KR910000652B1 - 전자교환기의 dtmf 신호 수신방식 - Google Patents

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Description

전자교환기의 DTMF 신호 수신방식

제1도는 본 발명에 따른 DTMF 신호 수신기의 기본 블럭도.

제2도는 DTMF 디지트 코드에 대한 주파수 대비표.

제3도는 음성신호의 편 자기상관계수값의 통계적 분포도.

제4도는 DTMF 신호의 8개 톤과 잡음신호의 편 자기상관계수값들의 분포도.

제5도는 신호대 음성비(SVR)에 따른 k₁의 변화와 8개 DTMF 톤에 대한 k₁검출밴드.

제6도는 신호대 잡음비(SNR)에 따른 k₁의 변화와 8개 DTMF 톤에 대한 k₁검출밴드.

제7도는 잡음에 오염된 8개 DTMF 톤의 편 자기상관계수 K₂의 변화도.

제8도는 음성신호에 오염된 8개 DTMF 톤의 편 자기상관계수 K₂의 변화도.

제9도는 본 발명과 관련한 DTMF 신호 수신방식의 상세흐름도.

제10도는 제9도의 DTMF 신호 수신방식에 따른 타이밍도의 전형적인 한 실시예.

제11도는 본 발명과 관련한 시간영역 처리방식으로 구현한 디지틀 DTMF 신호 수신기 설계의 한 예를 도시한 블럭도.

본 발명은 전자교환기의 DTMF(Dual Tone Multi Frequency) 신호 수신방식에 관한 것으로 특히 전화기 세트에서 다이얼링을 위해 사용되는 디지트 톤들과 이 디지트 톤들과 같은 주파수 근처에서 때로 존재하는 잡음 및 음성신호와 같은 의사신호들 사이에서 유효(Valid) 디지트 톤들을 안전하게 식별해 낼 수 있는 디지틀 전자교환기의 DTMF 신호 수신방식에 관한 것이다.

교환 시스템에서는 일반 전화가입자들이 사용하는 전화기 세트이 키-패드를 통해 디지트를 송출할 시 디지트 정보 전달을 위해 음성대역(300Hz~3400Hz) 내의 DTMF 신호(700Hz~1700Hz)를 사용함에 따라 가입자 전화기 세트에서 송출된 톤 신호들을 검출해 낼 수 있는 고성능 수신기가 요구되며 이와같은 수신기는 특별히 다음의 두 가지 본질적인 시스템 요구사항을 만족할 수 있는 DTMF 톤 검출기를 포함한다.

첫째, 수신기는 톤 주파수들을 충분히 검출하고 식별할 수 있을 정도의 고감도를 지녀야 하며, 둘째, 수신기는 잡음이나 음성신호와 같은 의사신호와 실제로 디지트 정보를 운반하는 디지트 톤 들 사이에서 유효 디지트 신호를 구분해 낼 수 있어야 한다.

물론 이러한 수신기는 신호 검출기 자체의 회로 특성에 있어서 시스템 요구조건과는 약간의 특성차이를 나타낼 수도 있기 때문에 실제의 실용적인 수신기를 구현하는데 있어서는 이상적인 시스템 요구조건에 대하여 타협할 수 밖에 없는 것이며 현재 이러한 DTMF 신호검출을 위해서 몇 가지 전형적인 방식이 있다.

이중 한가지는 디지틀 필터 뱅크(DFB:Digital Filter Bank)를 사용하는 디지틀 필터 방식("A study on the Digital Push-button Signalling Receiver" By S. Kikuchi, H. Kitano, and J. Matsuda, Review of the E.C.L., Vol. 27, Nos. 7-8, pp.630-641, July-August 1979)으로서 상기 시스템 요구사항을 만족시키기 위한 한 방법으로 리미터(Limiter)를 사용하며 이러한 방식의 동작은 진폭 제한된 신호는 고정된 량의 신호 에너지를 포함한다는 사실에 기초를 두고 있으므로 여러 주파수 성분을 포함하고 있는 의사신호는 한 주파수 채널에서 사전에 고정시켜 놓은 임계치(Threshold)를 넘을 만큼의 충분한 에너지를 갖고있지는 않지만 유효 디지트 톤은 그 모든 에너지가 관심있는 주파수에 총 집결하게 되어 임계치를 곧바로 넘게되며 또한 여기에 음성필터(Voice Filter)를 첨가하여 음성채널의 신호가 사전에 조정 부여된 레벨을 넘어서는 경우 수신기를 무력화(Disable) 시키는 기능을 넣기도 하지만 레벨을 너무 민감하에 만들면 유효 디지트 톤 신호가 존재함에도 불구하고 수신기 잡음으로 인해 음성채널로 하여금 수신기를 무력화 시키기도 한다.

