DE60223334T2

DE60223334T2 - Verbesserungen in Beziehung zur Detektion eines Zweitonmehrfrequenzsignales

Info

Publication number: DE60223334T2
Application number: DE60223334T
Authority: DE
Inventors: Pierre Sauvage; Simon Morlat
Original assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 2002-02-08
Filing date: 2002-02-08
Publication date: 2008-07-10
Anticipated expiration: 2022-02-09
Also published as: EP1335614A1; EP1335614B1; ATE377911T1; DE60223334D1; US20030235291A1; US7184542B2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Tonerfassung und insbesondere auf die Erfassung eines Zweiton-Mehrfrequenztones (DTMF-Tons; DTMF = dual tone multi-frequency) in Software basierend auf Telekommunikationssystemen.
Moderne Telekommunikationssysteme basieren immer stärker auf Software und benötigen üblicherweise nur ein Minimum an physischer Hardware. Ein Großteil der notwendigen Telekommunikationsfunktionalität wird nun durch Softwarefunktionen geliefert, die auf leistungsstarken Computerservern laufen, wie z. B. der HP OpenCall Media Plattform (OCMP), die auf einem HP-UX-Server läuft. Die HP-OCMP ist z. B. in der Lage, Tausende von Telefonanrufen gleichzeitig zu handhaben und liefert fortschrittliche Telefoniedienste. Während die Migration hin zu Software-basierten Systemen fortschreitet, ist es immer häufiger erwünscht, so viel wie möglich von der notwendigen Funktionalität zu haben, die durch Softwaresysteme geliefert wird. Dies bringt Vorteile, wie z. B. die Fähigkeit, Softwaresysteme aufzurüsten und zu aktualisieren, ohne dazu notwendige Änderungen an der zugrunde liegenden Hardware.
Viele Funktionen jedoch, die effizient durch zweckgebundene Hardwarelösungen gehandhabt werden, erfordern eine umfassende Rechen- und Verarbeitungsleistung, wenn sie in Softwaresystemen ausgeführt werden.
In Softwaresystemen verwenden viele Softwarefunktionen und Aufgaben Ressourcen, die durch eine einzelne Verarbeitungsplattform bereitgestellt werden, gemeinschaftlich. Folglich können Verarbeitungsfunktionen, die eine umfassende Rechen- und Prozessor-Leistung benötigen, eine Reduzierung des Verhaltens von anderen Funktionen und Aufgaben verursachen, die auf derselben Plattform laufen. Dementsprechend können schon kleine Unterschiede bei der Gesamtverarbeitungseffizienz einen wesentlichen Unterschied ausmachen, z. B. im Hinblick auf die Anzahl von Telefonanrufen, die gleichzeitig durch ein Telekommunikationssystem gehandhabt werden kann.
Eine Zweiton-Mehrfrequenzerfassung (DTMF-Erfassung) ist eine allgemeine Funktion, die von Telekommunikationssystemen benötigt wird, und ist eine solche Funktion, die umfassende Verarbeitungsressourcen benötigt.
Die Verwendung von DTMF-Tönen hat die Anruftätigung sowie interaktive Telekommunikationsanwendungen revolutioniert und hat fortschrittliche Dienste ermöglicht, wie z. B. Telefonbanking, Telefonbestelldienste, Anrufwarteeinrichtungen, um nur einige zu nennen.
DTMF-Töne werden über die Stimmschaltung eines Telefonnetzwerks übertragen und müssen genau durch die DTMF-Decodierausrüstung erfasst und decodiert werden. Da es keine Möglichkeit gibt, im Voraus zu wissen, wann möglicherweise ein DTMF-Ton in einem Stimmsignal vorhanden ist, muss dass Stimmsignal konstant verarbeitet werden, um das Vorhandensein von DTMF-Tönen zu erfassen. Es gibt zahlreiche zweckgebundene Hardwarelösungen zum Ausführen einer DTMF-Erfassung, wie z. B. die integrierte Tonempfängerschaltung Holtek HT9170, und solche Lösungen wurden jahrelang in Verbindung mit bestehenden Hardware-basierten Telekommunikationsplattformen verwendet.
Obwohl der Betrag an Verarbeitungsressourcen, der zum Erfassen von DTMF-Tönen erforderlich ist, nicht notwendigerweise ein Problem darstellt, wenn ein einzelnes Offline-Signal verarbeitet wird, wird die Verarbeitungseffizienz bei Echtzeittelekommunikationssystemen kritisch, die Tausende von Telefonanrufen gleichzeitig handhaben.
