JP2002261717A

JP2002261717A - 無線通信システム

Info

Publication number: JP2002261717A
Application number: JP2001058861A
Authority: JP
Inventors: Fujio Osagawa; 扶仁雄長川
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2001-03-02
Filing date: 2001-03-02
Publication date: 2002-09-13

Abstract

(57)【要約】【課題】艦船や航空機等、同時に多数の無線回線が必
要な場合、無線機の所要容積、重量、装備コストが膨大
となり、また、無線回線を多数確保するため、回線数に
応じた周波数が必要であり、電波妨害除去性能（以下、
ＥＣＣＭ性）の観点から問題があった。【解決手段】従来使用の回線および機材に、音声符号
器、時分割多重装置、音声復号器、を付加し、時分割多
重通信によって無線回線を多重することで、無線装置お
よびアンテナ装置の数を削減し、通信機材の占める容積
および重量を低減することで、艦船等の小型化、電波反
射断面積低下、搭載機材数の低下によるメンテナンスに
要する人的、費用的な削減、無線回線の効率化によるＥ
ＣＣＭ性の向上を目的とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、艦船等に用いる無
線通信システムに時分割多重アクセス通信を用い、搭載
する無線装置を小型化する無線通信システムに関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】図１０は従来の艦船搭載の無線通信シス
テムの構成を表すブロック図である。図において、１は
同時に多数の無線回線を必要とする自局、２ａ〜２ｎは
自局１と無線通信を行う他局であり固定局または移動局
であることを問わない。３ａ〜３ｎは自局１と他局２の
間の複数の無線チャンネル、４は音声入力装置、７ａ、
７ｂはそれぞれ送信側および受信側の無線機、８ａ、８
ｂはそれぞれ送信側および受信側のアンテナ、１０は音
声信号を再生する音声再生装置である。

【０００３】次に、動作について説明する。自局１は例
えば艦船や航空機など同時に多数の無線回線が必要な局
であり、これに対応するため通信機材を多数装備してい
る。その数は、防衛等の目的で使う一般的な艦船等の場
合、目的毎に複数の無線回線を必要とし、無線回線毎に
無線機が必要であり、このため数十台の無線機およびア
ンテナ装置を搭載する事が必要であった。それぞれの無
線回線による通信は、例えば無線チャンネル３ａについ
てみると、送信すべき音声を音声入力装置４に入力し、
音声入力装置４は、音声を無線機７ａに出力する。無線
機７ａでは当該音声に応じた一定の変化（一般に変調と
いう）を与え無線周波数に変換し、アンテナ８ａに出力
する。アンテナ８ａでは、無線機７ａから出力された無
線信号を空中に放射する。空中を伝播した無線周波数の
音声信号（一般に変調信号という）は、他局２内のアン
テナ８ｂによって受信され、無線機７ｂにおいて音声信
号に変換（一般に復調という）され、音声再生装置１０
によって音声として再生される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来で
は艦船や航空機など同時に多数の無線回線が必要な場
合、これに対応するために通信機材を多数搭載する必要
があった。このためまず装備に伴う無線機の所要容積、
重量、装備コストが膨大となり、それに伴い小型化、電
波反射断面積（以下、ＲＣＳと呼ぶ）の低減化が図りに
くい。また、これら機材の操作、取り扱い、メンテナン
スに要する人的、費用的な面での問題があった。さら
に、無線回線を多数確保するため、回線数に応じた周波
数が必要であり、電波妨害除去に対する性能（以下、Ｅ
ＣＣＭ性と呼ぶ）の劣化の問題があった。

【０００５】同時に多数の無線回線を確保する対策とし
て、特開平１１−２６１５１９に無線ローカルループシ
ステムの通信方法および通信装置が示されているが、こ
れは時分割多重通信装置を全面にわたって新規に用意す
る必要があり、既存の無線通信への適用には、装備の一
新や新規電波の取得が必要であり、これに要する費用も
膨大となる問題があった。