다른 한 가지는 수신신호에 대한 주파수 변환 방법인 이산 푸리에 변환(DFT:Discrete Fourier Transform) 방식이 있는데 이 방식은 상기한 시스템 요구사항을 만족시키기 위해 DTMF 신호들의 8개 톤 주파수들에 대한 제2고조파 성분들을 조사해 보는 방식("Add DTMF Generation and Decoding to Dsp-μP Designs" by P. Mock, EDN, pp. 205-220, March 21, 1985)이다.

이러한 방식의 동작은 제2고조파 성분에서는 비교적 큰 음성신호의 에너지를 검출해 낼 수 있다는 사실에 기초를 두고 있다.

즉 음성신호가 디지트 시뮬레이션(Digit Simulqtion:잡음이나 음성신호가 DTMF 신호처럼 보이게 하는 현상)을 일으켜 유효 디지트 톤들로 인식되었을지라도 제2고조파 성분이 사전에 고정시켜 놓은 임계치보다 크면 음성으로 인한 오동작으로 간주하는 방식이다.

본 발명은 상기한 DTMF 신호 수신방식들과는 전혀 다른 방식으로서 수신된 신호들로부터 자기상관계수(Autocorrelation Coefficient)들을 계산하고 이들에 기초하여 잘 정의된 파라미터인 편 자기상관(PARCOR:Partial Autocorrelation) 계수 값("PARCOR Speech Analysis-Synthesis System" by N. Kitawaki, K. Itoh, and F.Itakura, Review of the E.C.L., Vol.26, Nos.11-12, pp.1140-1455, November-Oecember, 1978)들을 통해 톤 주파수의 존재유무를 식별하고 유효 디지트를 판정하는 방식으로 유효 디지트 톤들의 편 자기상관계수값들은 잡음이나 음성신호와 같은 의사신호들의 편 자기상관계수값들과는 구별된 값을 지니며 유효 디지트가 의사신호들에 의해 오염된 경우에도 매우 안정된 일정값을 갖고 있으며 또한 서로 충분한 차이를 지니는 디지트 톤들의 계수값들이 각기 유일한 값들이라는 사실에 기초하여 이러한 제반 특성이 디지트 톤 주파수 검출과 유효 디지트의 최적판정을 위해 효과적으로 적용되도록 함으로써 상기한 기존의 수신방식에서 겪을 수 있는 일부 제약점들을 제거할 수 있도록 한다.

이하 첨부된 도면에 의하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도는 본 발명에 따른 DTMF 신호 수신기의 기본 요소들을 도시하고 있으며 이 수신기는 하강 샘플기(20)에서 대역 분리된 샘플 신호를 3.4kHz로 대역제한된 저역통과 필터를 거치게 한 다음 두 개의 샘플마다 한 개를 취함으로써 8kHz로 샘플링된 샘플신호를 4kHz로 샘플링된 샘플 신호로 하강 샘플링 시킨 후 주파수군 분리필터(21)를 거친 샘플 {x(n)}, (n=1, 2, …, N-1)들로부터 자기상관계산기(22)에서 자기상관계수{r₀, r₁, r₂}들을 다음과 같이 계산한다.

여기서 N은 48 또는 52로 정한다.

그것은 본 발명에 따른 수신방식에 적합하기 때문인데 자세한 것은 뒤에 설명한다.

한편 자기상관계산기(23)에서의 편 자기상관계수{k₁, k₂}은 앞서 구한 자기상관계수(r₀, r₁, r₂)에 기초하여 다음 식에 의해 계산된다.