Software-DTMF-Erfassungstechniken sind bekannt, wie z. B. offenbart ist in der US 5,694,466 an Xie u. a. In der US 5,809,133 an Bartkowiak u. a. ist ein DTMF-Tondetektor offenbart, der den Goertzel-Algorithmus zum Erfassen von DTMF-Tönen verwendet. Nur ein Teil des Goertzel-Algorithmus wird für jede der möglichen Tonfrequenzen ausgeführt, und der Algorithmus wird dann nur an einer Anzahl von ausgewählten Frequenzen fortgesetzt. Die US 5,119,322 an Stroobach beschreibt einen DTMF-Tondetektor, der eine erste diskrete Fourier-Transformation (DFT; discrete Fourier transform) mit geringer Genauigkeit an einem Eingangssignal ausführt, um zu bestimmen, ob möglicherweise ein DTMF-Ton in einem Eingangssignal vorhanden ist, und führt eine zweite DFT hoher Genauigkeit aus, um das Vorhandensein des DTMF-Tons zu verifizieren.
Die vorliegende Erfindung richtet sich auf das Verbessern der Verarbeitungseffizienz, die für die Softwareerfassung von DTMF-Tönen erforderlich ist.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Erfassen eines Zweiton-Mehrfrequenztones (DTMF-Ton) in einem Eingangssignal geschaffen, wobei das Eingangssignal eine Mehrzahl von Rahmen aufweist, wobei jeder Rahmen eine vorbestimmte Anzahl an Datenabtastwerten aufweist, wobei das Verfahren ein Durchführen (406) eines Goertzel-Algorithmus unter Verwendung all der Datenabtastwerte in einem Eingangsrahmen aufweist, um das Vorliegen eines DTMF-Tons in diesem Rahmen zu bestimmen, gekennzeichnet durch: vor dem Durchführen des Goertzel-Algorithmus an einem Eingangsrahmen, Berechnen (402) des Energiepegels unter Verwendung einer zweiten vorbestimmten Anzahl von Datenabtastwerten in dem Eingangsrahmen; und Durchführen des Goertzel-Algorithmus lediglich dort, wo der berechnete Energiepegel einen vorbestimmten Pegel überschreitet (404).
Vorteilhafterweise wird der Betrag an Verarbeitungsressourcen, der zur Ausführung einer solchen Software-basierten DTMF-Erfassung erforderlich ist, reduziert. Eine Wirkung davon ist das Erhöhen der Anzahl an parallelen DTMF-Erfassungsroutinen, die ausgeführt werden können, und somit das Erhöhen der Anzahl von gleichzeitigen Rufen, die auf einer einzelnen Hardwareplattform gehandhabt werden können, wie z. B. der HP-OCMP-Plattform.
Der DTMF-Tonerfassungssprozess kann unter Verwendung des Goertzel-Algorithmus mit einer Mehrzahl von unterschiedlichen Frequenzen ausgeführt werden, um ein Paar von DTMF-Frequenzen in dem Rahmen zu erfassen.
Wenn ein DTMF-Ton in einem ersten Rahmen erfasst wird, wird der nächste Rahmen vorzugsweise mit dem Goertzel-Algorithmus lediglich unter Verwendung der Frequenzen des DTMF-Tons verarbeitet, der in dem ersten Rahmen erfasst wurde.
Die vorliegende Erfindung kann ferner dafür sorgen, dass der DTMF-Erfassungsprozess angepasst ist, um anfänglich das Vorhandensein eines DTMF-Tons in einer ersten Auswahl der Rahmen zu bestimmen. Nur wenn ein DTMF-Ton in der ersten Auswahl von Rahmen erfasst wird, dann wird das Vorhandensein eines DTMF-Tons in einer zweiten Auswahl der Rahmen erfasst. Das Vorhandensein eines gültigen DTMF-Tons wird dann bestätigt, wo die Anzahl von aufeinander folgenden Rahmen, in denen bestimmt wurde, dass ein DTMF-Ton vorhanden war, eine vorbestimmte Anzahl überschreitet.
Die vorliegende Erfindung kann zusätzlich ein Telekommunikationssystem bereitstellen, das angeordnet ist, um gemäß einem DTMF-Erfassungsverfahren zu arbeiten, wie beschrieben wurde.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Herstellungsartikel bereitgestellt, der ein Programmspeichermedium aufweist, in dem eine computerlesbare Programmcodeeinrichtung zum Durchführen eines Verfahrens zum Erfassen eines Zweiton- Mehrfrequenztones (DTMF-Tons) in einem Eingangssignal ausgeführt ist, wobei das Eingangssignal eine Mehrzahl von Rahmen aufweist, wobei jeder Rahmen eine vorbestimmte Anzahl von Datenabtastwerten aufweist, wobei die computerlesbare Programmcodeeinrichtung in dem Herstellungsartikel eine computerlesbare Programmcodeeinrichtung zum Bewirken umfasst, dass ein Computer einen Goertzel-Algorithmus unter Verwendung aller Datenabtastwerte in einem Rahmen durchführt, um das Vorliegen eines DTMF-Tons in diesem Rahmen zu bestimmen, dadurch gekennzeichnet, dass die computerlesbare Programmcodeeinrichtung vor einem Durchführen des Goertzel-Algorithmus an dem Rahmen zum Berechnen eines Energiepegels unter Verwendung einer zweiten vorbestimmten Anzahl an Datenabtastwerten in dem Rahmen und zum Durchführen des Goertzel-Algorithmus lediglich dort an dem Rahmen, wo der berechnete Energiepegel einen vorbestimmten Pegel überschreitet, ausgelegt ist.
