0025】

図１は、本発明の実施の形態に係るトーン検出装置の構成例を示すブロック図である。トーン検出装置１は、入力信号に含まれるトーン信号の周波数を検出する。トーン検出装置１を備える無線機は、アンテナで受信した信号を復調して復調信号を生成し、Ａ−Ｄ（Analogue-to-Digital）変換した復調信号に含まれるトーン信号の周波数を、トーン検出装置１を用いて検出する。すなわち、Ａ−Ｄ変換された復調信号がトーン検出装置１に対する入力信号である。

【0026】

トーン信号の周波数は、例えば、ＡＬＥ（Automatic Link Establishment）、ＣＴＣＳＳ（Continuous Tone Code Squelch System）、2 Tone、5 Toneなどの規格に応じて定められた複数の割当周波数のいずれかである。トーン検出装置１は、入力信号に含まれるトーン信号の周波数が、割当周波数のいずれであるかを検出する。

【0027】

トーン検出装置１は、トーン信号に割り当てられる複数の割当周波数のいずれかに、それぞれが対応付けられる複数の周波数帯域を用い、周波数帯域ごとに、該周波数帯域に含まれる入力信号の成分に応じた基準値を算出する基準値算出部１０を備える。トーン検出装置１は、基準値算出部１０で算出された周波数帯域ごとの基準値の総和を算出する総和算出部１３、周波数帯域ごとの基準値の最大値を検出する最大値検出部１４、ならびに、基準値の総和および基準値の最大値に基づいて入力信号に含まれるトーン信号の周波数を検出する周波数検出部１５をさらに備える。周波数検出部１５は、基準値の最大値が、基準値の総和から基準値の最大値をひいた差分に既定の演算を施した結果である比較値より大きい場合に、該最大値である基準値が算出された入力信号の成分を含む周波数帯域に対応付けられた割当周波数を、入力信号に含まれるトーン信号の周波数として検出する。

【0028】

図１の例では、基準値算出部１０は、１つの入力信号が分岐されて入力される複数のフィルタ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ，１１ｆ，１１ｇ，１１ｈ、およびフィルタ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ，１１ｆ，１１ｇ，１１ｈのそれぞれで濾波された通過信号に、既定の信号処理を行って、該通過信号に応じた基準値を算出する通過信号演算部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２ｆ，１２ｇ，１２ｈを備える。以下の説明において、フィルタ１１は、フィルタ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ，１１ｆ，１１ｇ，１１ｈの内、任意のフィルタを意味し、通過信号演算部１２は、通過信号演算部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２ｆ，１２ｇ，１２ｈの内、任意の通過信号演算部を意味する。総和算出部１３は、通過信号演算部１２で算出されたフィルタ１１ごとの基準値の総和を算出する。最大値検出部１４は、フィルタ１１ごとの基準値の最大値を検出する。

【0029】

トーン検出装置１の各部は、コントローラ２０によって制御される。コントローラ２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央処理装置）２１、ＲＡＭ（Random Access Memory）２３、およびＲＯＭ（Read-Only Memory）２４を備える。複雑化を避け、理解を容易にするために、コントローラ２０から各部への信号線が省略されている。コントローラ２０はトーン検出装置１の各部にＩ／Ｏ（Input／Output）２２を介して接続しており、それらの処理の開始、終了、処理内容の制御を行う。ＲＯＭ２４は、コントローラ２０がトーン検出装置１の動作を制御するための制御プログラムを格納する。コントローラ２０は、制御プログラムに基づいて、トーン検出装置１を制御する。トーン検出装置１の各部について説明する。