여기서 편 자기상관계수{k₁, k₂}는 ("A Study on the Feasibility of PARCOR-type Receiver in DTMF Signalling" by M.G.Kyeong, J.I.Baek, H.H.Lee, Proc. of 1987 IEEE Region 10 Conference, Vol. 3 of 3, pp.38.2.1-38.2.5, August 1987)의 논문에 제시되어 있으며 본 발명에 따른 수신기에 의하면 제11도의 저대역 주파수군 분리필터(37) 후단에서는 {k₁(L), k₂(L)}을 계산하고 고대역 주파수군 분리필터(34) 후단에서는 {k₁(H), K₂(H)}를 각각 계산한다.

그러나 본 발명의 수신방식은 실제로 k₂에 관해서는 신호검출을 위해 k₂(L)이나 k₂(H)중 어느 하나를 사용하면 되도록 하였으므로 한 쪽 주파수군에서는 상기 k₂의 정의식에 따라 {r₁, r₂}를 계산할 필요가 없게 된다.

상기 편 자기상관계수의 분석이 모두 끝나면 신호 검출 및 유효 디지트 판별회로(24)에서 분석된 {k₁(L), K₁(H)}² ₁₌₁은 사전에 정해진 임계치들에 의한 비교과정을 거침으로써 신호의 존재 유무 식별을 위해 사용되고 신호가 검출되면 제5도나 제6도에 도시한 8개의 DTMF톤들에 대한 k₁검출밴드 대비표로부터 디지트 정보를 읽어내는 신호검출 과정을 거치고 검출된 디지트 톤에 대해서는 마지막으로 유효 디지트가 가져야 하는 DTMF 신호의 최소 지속시간(Duration)과 디지트간 무신호기간(Interdigit Period)에 대한 시스템 요구사항을 만족하는지를 시험하여 새로운 디지트인 경우 수신결과를 출력케하는 유효 디지트 판별과정을 거치며 여기서 상기 신호검출 및 유효 디지트판별회로(24)의 {S₀, S₁, S₂}는 신호검출 과정에서 얻어지는 신호의 존재여부에 대한 정보를 전달하는 상태변수들로서 각각 신호부재(S₀) 신호존재(S₁) 판단보류(S₂)를 나타내며 상기 판단보류(S₂)는 신호가 지속되는 기간중 혼신이 들어와 잠시 신호를 왜곡시킴으로써 신호검출시 일시적인 오동작 발생에 대한 보상을 해주기 위한 것이다.

수신기의 동작은 전술한 바와 같이 8개의 유효 디지트 톤들의 계수값들이 각각 유일한 값이라는 사실에 기초하여 톤 주파수가 검출되고 유효 디지트 판별이 효과적으로 이루어지도록 설계되어야 한다.

한편 상기 편 자기상관계수는 입력 주파수 톤의 진폭 레벨이 어떤 값을 취하더라도 신호의 진폭 레벨이 정격치로 부터 스케일링된 값이 k₁과 k₂의 정의식들로 부터 상쇄되어 버리기 때문에 입력신호의 레벨 변동에 관계없이 항상 동일한 검출능력(Detectability)을 유지할 수 있게 된다.

제2도는 DTMF 디지트 코드에 대한 주파수 대비표로써 DTMF 신호방식(Signalling)에 사용되는 4개의 저역군 주파수 톤들과 4개의 고역군 주파수 톤들로 부터 발생되는 16가지 조합에 의해 전화기 세트에서 다이얼링을 위해 사용되는 디지트 코드를 표시한 것이다.

DTMF 신호의 검출은 편 자기상관계수 k₁, k₂의 계산에 의해서 수행되는바, DTMF 신호와 함께 혼합될 수 있는 음성(남성 및 여성음성) 신호와 잡음신호에 대한 편 자기상관계수의 분포를 살펴볼 필요가 있는데, 제3도는 남성 및 여성 음성신호에 대한 편 자기상관계수 분포를 나타내고, 제4도는 잡음신호와 8가지 DTMF 신호 주파수에 대한 편 자기상관계수의 분포를 나타낸 것이다.