Die Erfindung wird nun mit Hilfe eines nichteinschränkenden Beispiels Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
1 ein Blockdiagramm ist, das die Hauptfunktionsblöcke eines allgemeinen, auf Software basierenden DTMF-Erfassungssystems zeigt;
2 ein Flussdiagramm ist, das die Hauptfunktionsschritte ausführt, bei denen der allgemeine DTMF-Decodierer aus 1 gemäß einem System auf dem Stand der Technik betrieben wird;
3 ein Flussdiagramm ist, das einen allgemeinen DTMF-Erfassungsprozess gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel ausführt;
4 ein Flussdiagramm ist, das einen Teil des DTMF-Erfassungsprozesses aus 3 detaillierter zeigt;
5 ein Flussdiagramm ist, das einen Teil des DTMF-Erfassungsprozesses aus 4 detaillierter zeigt;
6 ein alternatives Flussdiagramm ist, das die DTMF-Erfassung gemäß der vorliegenden Erfindung ausführt; und
7 ein Diagramm ist, das einen Teil eines Eingangssignals zeigt, das einen gültigen DTMF-Ton enthält.
1 ist ein Blockdiagramm, das die Hauptfunktionsblöcke eines allgemeinen, auf Software basierenden DTMF-Erfassungssystems 100 zeigt. Ein solches System kann z. B. auf einem Computerserver oder einer anderen Verarbeitungsplattform implementiert sein, wie z. B. einem HP-UX-Server. ein digitales Eingangssignal 102, das Rahmen aus diskreten Abtastwerten aufweist, wird an einem Eingangspuffer 104 empfangen. Die Energie des Rahmens wird durch eine Energierecheneinrichtung 106 berechnet, deren Ausgabe einem DTMF-Erfassungsmodul 108 zugeführt wird. Eine Ausgabe 112 liefert ein Ausgangssignal, das das Vorhandensein und das Wesen aller erfassten, gültigen DTMF-Töne in dem Eingangssignal anzeigt. Die Ausgabe 112 kann verwendet werden, um anderen Software- oder Hardware-Modulen das Vorhandensein von erfassten, gültigen DTMF-Tönen zu signalisieren.
Wie Fachleute auf dem Gebiet erkennen werden, ist der Goertzel-Algorithmus ein allgemeiner DTMF-Erfassungsalgorithmus zur Verwendung beim Erfassen von DTMF-Tönen. Der Goertzel-Algorithmus ist ein Filter einer infiniten Impulsantwort (IIR; infinite impulse response), das eine Rückkopplung verwendet, um ein Bandpassfilter mit sehr hohem Q-Wert zu erzeugen. Durch eine Analyse der Energiepegel vor und nach der Verarbeitung kann das Vorhandensein einer gegebenen Frequenz genau bestimmt werden. Um einen DTMF-Ton zu erfassen, ist es notwendig, den Goertzel-Algorithmus bis zu achtmal auszuführen, um zu bestimmen, welche Kombinationen der acht DTMF-Frequenzen in einem Rahmen vorhanden sind. Der Goertzel-Algorithmus ist in zahlreichen C Mathebibliotheken enthalten und ist Fachleuten auf dem Gebiet bekannt und wird somit hierin nicht detaillierter erörtert.
2 ist ein Flussdiagramm, das die Hauptfunktionsschritte ausführt, bei denen der allgemeine DTMF-Decodierer aus 1 gemäß einem System auf dem Stand der Technik betrieben wird. Ein Rahmen aus Abtastwerten wird aus dem Eingangspuffer 104 entfernt, Schritt 200, und die Gesamtenergie für den Rahmen wird berechnet, Schritt 202. Die Ergebnisse der Energieberechnung werden dann durch das DTMF-Erfassungsmodul 108 verwendet, Schritt 204. Abschließend wird das Vorhandensein eines DTMF-Tons bestimmt, Schritt 206, unter Verwendung der Ergebnisse der Energieberechnungen und des Goertzel-Algorithmus.