【0030】

フィルタ１１の通過帯域は互いに異なる。フィルタ１１の通過帯域はそれぞれ、トーン信号に割り当てられる複数の割当周波数のいずれかを含む。ＡＬＥでは、トーン信号に割り当てられる割当周波数は、７５０Ｈｚ、１０００Ｈｚ、１２５０Ｈｚ、１５００Ｈｚ、１７５０Ｈｚ、２０００Ｈｚ、２２５０Ｈｚ、２５００Ｈｚである。例えば、ＡＬＥに応じたトーン信号が用いられる場合、ＢＰＦ（Band-Pass Filter：帯域通過フィルタ）であるフィルタ１１の共振周波数がＡＬＥの規格に応じて定められる。例えば、フィルタ１１ａの共振周波数が７５０Ｈｚであり、フィルタ１１ｂの共振周波数が１０００Ｈｚであり、フィルタ１１ｃの共振周波数が１２５０Ｈｚであり、フィルタ１１ｄの共振周波数が１５００Ｈｚであり、フィルタ１１ｅの共振周波数が１７５０Ｈｚであり、フィルタ１１ｆの共振周波数が２０００Ｈｚであり、フィルタ１１ｇの共振周波数が２２５０Ｈｚであり、フィルタ１１ｈの共振周波数が２５００Ｈｚである。

【0031】

本実施の形態においては、通過信号演算部１２は、基準値として、フィルタ１１で濾波された通過信号の既定の区間における二乗平均を算出する。図２は、実施の形態に係る基準値算出部の構成例を示すブロック図である。通過信号演算部１２は、二乗平均演算部３１およびＬＰＦ（Low-Pass Filter：低域通過フィルタ）３２を備える。二乗平均演算部３１は、フィルタ１１から出力された通過信号の二乗平均を出力する。二乗平均演算部３１が出力する、通過信号の二乗平均は、ＬＰＦ３２で濾波され、図１に示す総和算出部１３および最大値検出部１４に送られる。基準値として通過信号の二乗平均を用いることで、ノイズの影響を低減することが可能である。

【0032】

図１に示すように、通過信号演算部１２のそれぞれが算出した基準値は総和算出部１３および最大値検出部１４に送られる。総和算出部１３は、基準値の総和、すなわち、フィルタ１１で濾波された通過信号の二乗平均の総和を算出する。総和算出部１３は算出した基準値の総和を周波数検出部１５に送る。最大値検出部１４は、基準値の最大値、すなわち、フィルタ１１で濾波された通過信号の二乗平均の最大値を検出する。最大値検出部１４は、検出した基準値の最大値および該最大値である基準値が算出された通過信号を出力したフィルタ１１についての情報を周波数検出部１５に送る。周波数検出部１５は、最大値検出部１４で検出された基準値の最大値が、総和算出部１３で算出された基準値の総和から基準値の最大値をひいた差分に既定の演算を施した結果である比較値より大きい場合に、該最大値である基準値が算出された通過信号を出力したフィルタ１１の通過帯域に含まれる割当周波数を、入力信号に含まれるトーン信号の周波数として検出する。

【0033】

ＡＬＥでは、トーンの時間長は８ミリ秒と定められている。ＡＬＥで既定されるトーン信号を検出する場合、通過信号演算部１２における既定の区間は、８ミリ秒以下の定められた時間である。総和算出部１３および最大値検出部１４は、通過信号演算部１２における既定の区間に応じた一定の間隔で上述の演算処理を繰り返し行って、演算結果をメモリに記憶してもよい。この場合に、周波数検出部１５が８ミリ秒ごとに、メモリに記憶された演算結果に基づいて、基準値の最大値と比較値とを比較し、トーン信号の周波数の検出を行ってもよい。

【0034】

図３は、実施の形態に係る周波数検出部の構成例を示すブロック図である。周波数検出部１５は、総和算出部１３が算出した基準値の総和から最大値検出部１４が検出した基準値の最大値をひいた差分を出力する減算器４１、減算器４１が出力する差分に既定の演算を施して比較値を算出する調節部４２ならびに、調節部４２が算出した比較値および最大値検出部１４が検出した基準値の最大値に基づいて入力信号に含まれるトーン信号の周波数を検出する比較部４３を備える。比較部４３は、最大値検出部１４が検出した基準値の最大値が調節部４２が算出した比較値より大きい場合に、該最大値である基準値が算出された通過信号を出力したフィルタ１１の通過帯域に含まれる割当周波数を、入力信号に含まれるトーン信号の周波数として検出する。調節部４２は、減算器４１の出力に１を乗算して比較値を算出することで、比較値を減算器４１が出力する差分に等しい値としてもよい。また調節部４２は、減算器４１が出力する差分に１より大きい係数を乗算して比較値を算出してもよい。