제3도는 음성신호의 편 자기상관계수들에 대한 통계적 분포를 도시한 그라프로 여기서 k₁계수는 +0.1근처에서 극히 첨예화된 분포를 이루며 k₂계수는 반대로 -0.9근처에서 첨예화된 분포를 이루고 또한 음성에 비하여 저주파 성분이 강한 남성의 음성신호인 편 자기상관계수의 분포가 +1.0에 더욱 접근되어 있는 것을 알 수 있다.

제4도는 잡음신호와 8가진 톤 신호들에 대한 편 자기상관계수 k₁, k₂값들의 분포를 도시한 그라프로 잡음신호에 대해 편 자기상관계수들과도 잘 격리되어 있는 것을 알 수 있으며, 각 톤 주파수들에 대한 k₁값들은 거의 일정한 값을 지니고 있을 뿐만 아니라 음성 및 잡음 속에서도 거의 일정값을 유지하는 특성을 지닌다.

따라서 수신된 신호가 편 자기상관 분석과정을 거치면서 계산되어 나오는 k₁및 k₂편 자기상관계수들만으로도 유효 디지트 톤 신호들을 의사신호들로 부터 효과적으로 구분하여 검출 식별해 낼 수 있고, 잡음이 들어오는 경우는 제4도에 뚜렷이 나타나 있는 바와 같이 k₂값만으로도 의사신호 판정을 완벽하게 내릴 수 있으며 음성신호가 입력된 경우에도 사전에 정한 고역군 디지트 톤들에 대한 임계치로부터 유효 디지트 톤과 의사신호를 안전하게 식별 구분해 낼 수 있다.

제5도는 디지트 톤 신호들이 외부 및 내부 수신기 잡음에 의해 오염되고 톤 신호의 정격 주파수가 ±2%까지 천이되어 수신되는 조건하에서 k₁계수의 변화와 각 해당 주파수 톤들에 대한 검출밴드를 제공해 주고 있으며 여기서 알 수 있는 것은 k₁계수가 잡음의 변화에 큰 영향을 받지 않은채 거의 일정한 값을 유지하고 있고 각 해당주파수 톤들에 대한 계수값들이 충분히 잘 격리되어 있다는 것을 알 수 있으므로 이들 계수값들로 부터 신호검출시 검출된 신호에 대한 완벽한 주파수 해독을 할 수 있다.

제6도는 디지트 톤 신호들이 전송되어 오는 동안 인접 전화선들 간에 유기될 수 있는 누화(Crosstalk) 현상에 의해 음성신호가 톤 신호에 더해졌을 경우 톤신호가 ±2%까지 천이되어 수신되는 조건 하에서 k₁계수의 변화와 그에 따른 각 해당 주파수 톤들에 대한 검출밴드를 제공해 주고 있으며 여기서 알 수 있는 것은 k₁계수가 제5도에서의 경우와 같이 음성 전압크기의 변화에 큰 영향을 받지 않은채 일정한 값을 유지하고 또한 각 해당 톤 주파수들에 대한 계수값들이 충분히 잘 격리되어 있다는 것을 알 수 있으므로 이들 값들로 부터 신호검출시 완벽한 주파수 해독을 할 수 있다.

제7도는 톤 신호들이 전송되는 동안 외부 및 수신기의 내부잡음에 의해 오염되고 톤 신호의 정격주파수가 ±2%까지 천이되는 조건하에서 8개 톤 주파수에 대한 k₂계수값들의 변화를 나타낸 것이며 여기서 알 수 있는 것은 k₂계수값이 정격주파수의 오차로 인해 다소 변화가 심하지만 일정한 임계치 이하에서 변화하고 있으며 잡음의 k₂값과는 분명한 차이가 있어 우선 잡음과 디지트 톤들을 식별하는데 유용한 파라미터가 될 수 있음을 알 수 있고 실제로 잡음의 경우 k₂계수값은 제4도와 제7도에서 비교되는 바와 같이 잡음의 최소 값은 제7도에 도시한 디지트 톤의 임계치 보다는 훨씬 큰 값이어서 k₂를 이용하면 완벽한 잡음 면역성을 제공받을 수 있다.