Wie vorangehend erwähnt wurde, ist es nicht möglich, im Voraus zu wissen, wann ein gültiger DTMF-Ton in dem Eingangssignal vorhanden ist. Die auf Software basierenden DTMF-Erfassungssysteme auf dem Stand der Technik haben daher eine DTMF-Verfassung und somit den Goertzel-Algorithmus an jedem einzelnen Rahmen des Eingangssignals ausgeführt. Einer der Hauptnachteile mit solchen Systemen ist jedoch, dass der Goertzel-Algorithmus ein komplexer Algorithmus ist, der entsprechend große Mengen an Verarbeitungsleistung erfordert. Während eines typischen Telefonanrufs enthält der Großteil der Rahmen keinen DTMF-Ton. Stattdessen, sogar wenn ein Telefonanruf zu einem Voice-Mail-Server getätigt wird, wo DTMF-Töne verwendet werden, um mit Stimm-(Voice-)Menüs und ähnlichem in Wechselwirkung zu treten, wird ein Großteil der Zeit damit verbracht, Stimmantworten zuzuhören, wobei nur ein geringer Teil der Zeit verwendet wird, DTMF-Befehle zu bewirken. Daher wird der DTMF-Erfassungsprozess und insbesondere der Goertzel- Algorithmus zum großen Teil unnötig ausgeführt, und verbraucht kostbare Prozessorressourcen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun Bezug nehmend auf 3 beschrieben, die ein allgemeines Flussdiagramm ist, das einen DTMF-Erfassungsprozess gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel ausführt, und gemäß dem der allgemeine DTMF-Decodierer aus 1 betrieben werden kann.
Die Charakteristika von DTMF-Tönen sind auf dem Gebiet der Telekommunikation bekannt und sind definiert in den ITU-T-Empfehlungen Q.23 und Q.24. Gemäß der ITU-T Q.24 hat ein gültiger DTMF-Ton eine minimale Tondauer von 40 ms und einen minimal erfassbaren Leistungspegel von –29 dBm. Daher ist es möglich, dass eventuell DTMF-Töne in dem Stimmsignal vorhanden sind, die keine gültigen DTMF-Töne gemäß den ITU-T-Empfehlungen sind. Es sollte darauf hingewiesen werden, dass eine Unterscheidung zwischen „gültigen DTMF-Tönen", wie sie durch ITU-T Q.24 definiert sind, und „DTMF-Tönen", die erfasst wurden, von denen jedoch nicht bestätigt wurde oder von denen noch bestätigt werden soll, dass sie einen gültigen DTMF-Ton darstellen, gemacht werden muss.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Eingangsstimmsignal in Rahmen mit einer Dauer von 12,875 ms unterteilt, wobei jeder Rahmen 106 Datenabtastwerte enthält. Ein gültiger DTMF-Ton ist somit für die Dauer von zumindest drei ganzen Rahmen vorhanden. Fachleute auf dem Gebiet werden erkennen, dass andere Rahmencharakteristika gleichermaßen verwendet werden könnten, abhängig von bestimmten Anforderungen, was zu einem gültigen DTMF-Ton führen könnte, der eine kleinere oder größere Anzahl von Rahmen umspannt.
Bezug nehmend nun auf 3 wird ein Datenrahmen erhalten, Schritt 300, von dem Eingangspuffer 104 des allgemeinen DTMF-Erfassungssystems, das in 1 gezeigt ist. Der Rahmen wird verarbeitet, Schritt 302, um zu bestimmen, ob ein DTMF-Ton in dem Rahmen vorhanden ist.
Wenn kein DTMF-Ton erfasst wird, Schritt 304, werden die nächsten Rahmendaten zur Verarbeitung abgewartet. Wenn ein DTMF-Ton in dem Rahmen erfasst wurde, Schritt 304, ist es dann notwendig, zu bestätigen, ob ein gültiger DTMF-Ton in dem Eingangssignal vorhanden ist oder nicht, Schritte 306 und 308. Da ein gültiger DTMF-Ton zumindest drei ganze Rahmen umspannt, kann das Vorhandensein eines gültigen DTMF-Tons z. B. bestätigt werden, sobald das Vorhandensein desselben DTMF-Tons in drei aufeinander folgenden Rahmen bestätigt wurde. Abschließend, wenn bestimmt wird, dass ein gültiger DTMF-Ton vorhanden ist, kann ein Bestätigungs-Signal oder eine -Meldung z. B. zu einer Anwendung gesendet werden, Schritt 310.
Schritt 302 aus 3 wird nun detaillierter Bezug nehmend auf 4 beschrieben, die ein Flussdiagramm ist, das den DTMF-Erfassungsprozess von Schritt 302 detaillierter darstellt.
Die Energie eines ersten Abschnitts des aktuellen Rahmens wird berechnet, Schritt 402, z. B. durch Summieren der Quadrate jedes Abtastwerts oder durch jede andere geeignete Technik, wie für Fachleute auf dem Gebiet offensichtlich ist. Die berechnete Energie für den ersten Teil des Rahmens wird verglichen, Schritt 404, mit einer vorbestimmten Schwelle, um zu bestimmen, ob es möglich wäre, dass ein DTMF-Ton in dem Rahmen vorhanden ist. Wenn der berechnete Energiepegel unter der Schwelle ist, wird bestimmt, dass es nicht möglich ist, dass ein DTMF-Ton in dem Rahmen vorhanden ist, und der nächste Rahmen wird wiedergewonnen, zur Verarbeitung auf die gleiche Weise. Wenn der berechnete Energiepegel über der Schwelle ist, zeigt dies die Möglichkeit an, dass ein DTMF-Ton möglicherweise in dem Rahmen vorhanden ist. In diesem Fall ist eine weitere Verarbeitung notwendig, um das Vorhandensein eines DTMF-Tons in dem Rahmen zu bestätigen. Dies kann z. B. durch Durchführen des Goertzel-Algorithmus an dem Rahmen erreicht werden, Schritt 406.