【0035】

本実施の形態においては、比較部４３は、最大値検出部１４が検出した基準値の最大値が調節部４２の出力より大きい場合に、該最大値である基準値が算出された通過信号を出力したフィルタ１１の共振周波数をトーン信号の周波数として検出する。例えば、通過信号演算部１２ｄが算出した基準値が、基準値の最大値であり、かつ、基準値の総和から基準値の最大値をひいた差分に既定の演算を施した結果より大きい場合、周波数検出部１５は、フィルタ１１ｄの共振周波数を、入力信号に含まれるトーン信号の周波数として検出する。

【0036】

図４は、実施の形態に係る比較部への入力の例を示す図である。図４は、時間の経過に伴う、基準値の最大値および調節部４２の出力の変化を示す図である。図４の例では、調節部４２の出力は、減算器４１の出力に等しい。図４において、横軸が時間を示し、縦軸が基準値の最大値および差分の値を示す。図４において、細い実線が、最大値検出部１４が検出した基準値の最大値であり、太い実線が、減算器４１が出力する差分である。図４は、トーン検出装置１に音声信号およびホワイトノイズが入力されている場合の、比較部４３への入力の例を示す図である。ホワイトノイズの二乗平均は全ての周波数において同じである。ホワイトノイズの影響により、基準値の最大値は変動する。ホワイトノイズの影響が小さく、基準値の最大値が増大する場合、減算器４１が出力する差分は減少する。またホワイトノイズの影響が大きく、基準値の最大値が減少する場合、減算器４１が出力する差分は増大する。すなわち、基準値の最大値の変動に応じて、減算器４１が出力する差分も変動する。

【0037】

比較部４３は、基準値の最大値と、基準値の最大値の変動に応じて変動する減算器４１の出力との比較によりトーン信号を検出する。そのため、本実施の形態に係るトーン検出装置１によるトーン信号の検出の精度は、通過信号の二乗平均と固定値である閾値とを比較してトーン信号を検出する場合よりも高い。また比較部４３では、基準値の最大値が減算器４１の出力を超えた回数または基準値の最大値が減算器４１の出力より大きい状態が継続する時間を測定する必要がなく、トーン検出の構成を簡易化することが可能である。

【0038】

図５は、実施の形態に係る比較部への入力の例を示す図である。図の見方は図４と同様である。図５は、トーン検出装置１にホワイトノイズのみが入力されている場合の、比較部４３への入力の例を示す図である。ホワイトノイズの変動に応じて、減算器４１が出力する差分が変動し、減算器４１の出力が基準値の最大値より大きい状態が維持されるため、ホワイトノイズのみが入力されている場合に誤ってトーン信号を検出することが抑制される。

【0039】

図６は、実施の形態におけるトーン信号の変化の例を示す図である。図６は、時間の経過にともなって、トーン信号の周波数が変化する場合の、通過信号演算部１２が算出する基準値および調節部４２の出力の例を示す図である。図４および図５の例と同様に、図６の例では、調節部４２の出力は、減算器４１の出力に等しい。図６において、横軸が時間を示し、縦軸が基準値および差分の値を示す。図６において、細い実線が、通過信号演算部１２が算出する基準値であり、太い実線が、減算器４１が出力する差分である。図６における細い実線の値の最大値が、最大値検出部１４が検出する基準値の最大値である。入力信号に単一のトーン信号が含まれる場合と比べて、入力信号に複数のトーン信号が含まれる、すなわち歪率が高い場合に、減算器４１の出力は増大する。減算器４１の出力の増大により、入力信号に複数のトーン信号が含まれる場合に誤ってトーン信号を検出することが抑制される。