【０００６】本発明は、以上のような問題点を解決する
ためになされたものであり、既存の回線や機材を活用し
つつ、時分割多重通信によって無線回線を多重すること
で、無線装置およびアンテナ装置の数を削減し、通信機
材の占める容積および重量の低減すること、それに伴っ
て艦船等の小型化、ＲＣＳ低減、また、搭載機材数の低
下によるメンテナンスに要する人的、費用的な削減、無
線回線の効率化によるＥＣＣＭ性の向上を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係わる無線通信
システムは、（１）自局内の複数の送信源から複数の他
局に音声信号を時分割多重アクセス通信によって送信す
る無線通信方式であって、自局は複数の送信源それぞれ
の音声データを低レートで符号化し、各タイムスロット
を前記複数の送信源の低レートで符号化した各音声デー
タに割り当て、当該各タイムスロットを時分割多重して
一つのフレームとして送信し、当該フレームを受信する
各他局は特定の前記送信源に対応したタイムスロットか
らデータを抽出し、当該データを復号するものである。

【０００８】また、（２）複数の他局から自局内の複数
の受信装置に音声信号を時分割多重アクセス通信によっ
て送信する無線通信方式であって、前記複数の他局と自
局の複数の受信機とを同期させ、前記複数の他局は当該
各他局ごとに割り当てられた各タイムスロットのタイミ
ングに合わせて低レートで符号化した送信データを送出
し、自局は前記各タイムスロットのデータを自局内の各
受信機に振り分け、データを復号するものである。

【０００９】また、（１）および（２）からなるもので
ある。

【００１０】また、使用回線数に応じて前記音声データ
の符号化率を可変とするものである。

【００１１】また、前記送信データを複数回送信するも
のである。

【００１２】また、音声にかえて音声データ以外のデー
タを送信するものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】実施の形態１．本発明に係わる無
線通信システムは従来の送信装置側に音声符号器および
時分割多重装置を加え、受信装置側には音声復号器を加
え、無線回線を一本化することで、従来回線数分だけ必
要だった無線機やアンテナを減らすことができ、装置の
小型化が可能な無線システムである。

【００１４】図１は本発明の実施の形態１に係わる無線
通信システムの構成を表すブロック図である。１は同時
に多数の無線回線を必要とする自局、２ａ〜２ｎは自局
１と無線通信を行う複数の他局、３は自局１と他局２の
間の複数の無線回線、４は音声入力装置、５は音声を低
レートで符号化する音声符号器、６は時分割多重装置、
７ａ、７ｂはそれぞれ自局側および他局側の無線機、８
ａ、８ｂはそれぞれ自局側および他局側のアンテナ装
置、９は音声復号器、１０は音声再生装置である。

【００１５】次に動作について説明する。まず、自局１
内の各音声入力装置４から各音声符号器５に音声が入力
されると、音声信号をデジタル化し、当該信号を要求さ
れる音質に合わせて低レートで音声符号化処理を行う。
音声のデジタル化は、人間の可聴領域の数倍の周波数の
データを伝送しなくてはならない。低レート音声符号化
処理とは、デジタル化の過程で、音声信号を一定間隔毎
に音質、音量等の情報からなるパターン化することであ
り、パターン化により情報量の低減を図るものである。
通常のＰＣＭ方式で通信を行う場合と比べてデータ量を
１０分の１程度に抑えられる利点がある。この低レート
の音声符号化によって従来無線通信一回線に時分割多重
により複数回線の音声データを一度に同時に伝送する事
ができる。なお、音声符号化は音声の要求品質に応じて
パターン化するレートを変えることができる。