Auf diese Weise wird der prozessorintensive Goertzel-Algorithmus nur ausgeführt, wo bestimmt wird, dass eine angemessene Wahrscheinlichkeit vorliegt, dass ein DTMF-Ton in einem Rahmen vorhanden ist. Dies hat die Wirkung, dass es den Betrag an unnötiger Verarbeitung, die ausgeführt wird, wesentlich reduziert, dadurch, dass der Goertzel-Algorithmus nicht an Rahmen ausgeführt wird, wo unwahrscheinlich ist, dass ein DTMF-Ton vorhanden ist.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel enthält der erste Teil des Rahmens 36 Abtastwerte. Da der minimal erfassbare Leistungspegel eines DTMF-Tons gemäß ITU-T Q.24 gegeben ist als –24 dBm, kann angenommen werden, dass die vorbestimmte Schwelle ungefähr 36/106-tel dieses Pegels ist. Fachleute auf dem Gebiet werden erkennen, dass Abweichungen dieser Werte ebenfalls verwendet werden können, z. B. abhängig von der Anzahl von Abtastwerten in einem Rahmen.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Dauer eines DTMF-Tons in jedem Rahmen nicht bestimmt; es ist ausreichend, nur das Vorhandensein eines DTMF-Tons zu erfassen, sogar wenn der DTMF-Ton eine Dauer von weniger als der Länge eines Rahmens aufweist. In der Praxis, aufgrund der Tatsache, dass ein Großteil der DTMF-Erzeugungs-Ausrüstung den ITU-Standards entspricht, kann angenommen werden, dass übertragene DTMF-Töne diesen Standards entsprechen. Die Kombination der Energieberechnung und des Goertzel-Algorithmus stellt sicher, dass eine falsche Erfassung von fehlerhaften DTMF-Tönen minimiert wird.
Schritt 406 aus 4 wird nun detaillierter Bezug nehmend auf 5 beschrieben.
Wie vorangehend erwähnt wurde, muss ein gültiger DTMF-Ton zumindest drei ganze Rahmen umspannen. Daher, wenn bestimmt wird, dass ein Rahmen einen DTMF-Ton enthält, ist es wahrscheinlich, dass der nachfolgende Rahmen ebenfalls denselben DTMF-Ton enthält. Durch diese Realisierung ist es möglich, die Verarbeitungsanforderungen zum Erfassen gültiger DTMF-Töne weiter zu reduzieren.
Wenn bestimmt wird, dass ein DTMF-Ton in einem Rahmen vorhanden ist, dann muss, wenn eine DTMF-Erfassung an dem nächsten Rahmen ausgeführt wird, der Goertzel-Algorithmus nur unter Verwendung derselben Frequenzen ausgeführt werden, die verwendet wurden, um den DTMF-Ton in dem vorangehenden Rahmen zu erfassen. Wenn derselbe DTMF-Ton erfasst wird wie bei dem vorangehenden Rahmen, wäre der Goertzel-Algorithmus unter Verwendung einer minimalen Verarbeitungsressourcenmenge ausgeführt worden, im Vergleich zur Verwendung des gesamten Goertzel-Algorithmus. Wenn die Verarbeitung des nachfolgenden Rahmens nicht zu der Erfassung desselben DTMF-Tons führt wie bei dem vorangehenden Rahmen benötigt der Rahmen keine weitere Verarbeitung mehr. Dies liegt an dem minimalen Zwischenraum, der zwischen unterschiedlichen DTMF-Tönen vorliegen muss.
Bezug nehmend wiederum auf 5 wird, bevor der Goertzel-Algorithmus an einem Rahmen ausgeführt wird, der vorherige Rahmen überprüft, um zu sehen, ob er einen DTMF-Ton enthielt, Schritt 502. Wenn nicht, wird der volle Goertzel-Algorithmus an dem aktuellen Rahmen ausgeführt, Schritt 506, um zu erfassen, ob ein DTMF-Ton vorhanden ist. Wenn jedoch erfasst wurde, dass ein DTMF-Ton in dem vorherigen Rahmen vorhanden war, wird der Goertzel-Algorithmus an dem aktuellen Rahmen ausgeführt, nur unter Verwendung desselben Frequenzpaars, das verwendet wurde, um den DTMF-Ton in dem vorangehenden Rahmen zu erfassen, Schritt 504. Wenn derselbe DTMF-Ton erfasst wird wie bei dem vorangehenden Rahmen, können diese Informationen verwendet werden, bei Schritt 306, um zu bestimmen, ob ein gültiger DTMF-Ton vorhanden ist, wie oben beschrieben wurde. Wenn nicht derselbe DTMF-Ton erfasst wird, wird der Rahmen nicht weiter verarbeitet, da es nicht möglich ist, dass ein gültiger DTMF-Ton in dem Rahmen vorhanden ist, aufgrund der oben erwähnten Minimalzwischenraumanforderungen, und der Prozess kehrt zu Schritt 300 zurück. Diese Technik kann eine Einsparung bei der Berechnung von bis zu 75% ergeben.