제8도는 톤 신호들이 전송되는 동안 인접 전화선들 사이에서 유기될 수 있는 누화현상으로 인해 톤 신호 위에 음성신호가 인가되는 경우 톤 신호의 정격 주파수가 ±2%까지 천이되어 수신되는 조건 하에서 8개 톤 주파수에 대한 k₂계수값들의 변화를 나타낸 것이며 여기서 알 수 있는 것은 k₂계수값 역시 정격주파수의 오차로 인해 다소 변화가 심하지만 일정한 임계치 이하에서 변하고 있어 음성신호를 분석 식별하기 위한 유용한 파라미터가 될 수 있고, 음성의 경우 k₂계수값은 제2도에 나타나 있는 바와 같이 대부분 제8도에 표시한 톤 신호에 대한 k₂의 임계치 이상의 값을 취하기 때문에 역시 음성에 대한 상당한 면역성을 제공해 줄 수 있는 파라미터로 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 수신방식에서는 k₂임계치를 약간 높게 잡아 신호검출시 톤 신호를 놓치는 일이 없이 안전하게 검출할 수 있도록 하고 k₁임계치들은 매우 엄격하게 잡아 신호 검출시 의사신호를 톤 신호로 오검출하는 확률을 줄이도록 한다.

제9도는 본 발명과 관련된 디지틀 DTMF 신호 수신방식의 상세 흐름도를 도시한 것으로, 디지트간 무신호기간에 대한 정보를 담는 변수 IA와 이전에 수신된 샘플 데이타에 대한 디지트 톤의 존재여부에 대한 정보를 담는 변수 LA, 변수 LA 이전에 수신된 샘플 데이타에 대한 디지트 톤 존재여부의 정보를 담는 변수 LA2를 초기화 한 후 입력된 신호로부터 다이얼 톤 성분을 제거하고 다이얼 톤 제거필터의 출력 샘플들에 대한 4kHz의 하강 샘플링을 하여 얻은 하강 샘플링된 샘플에 대해 고대역 주파수군과 저대역 주파수군으로 분리되는 전처리과정을 거치게하고 각 주파수군마다 자기상관계수들{r₀, r₁, r₂}을 계산하고 이들 계수들에 기초하여 편 자기상관계수{k₁, k₂}을 계산해내는 편 자기상관 분석과정을 거치며, 고대역 주파수군에서는 {k₁(H), k₂(H)}를 계산하고 저대역 주파수군에서는 {k₁(L), k₂(L)}를 계산한다.

이들은 그다음 3개의 편 자기상관계수를 연속적으로 비교하는 신호검출과정을 거쳐 잡음만이 검출되었을 경우 전술한 바와 같이 첫번째 시험인 k₂(H와 L중 어느 한쪽을 사용할 수 있음) 시험에서 완벽하게 식별되어 전처리과정의 첫 단으로 가서 다음 샘플 데이타를 수신하여 이후의 과정을 반복하며 이때 변수 IA 값은 디지트간 무신호기간에 대한 정보를 담기위해 0에서 1만큼 증분되고 현재이 수신된 샘플 데이타에는 아무런 디지트 정보가 존재하지 않으므로 현재의 샘플 데이타에 대한 디지트 톤 존재여부의 정보를 담는 변수 KU는 신호부재 S₀로 세트되고, 그다음 과정을 반복하기 위해 전처리과정의 첫 단으로 가면서 변수 KU의 정보는 변수로 넘겨지고 변수 LA의 정보는 변수 LA2로 넘겨진다.

한편, k₁(H 혹은 L)가 임계치 시험에 통과하면 k₁(H)가 그의 임계치와 비교하게 되며 여기서 임계치 시험에 불합격할 경우에는 음성신호를 수신한 것으로 여겨져 첫번째 시험에서와 같이 변수 IA값을 현재의 값에서 1을 증분시키고 변수 KU를 신호부재 S₀로 세트한 다음 전처리 과정의 첫 단으로 궤환한다.