【００１６】以上の低レートの音声符号化を施された各
音声符号器５からの出力信号は時分割多重装置６に出力
され図２に示すように多重化される。図２は４回線の場
合を例にしている。図２において１００はデータフレー
ムである。１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄは
それぞれ回線Ａ、回線Ｂ、回線Ｃ、回線Ｄに対応したタ
イムスロット、１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２
ｄはそれぞれ各タイムスロット１０１ａ、１０１ｂ、１
０１ｃ、１０１ｄの最初に付加されるヘッダであり、受
信側の装置に示す回線情報等からなる。１０３はデータ
フレーム１００の順番等のデータを含んだスタートフレ
ームである。図２では４回線分の場合についてである
が、１データフレーム内の回線数は、一回線当たりの圧
縮された音声データの量とデータフレームの長さから決
定される。本実施の形態１ではデータフレーム長は一定
であり、当該フレームにはフレーム情報、またフレーム
内の各回線のデータの前に回線情報を表すヘッダが加え
られ、復号の際に受信側の装置が必要な音声データだけ
取り出せるようにする。

【００１７】時分割多重装置６で合成された送信データ
は、無線機７ａに出力され、無線機７ａにて変調し無線
周波数へと変換され、アンテナ８ａにて空中に放射され
る。アンテナ装置８ｂを介して受信した相手局２ａ〜２
ｎは、各無線装置８ｂにて受信データを無線周波数から
復調し、各音声復号器９に出力する。各音声復号器９で
は、受信データのヘッダを参照し、符号化と逆の手順で
復号すべき回線のデータを抽出して復号を行う。復号を
行った音声データは各音声再生装置１０に出力され、各
音声出力部１０では、各音声データから実際の音声を再
生する。

【００１８】なお、図１においては、説明の便宜上、各
相手局２ａ〜２ｎは一回線のみ持つように示されている
が、各局ごとに複数の回線がある場合でも上記と同様の
動作で通信を行う事は言うまでもない。また、各相手局
２ａ〜２ｎは固定局、移動局であることは問わない。

【００１９】以上のように、本実施の形態１では、送信
側に音声符号器および時分割多重装置と、受信側には音
声符号器を備え、複数回線の音声データをまとめて伝送
することで、従来例では多数搭載する必要のあった無線
機およびアンテナ装置の数を削減でき、従来装置に前記
装置を付加するだけで良いので、導入が容易であり、装
置を一新するよりコストが安く済み、さらに艦船や航空
機等の小型化、ＲＣＳの低減が容易であり、無線機の数
が減った事による、操作取り扱い、およびメンテナンス
に要する人的、費用的効果があり、また回線の少数化に
伴うＥＣＣＭ性の向上が容易な無線通信システムを得
る。

【００２０】実施の形態２．実施の形態１では艦船、航
空機等の自局が時分割多重装置を備え、複数の他局に向
けて送信する場合についてであったが、本実施の形態２
では複数の他局から自局に向けて送信する場合、複数の
他局および自局を全地球測位システム（以下、ＧＰＳと
呼ぶ）等で同期し、自局側は時分割多重分離装置を備え
ることで他局からの複数の送信回線をまとめることがで
きる無線通信システムについて説明する。

【００２１】図３は本実施の形態２に係わる無線通信シ
ステムの構成を表すブロック図である。図において、実
施の形態１と同じ構成要素については同一符号を付す。
１１は時分割多重分離装置、１２ａ、１２ｂはそれぞれ
自局および各他局の位置を測定するＧＰＳ、１３ａ、１
３ｂは各局のＧＰＳ１２ａ、１２ｂからの位置情報を元
に各他局２ａ〜２ｎから自局１までの経路による時間差
を考慮し、各局の同期を行う時刻同期装置である。

【００２２】次に動作について説明する。自局１および
各他局２にはＧＰＳ１２ａおよび１２ｂと、時刻同期１
３ａおよび１３ｂが備えられ、自局１に向けて各他局が
送信したタイムスロットが、それぞれ自局１に到達する
際、図２で示したようなデータフレーム１００を構成す
るようなタイミングで送信を行うよう各局の位置情報に
基づき同期する。音声入力装置４に音声が入力され、音
声符号器５において低レートで符号化が施され、無線機
７ｂにおいて変調及び無線周波数に変換されるまでの動
作は実施の形態１と同様である。