Weitere Verarbeitungseffizienzverbesserungen können an dem Betrag der Verarbeitung ausgeführt werden, der zum Erfassen eines gültigen DTMF-Tons erforderlich ist, dadurch, dass anfänglich nur eine Auswahl der Eingangsrahmen verarbeitet wird.
Wie vorangehend erwähnt wurde, muss ein gültiger DTMF-Ton zumindest drei Rahmen umspannen. Es wurde daher erkannt, dass es anfänglich nicht notwendig oder nicht effizient ist, eine DTMF-Erfassung an jedem eingehenden Rahmen auszuführen. Effizienzgewinne können dadurch erreicht werden, dass anfänglich nur jeder dritte eingehende Rahmen verarbeitet wird, wie nachfolgend Bezug nehmend auf 6 und 7 beschrieben wird. 6 ist ein Flussdiagramm, das eine Alternative zu dem Flussdiagramm zeigt, das in 3 gezeigt ist, und 7 ist ein Diagramm, das einen Teil eines Eingangssignals zeigt, das einen gültigen DTMF-Ton enthält.
Ein Rahmen n wird aus einem Puffer entfernt, Schritt 600, und wird gespeichert, Schritt 602, in einem temporären Speicher. Zum Zweck der Erklärung sei angenommen, dass n = 4. Vorzugsweise sind die Rahmen in einem Ringpuffer gespeichert, der in der Lage ist, drei Rahmen gleichzeitig zu speichern, und bei dem neuere Rahmen ältere Rahmen auf zyklische Weise ersetzen.
Bei Schritt 604 wird der Status von Rahmen n – 1, d. h. Rahmen 3, geprüft, unter Verwendung des oben beschriebenen DTMF-Erfassungsprozesses, um zu sehen, ob er einen DTMF-Ton enthielt. Die Status von kürzlich verarbeiteten Rahmen sind ebenfalls in dem Speicher gespeichert. Bei einem normalen Betrieb, wie nachfolgend offensichtlich wird, wäre Rahmen 3 bereits verarbeitet worden, um einen DTMF-Ton zu erfassen, und sein Status ist daher bekannt. In diesem Fall enthält Rahmen n – 1 keinen DTMF-Ton. Der nächste Schritt, Schritt 606, ist das Bestimmen, ob die Zahl des aktuellen Rahmens ein Mehrfaches von 3 ist. Dies stellt sicher, dass anfänglich nur jeder dritte Rahmen verarbeitet wird. Da ein gültiger DTMF-Ton zumindest drei Rahmen umspannen muss, ist es anfänglich nicht notwendig, jeden Rahmen zu verarbeiten. Sobald ein DTMF-Ton erfasst wird, ist jedoch eine weitere Untersuchung notwendig, bevor eine Bestätigung eines Vorhandenseins eines gültigen DTMF-Tons gegeben werden kann.
Da dies nicht der Fall ist, wird der Status der Rahmen n – 2, n – 3 und n – 4, d. h. der Rahmen 2, 1 und 0 geprüft, Schritt 622, um zu sehen, ob vorangehend ein DTMF-Ton erfasst wurde. Der Grund für das Prüfen dieser Rahmen ist das Sicherstellen, dass ein gültiger DTMF-Ton gültig erfasst wird, wie nachfolgend deutlich wird. In diesem Fall wurde kein DTMF erfasst, Schritt 622, und der nächste Rahmen wird zum Verarbeiten vorbereitet, Schritte 624, 600 und 602. Dieselben Schritte werden für n = 5 unternommen.
Wenn n = 6, kommt der Prozess bei Schritt 606 an, wo bestimmt wird, dass Rahmen 6 einer von „jeder dritter Rahmen" ist. Dementsprechend wird der oben beschriebene DTMF-Erfassungsprozess an Rahmen 6 ausgeführt, Schritt 608, der bestimmt, dass kein DTMF-Ton in Rahmen 6 erfasst wurde.
Der Prozess fährt mit Rahmen 7 und 8 wie oben beschrieben fort.
Wenn n = 9, fährt der Prozess mit Schritt 606 auf die oben beschriebene Weise fort. Da Rahmen 9 einer von „jeder dritter" Rahmen ist, Schritt 606, wird der oben beschriebene DTMF-Erfassungsprozess, Schritt 608, an Rahmen 9 ausge führt. Da Rahmen 9 einen DTMF-Ton enthält, Schritt 610, wird nachfolgend ein DTMF-Erfassungsprozess, Schritt 612, an dem Rahmen n – 1 ausgeführt, d. h. Rahmen 8. Da Rahmen 8 einen DTMF-Ton enthält, Schritt 614, wird der oben beschriebene DTMF-Erfassungsprozess an Rahmen n – 2 ausgeführt, d. h. Rahmen 7, Schritt 616.