그러나 k₁(H) 시험에서 k₁(H)값이 임계치보다 적으면 마지막으로 k₁(L)을 그 임계치의 상한값 및 하한값과 비교할 때 이들의 범위 내에 들면 디지트 톤 신호를 수신한 것으로 판정하여 상기 변수 KU를 신호존재 S₁로 세트한 후 유효 디지트 판별과정으로 넘어가지만 k₁(L)의 시험에 불합격한 경우는 인접 전화선간의 누화 현상들로 인한 일시적인 오동작으로 간주하여 상기 변수 KU는 판단보류(S₂)로 세트하고 유효 디지트 판별과정으로 넘어가며 여기서 상기 판단보류(S₂)는 디지트 톤 존재여부에 대한 유보를 의미하는 것으로 k₂(H 혹은 L)와 k₁(H)을 통과하였으면 분명히 톤 신호가 존재하지만 k₁(L) 시험에 불합격한 것은 누화 등에 의한 일시적 오동작의 경우로 간주하는 것을 의미한다.

그런데 여기서 편 자기상관계수 시험에 의해 검출된 디지트 톤에 대해서는 제5도와 제6도에 나타나 있는 8개 톤 주파수에 대한 k₁계수값의 검출 밴드표로 부터 검출된 디지트에 해당하는 코드번호를 기억시키고 신호검출 결과 신호 존재 S₁이나 판단보류(S₂)가 검출되면 다음의 유효 디지트 판별과정으로 들어가게 되는데 연속적으로 두 개의 검출결과가 신호존재 S₁이든지 아니면 {S₁, S₂, S₁}이고 디지트간에 무신호기간에 대한 조건을 만족하면 새로 송출되어 온 유효 디지트로 판정하고 해당 디지트를 출력시키며 여기서 변수 LA2와 변수 KU가 신호존재 S₁이고 변수 LA가 판단보류 S₂인 경우는 일시적인 누화현상으로 인한 것이므로 디지트간 무신호기간에 대한 정보를 보상해 주어야 한다.

따라서 변수 IA는 현재의 값에서 1을 뺀 값을 가지게 하여 보상한다.

한편 유효 디지트 톤 신호가 판별된 후에는 수신 방식의 흐름도는 변수 IA를 ø으로 다시 세트시킨 후 전처리 과정의 첫 단으로 궤환되어 다음 샘플 데이타를 수신하여 같은 과정을 반복하며 특히 본 발명에 따른 제9도의 DTMF 신호 수신방식에서는 24-40ms 이내에 유효 디지트 판별을 하도록 구성되어 있어 4kHz로 샘플링된 샘플 데이타의 크기는 매번 과정을 반복할 때마다 12ms 또는 13ms에 해당하는 N=48 또는, N=52를 취하도록 하고 있다.

(48×0.00025Sec=12ms; 52×0.00025Sec=13ms).

또한 디지트간 무신호기간을 나타내는 변수 IA는 4×12ms=48ms가 되도록 하기 위하여 IA≥4가 되게 하였는데 이는 시스템 요구사항에서 디지트간 무신호기간은 최소 40ms이기 때문이다.

제10도는 제9도의 DTMF 신호 수신방식에 따른 전형적인 타이밍도의 한 실시예를 나타내며 사건 A는 다발성 톤(Burst Tone)이 검출된 경우로 제9도의 흐름도에서 신호검출 과정으로 부터 최소한 2개의 신호존재(S₁)가 연속적으로 검출되지 못하여 톤 지속시간이 유효하지 못하기 때문에 이전에 검출된 디지트인 #(n-1)이 그대로 있게 되고, 사건 B는 n번째 디지트가 검출된 경우인데 톤의 지속시간과 상기 #(n-1)과 #n 사이의 디지트간 무신호기간이 유효하기 때문에 새로운 디지트가 수신된 것으로 판정되어 디지트 #n에 해당하는 디지트 코드번화가 출력되는 것을 나타내고 있는데 여기서 조건은 m≥ø이다.

사건 C는 상기 디지트 #n의 끝이 검출된 경우로 디지트정보 #n이 그대로 유지되며, 사건 D는 디지트 #(n+1)이 검출된 경우로 톤 지속시간 및 디지트간 무신호기간이 유효하여 해당 톤 디지트 코드번호가 출력되고, 사건 E는 상기 디지트 #(n+1)의 지속기간중 허용할만한 단속기간(Drop out)을 나타내고 있으며, 이 경우 디지트간 무신호기간이 짧기 때문에 유효 디지트에 대한 디지트 코드번호를 출력하는 일이 없이 다음 샘플 데이타 블럭으로 옮겨간다.