【0040】

図７は、実施の形態に係るトーン検出装置が行うトーン検出処理の動作の一例を示すフローチャートである。通過信号演算部１２は、フィルタ１１で濾波された通過信号に、既定の信号処理を行って、該通過信号に応じた基準値を算出する（ステップＳ１１）。総和算出部１３は、フィルタ１１ごとに算出された基準値の総和を算出する（ステップＳ１２）。最大値検出部１４は、フィルタ１１ごとに算出された基準値の最大値を検出する（ステップＳ１３）。周波数検出部１５の減算器４１は、基準値の総和から基準値の最大値をひいた差分を算出し、周波数検出部１５の調節部４２は、差分に既定の演算を施して比較値を算出する（ステップＳ１４）。周波数検出部１５の比較部４３は、基準値の最大値が比較値より大きい場合に（ステップＳ１５；Ｙ）、最大値である基準値が算出された通過信号を出力したフィルタ１１の通過帯域に含まれる割当周波数を、入力信号に含まれるトーン信号の周波数として検出する（ステップＳ１６）。周波数検出部１５の比較部４３は、基準値の最大値が比較値以下である場合は（ステップＳ１５；Ｎ）、ステップＳ１６のトーン信号の周波数検出は行わない。トーン検出装置１は、定められた間隔で上述の処理を繰り返し行う。

【0041】

図８は、実施の形態に係る基準値算出部の他の構成例を示すブロック図である。基準値の算出方法は上述の例に限られず、通過信号演算部１２は、基準値として、通過信号の絶対値平均を算出してもよい。図８に示す通過信号演算部１２は、通過信号の絶対値平均を算出する絶対値平均演算部３３およびＬＰＦ３２を備える。絶対値平均演算部３３が出力する、該通過信号の絶対値平均は、ＬＰＦ３２で濾波され、図１に示す総和算出部１３および最大値検出部１４に送られる。総和算出部１３、最大値検出部１４、および周波数検出部１５の処理は、上述の例と同様である。

【0042】

図９は、実施の形態に係る基準値算出部の他の構成例を示すブロック図である。図１に示す基準値算出部１０をＦＦＴ（Fast Fourier Transformation：高速フーリエ変換）演算部１６によって実現してもよい。ＦＦＴ演算部１６は、入力信号の高速フーリエ変換を行い、図１におけるフィルタ１１で濾波された通過信号の既定の区間における二乗平均に相当する、定められた周波数帯域ごとに、基準値として、入力信号のパワースペクトルを算出する。ＦＦＴ演算部１６は、算出した入力信号のパワースペクトルを基準値として、総和算出部１３および最大値検出部１４に出力する。該周波数帯域は、割当周波数に応じて定められる。ＦＦＴ演算部１６の出力の数は、ＦＦＴ演算におけるサンプリング点数に応じて定められる。図９の例では、ＦＦＴ演算のサンプリング点数が１６であり、ＦＦＴ演算部１６の出力は８点である。総和算出部１３、最大値検出部１４、および周波数検出部１５の処理は、上述の例と同様である。

【0043】

以上説明したとおり、実施の形態に係るトーン検出装置１によれば、周波数帯域に含まれる入力信号の成分に応じた基準値の最大値が、基準値の総和から基準値の最大値をひいた差分に既定の演算を施した結果より大きい場合に、該最大値である基準値が算出された入力信号の成分を含む周波数帯域に対応付けられた割当周波数を、入力信号に含まれるトーン信号の周波数として検出することで、トーン検出の精度を向上させることが可能である。

【0044】

本発明の実施の形態は上述の実施の形態に限られない。上述の実施の形態における回路構成は一例である。

【符号の説明】

【0045】

１ トーン検出装置
１０ 基準値算出部
１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，
１１ｅ，１１ｆ，１１ｇ，１１ｈ フィルタ
１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，
１２ｅ，１２ｆ，１２ｇ，１２ｈ 通過信号演算部
１３ 総和算出部
１４ 最大値検出部
１５ 周波数検出部
１６ ＦＦＴ演算部
２０ コントローラ
２１ ＣＰＵ
２２ Ｉ／Ｏ
２３ ＲＡＭ
２４ ＲＯＭ
３１ 二乗平均演算部
３２ ＬＰＦ
３３ 絶対値平均演算部
４１ 減算器
４２ 調節部
４３ 比較部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】