Bei Schritt 622 wird eine Entscheidung getroffen, um zu bestimmen, ob ein gültiger DTMF-Ton erfasst wurde. Dies wird erreicht durch Prüfen, um zu sehen, ob DTMF-Töne an den Rahmen n – 2, n – 3 und n – 4 erfasst wurden, anders ausgedrückt, ob DTMF-Töne in Rahmen 7, 6 und 5 vorhanden waren. In diesem Fall ist die Entscheidung negativ und der nächste Rahmen wird verarbeitet, wo n = 10.
Bei Schritt 604 wird bestimmt, ob Rahmen n – 1, d. h. Rahmen 9, einen DTMF-Ton enthielt, was er tat. Der DTMF-Erfassungsprozess wird dann an Rahmen 10 ausgeführt, bevor das Vorhandensein eines gültigen DTMF-Tons bei Schritt 622 geprüft wird. In diesem Fall enthielt Rahmen n – 2, d. h. Rahmen 8, einen DTMF-Ton, sowie auch Rahmen n – 3, d. h. Rahmen 7. Rahmen n – 4, d. h. Rahmen 6, enthielt jedoch keinen DTMF-Ton, daher ist das Ergebnis weiterhin negativ.
Der Prozess fährt mit n = 11 fort. Bei Schritt 604 wird bestimmt, ob Rahmen n – 1, d. h. Rahmen 10, einen DTMF-Ton enthielt, was er nicht tat. Das Ergebnis von Schritt 606 ist ebenfalls negativ. Wiederum wird das Vorhandensein eines gültigen DTMF-Tons bei Schritt 622 bestimmt, durch Prüfen, ob ein DTMF-Ton in Rahmen n – 2, n – 3 und n – 4 vorhanden war. In diesem Fall enthielten die Rahmen 9, 8 und 7 DTMF-Töne, und es wird daher bestimmt, dass ein gültiger DTMF-Ton erfasst wurde. Folglich kann ein DTMF-Startereignis oder eine ähnliche Benachrichtigung ausgegeben werden, Schritt 626.
Der Grund für die Verzögerung der Bestätigung des Vorhandenseins eines DTMF-Tons ist sicherzustellen, dass die Verarbeitung der notwendigen Rahmen vor der Ausgabe eines DTMF-Startereignisses ausgeführt wurde.
Wie vorangehend erwähnt wurde, wird es nicht als notwendig erachtet, die Dauer jedes erfassten DTMF-Tons zu bestätigen. Bei dem Beispiel, das in 7 gezeigt ist, ist ein gültiger DTMF-Ton gezeigt, der drei ganze Rahmen umspannt. Solange ein DTMF-Ton in drei aufeinander folgenden Rahmen erfasst wird, wird ein gültiger DTMF-Ton erfasst. Dementsprechend würde ein gültiger DTMF-Ton ebenfalls (fälschlich) erfasst werden, wenn ein DTMF-Ton z. B. nur für die ersten zwei Drittel von drei aufeinander folgenden Rahmen vorhanden wäre. Gemäß den ITU-Standards ist solch ein Vorkommen kein gültiger DTMF-Ton. Der Einfachheit der Implementierung halber und da das natürliche Vorkommen eines solchen Ereignisses unwahrscheinlich ist, würde die vorliegende Erfindung ein solches Ereignis trotzdem als einen gültigen DTMF-Ton erfassen.
Obwohl die obige Beschreibung Bezug nehmend auf Verfahren zum Ausführen einer DTMF-Erfassung beschrieben wurde, sollte darauf hingewiesen werden, dass eine Möglichkeit, wie solche Verfahren bereitgestellt werden können, in der Form eines Herstellungsartikels ist, der ein Programmspeichermedium mit einem computerlesbaren Programmcode z. B. zur Verwendung auf Allzweckrechensystemen aufweist.
Fachleute auf dem Gebiet werden erkennen, dass die beiliegenden Flussdiagramme reine Beispiele sind, und dass Änderungen an den Flussdiagrammen und an zugeordneten Verfahren ausgeführt werden können, ohne von dem gesamten erfindungsgemäßen Wesen der hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele abzuweichen. Es wird z. B. darauf hingewiesen, dass in 6 Änderungen durchgeführt werden könnten, um ein DTMF-Startereignis mit einer geringeren Rahmenverzögerung auszugeben, abhängig von den Anforderungen.