사건 F는 디지트 송출기간 사이에 음성신호가 수신된 경우로 상기 디지트 #(n+1)의 끝이 검출되면서 무신호기간을 거친 후 다음에 나타난 음성신호에 대해 제9도의 신호검출 과정을 거쳐 의사신호로써 무신호판정을 내린 경우이며, 사건 G는 디지트 #(n+1)를 검출한 것으로 톤 지속시간과 디지트간 무신호기간이 모두 유효하여 이에 해당하는 디지트 코드번호를 출력한다.

제11도는 본 발명과 관련하여 시간영역 처리방식을 이용한 디지틀 DTMF 신호 수신기 설계의 한 예를 도시한 것으로 수신기는 전술한 바와 같이 다이얼 톤의 제거와 입력 잡음신호의 대역제한을 위한 다이얼 톤 제거필터(30)를 포함하고 수신기 회로는 하강 샘플기(31)에서 8kHz로 샘플링된 샘플들은 4kHz로 샘플링된 샘플들로 변환하여 사용하며 고대역 주파수군 분리필터(34)와 저대역 주파수군 분리필터(37)에서 고대역 주파수군 디지트 톤과 저대역 주파수군 톤으로 각각 분리 처리하기 위하여 2개의 가지(32), (33)으로 나뉘며 상기 가지(32)에서는 고대역 주파수군 분리필터(34)를 거친 샘플들이 상기 고대역 주파수군 분리필터(34)와 종속접속된 자기상관계산기(35)와 편 자기상관계산기(36)에 입력되고 상기 가지(33)에서는 저대역 주파수군 분리 필터(37)를 거친 샘플들이 상기 저대역 주파수군 분리필터(37)와 종속접속된 자기상관계산기(38)와 편 자기상관계산기(39)에 차례로 입력된다.

그 다음 상기 두 개의 자기상관계산기(36)(39)로 부터의 출력값은 신호검출 및 유효 디지트 판별회로(40)에 연결된다.

상기 수신기의 각 블럭은 동작은, 압축된 비선형 PCM(Pulse Code Modulation) 신호로부터 선형화된 입력 샘플 신호{X(n)}에 대해 전 처리과정으로써 상기 다이얼 톤 제거필터(30)에서 먼저 다이얼 톤을 제거하고 하강 샘플기(31)에서 8kHz로 샘플링되어 전송되어 온 샘플신호들을 한 개씩 걸러 획득함으로써 4kHz로 샘플링된 샘플신호들로 하강샘플링한 후 대역분리를 위해 두가지(32), (33)로 나뉘어지게 한 다음 고대역/저대역 주파수군 분리필터(34)(37)로 분리되어 각 주파수군의 자기상관계산기(35),(38)에서 하강 샘플링된 샘플 데이타로부터 자기상관계수들은 계산하고 이 계수들을 기초로 해서 편 자기상관계수(36),(39)에서 편 자기상관계수들을 계산하는 편 자기상관 분석과정과, 앞서 계산된 편 자기상관계수들을 이용하여 신호검출 및 유효 디지트 판별회로(40)에서 신호의 존재유무와 톤의 주파수값들을 결정하는 신호검출 과정, 그리고 검출된 디지트 톤들의 유효성을 판별하는 기능을 갖는다.