Claims

Ein Verfahren zum Erfassen eines Zweiton-Mehrfrequenztons (DTMF-Ton) in einem Eingangssignal, wobei das Eingangssignal eine Mehrzahl von Rahmen aufweist, jeder Rahmen eine vorbestimmte Anzahl an Datenabtastwerten aufweist, wobei das Verfahren ein Durchführen (406) eines Goertzel-Algorithmus unter Verwendung all der Datenabtastwerte in einem Eingangsrahmen aufweist, um das Vorliegen eines DTMF-Tons in diesem Rahmen zu bestimmen, gekennzeichnet durch: vor dem Durchführen des Goertzel-Algorithmus an einem Eingangsrahmen, Berechnen (402) des Energiepegels unter Verwendung einer zweiten vorbestimmten Anzahl an Datenabtastwerten in dem Eingangsrahmen, wobei die zweite vorbestimmte Anzahl an Datenabtastwerten kleiner als die vorbestimmte Anzahl an Datenabtastwerten ist, und Durchführen des Goertzel-Algorithmus lediglich dort, wo der berechnete Energiepegel einen vorbestimmten Pegel überschreitet (404).
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem die zweite vorbestimmte Anzahl an Datenabtastwerten annäherungsweise ein Drittel der vorbestimmten Anzahl an Datenabtastwerten beträgt.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem die vorbestimmte Anzahl an Datenabtastwerten 106 ist, und bei dem die zweite vorbestimmte Anzahl an Datenabtastwerten 36 ist.
Das Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Schritt des Durchführens des Goertzel-Algorithmus an dem Rahmen ein Durchführen des Goertzel-Algorithmus mit einer Mehrzahl von unterschiedlichen Frequenzen aufweist, um ein Paar von DTMF-Frequenzen in dem Rahmen zu erfassen.
Das Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem, wenn erfasst wird, dass in dem ersten Rahmen ein DTMF-Ton vorliegt, der Goertzel-Algorithmus an einem zweiten Rahmen unmittelbar nach dem ersten Rahmen unter Verwendung von lediglich den Frequenzen des DTMF-Tons, der in dem ersten Rahmen erfasst wurde, durchgeführt wird.
Das Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Schritt eines Bestimmens der Wahrscheinlichkeit des Vorliegens eines DTMF-Tons zum Bestimmen der Wahrscheinlichkeit des Vorliegens eines DTMF-Tons in einer ersten Auswahl der Rahmen ausgelegt ist, und das ferner folgende Schritte aufweist: Bestimmen des Vorliegens eines DTMF-Tons in einer weiteren Auswahl der Rahmen, wenn das Vorliegen eines DTMF-Tons unter der ersten Auswahl an Rahmen bestimmt wurde; und Bestätigen des Vorliegens eines gültigen DTMF-Tons dort, wo die Anzahl an aufeinanderfolgenden Rahmen, bei denen bestimmt wurden, dass DTMF-Töne vorliegen, eine vorbestimmte Anzahl überschreitet.
Das Verfahren gemäß Anspruch 6, bei dem die vorbestimmte Anzahl an Rahmen drei ist, und bei dem die Dauer der vorbestimmten Anzahl an Rahmen größer als oder gleich 40 ms ist.
Das Verfahren gemäß Anspruch 6, bei dem die erste Auswahl an Rahmen jeden dritten Rahmen des Eingangssignals aufweist, und bei dem die zweite Auswahl an Rahmen die drei vorhergehenden Rahmen aufweist.
Ein Telekommunikationssystem, das eine Einrichtung aufweist, die angepasst ist, um jeden der Schritte des DTMF-Erfassungsverfahrens gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche zu betreiben.
Ein Herstellungsartikel, der ein Programmspeichermedium aufweist, in dem eine computerlesbare Programmcodeeinrichtung zum Durchführen eines Verfahrens zum Erfassen eines Zweiton-Mehrfrequenztons (DTMF-Ton) in einem Eingangssignal ausgeführt ist, wobei das Eingangssignal eine Mehrzahl von Rahmen aufweist, wobei jeder Rahmen eine vorbestimmte Anzahl an Datenabtastwerten aufweist, wobei die computerlesbare Programmcodeeinrichtung in dem Herstellungsartikel eine computerlesbare Programmcodeeinrichtung zum Bewirken umfasst, dass ein Computer einen Goertzel-Algorithmus unter Verwendung all der Datenabtastwerte in einem Rahmen durchführt, um das Vorliegen eines DTMF-Tons in diesem Rahmen zu bestimmen, dadurch gekennzeichnet, dass die computerlesbare Programmcodeeinrichtung vor einem Durchführen des Goertzel-Algorithmus an dem Rahmen zum Berechnen eines Energiepegels unter Verwendung einer zweiten vorbestimmten Anzahl an Datenabtastwerten in dem Rahmen, wobei die zweite vorbestimmte Anzahl an Datenabtastwerten kleiner als die vorbestimmte Anzahl an Datenabtastwerten ist, und zum Durchführen des Goertzel-Algorithmus lediglich dort an dem Rahmen, wo der berechnete Energiepegel einen vorbestimmten Pegel überschreitet, ausgelegt ist.