상기한 바와 같이 기존의 제 수신방식은 정확한 신호검출을 위해 입력 신호레벨의 변화에 민감해야 되는 문제가 있는데 반해 본 발명에 따른 디지틀 신호 수신방식은 디지트 톤 검출을 위해 사용되는 편 자기상관계수이 입력 신호 레벨에 관계없이 항상 일정하다는 특성으로 인해 신호레벨의 어떠한 변동 하에서도 동일한 검출능력을 유지시켜주며 잡음 및 음성등의 의사신호에 의해 생기기 쉬운 수신기의 오동작 반응에 대해서도 거의 완벽한 면역성을 제공해 주는 장점과, 또한 신호검출을 위해 4kHz로 샘플링된 샘플들을 이용함에 따라 기존의 8kHz로 샘플링된 샘플들을 이용하던 수신방식보다 수신기가 처리할 수 있는 채널 수를 2배로 증가시켜 주며 신호검출을 위해 편 자기상관계수의 한 가지 파라미터만을 효과적으로 사용함으로 인해 회로상의 오버헤드가 줄어 신호검출 및 유효 디지트 톤 판별회로를 기존의 유효 디지트 톤 판별회로보다 훨씬 간소화 시켜 주는 장점과, 본 발명에 따른 DTMF 신호 수신방식은 완전히 디지틀 신호처리 기법에 의한 것이어서 단일 칩(Chip) DSP(Digital Signal Processor)를 이용하여 효과적으로 구현할 수 있기 때문에 이와 같은 DSP 칩으로 수신기를 구현하는 경우 DTMF 신호장치의 소형화와 제작시 비용절감 및 신뢰도를 향상시킬 수 있는 장점이 있는 것이다.

Claims (4)

1. 전자교환기의 신호 수신방식에 있어서, 유효 디지트 톤 검출 및 판별을 위해 다이얼 톤 제거필터(30)를 이용하여 다이얼 톤을 제거하는 단계와, 하강 샘플링(31)에 의해 8kHz로 샘플링된 샘플신호로 부터 4kHz로 샘플링된 샘플신호로 변환하는 단계와, 고대역/저대역 주파수군 분리필터(34), (37)에 의해 고대역 및 저대역 주파수군 디지트 톤들을 분리처리하는 단계와, 고대역/저대역 주파수군 분리필터(34), (37)에 종속 접속된 자기상관계산기(35), (38)와 편 자기상관계산기(36), (39)에 의핸 편 자기상관 분석을 하는 단계와, 각 가지의 출력이 신호검출 및 유효 디지트 판별회로(40)로 입력된 후 신호의 존재 유무와 톤의 주파수 값들을 결정하여 신호검출의 결과를 출력하는 단계들에 의해 수신되는 것을 특징으로 하는 전자교환기의 DTMF 신호 수신방식.
2. 제1항에 있어서, 고대역 편 자기상관계시산기(36)에서 계산된 k₁(H), k₂(H)와, 저대역 편 자기상관계산기(39)에서 계산된 k₁(L), k₂(L)에 대하여 k₂(H 혹은 L), k₁(H), k₁(L) 순으로 3개의 파라미터들을 연속적으로 시험하여 유효 디지트 톤 신호를 검출하는 것을 특징으로 하는 전자교환기의 DTMF 신호 수신방식.
3. 제1항에 있어서, 8개의 톤 주파수에 대한 k₁의 검출밴드표로부터 톤 주파수를 해독하는 단계와, 디지트 톤 존재유무에 관한 정보를 담는 4개의 변수 KU, LA, LA2, IA를 설정하는 단계와, 신호의 존재를 확인하기 위해 샘플 갯수 N=48 혹은 N=54로 설정하는 단계와, 상기 4개의 변수를 확인하는 가운데 변수 KU, LA, LA2의 인접한 디지트 검출결과들의 내력을 비교하여 연속적으로 두개의 신호존재를 검출되면서 변수 IA의 무신호기간을 만족하는 것이 확인되면 검출된 디지트를 유효 디지트로 판별하는 단계들에 의해 신호처리를 하는 것을 특징으로 하는 전자교환기의 DTMF 신호 수신방식.
4. 제1항 내지 제3항에 있어서, 신호검출시의 일시적인 오류를 보정하기 위하여 신호부재(S₀)와 신호존재(S₁) 및 판단보류(S₂)를 설정단계와, (S₀)와 신호존재(S₁) 및 판단보류(S₂)를 설정하는 단계와, 상기 판단보류(S₂)를 중심으로 전의 디지트 판별결과와 후의 디지트 판별결과가 상기 신호존재(S₁)로서 디지트 톤이 존재하는 가를 확인하는 단계와, 존재하는 경우에 유효 디지트로 선언하여 일시적인 검출오류를 보정하는 단계들에 의해 수신되는 것을 특징으로 하는 전자효관기의 DTMF 신호 수신방식.

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