【００２３】そして、前記したように自局１の受信の際
に一つのデータフレームとなるようなタイミングでアン
テナ装置８ｂから無線信号が放射され、自局１のアンテ
ナ装置８ａにて受信される。さらに無線機７ａで復調さ
れた後、時分割多重装置１１に出力される。時分割多重
装置１１において各他局２ａ〜２ｎの送信したタイムス
ロット１０１はヘッダ１０２の情報に基づき分離され、
対応する各音声復号器９に出力される。以下、各データ
を復号し、実際の音声に再生する動作は実施の形態１と
同様である。また、各相手局２ａ〜２ｎは固定局、移動
局であることを問わない点も実施の形態１と同様であ
る。

【００２４】以上のように、本実施の形態２に係わる無
線通信システムは艦船や航空機等の多数の無線回線が必
要な自局が複数の他局からの音声データを受信する際、
ＧＰＳからの位置情報により各局を同期し、また自局に
は時分割多重分離装置を備え、他局の各タイムスロット
を時分割多重したデータフレームとして受信し、自局で
分離し、各回線に振り分ける動作を行うため、従来必要
であった多数の無線機およびアンテナ装置の数を削減で
き、実施の形態１と同様の効果を奏する。

【００２５】なお、本実施の形態２と前記実施の形態１
を組み合わせる事で、図４のように全２重系の無線通信
システムにも応用でき、自局と各他局間で送受信両方が
可能な無線通信システムを得る。図において実施の形態
１および実施の形態２と同じ構成要素には同じ符号を付
す。１４ａ、１４ｂは時分割多重・分離装置であり、図
１の時分割多重装置６と図３の時分割多重分離装置１１
の動作を合わせて行う装置である。各装置の送受信の際
の動作は実施の形態１および実施の形態２で示した通り
である。

【００２６】実施の形態３．本実施の形態３に係わる無
線通信システムの構成は図１に示す実施の形態１と同様
である。ただし、実施の形態１で図１の音声符号器５の
音声符号化率は回線の使用状況に関わらず一定であった
が、本実施の形態３では回線の使用状況に応じて各回線
の音声符号化率を変化させ、適宜音質の向上を図ること
のできるものである。

【００２７】図５（ａ）および（ｂ）は実施の形態１の
無線通信システムと本実施の形態３の無線通信システム
の伝送方法を比較した図である。図において図２と同じ
構成要素には同じ符号を付す。（ａ）は、一つのデータ
フレームに含まれるタイムスロットの数が最大４つの場
合だが、例えば回線Ｃおよび回線Ｄが使用されておら
ず、回線Ａおよび回線Ｂの２回線で良い場合に、送信音
声データの圧縮率を適宜変更して（ｂ）に示すように音
声符号化率の変更してやり回線Ａおよび回線Ｂのデータ
量を２倍にすることで音質の向上を図れる。その他の動
作は、実施の形態１および２と同様である。

【００２８】以上のように、本実施の形態３に関わる無
線通信システムは回線使用状況に応じて音声データの符
号化率を変更する事で、音質の向上を図れる。また、本
実施の形態３は前記実施の形態１および実施の形態２と
組み合わせて用いることができるのは言うまでもない。

【００２９】実施の形態４．前記実施の形態３において
は、回線の使用状況に応じて音声データの符号化率を変
更し、音質の向上を図る無線通信システムについて説明
したが、本実施の形態４では、各回線の符号化した音声
データを２回連続して時分割多重装置に出力し、通信品
質を改善する無線通信システムについて説明する。

【００３０】図６は本実施の形態４に係わる無線通信シ
ステムの構成を表すブロック図である。実施の形態１と
同じ構成要素には同じ符号を付す。１５は時分割多重装
置６に符号化した音声データを複数回連送する連送器、
１６は連送されてくる音声データを蓄積し、連送された
各音声データを比較して誤りの少ない音声データを出力
する比較器である。

【００３１】各装置の動作は、実施の形態１の装置動作
と同様であるが、音声符号器５から連送器１５に符号化
された音声データが入力されると、連送器１５において
当該音声データが蓄積され時分割多重装置６に複数回連
送する点が異なる。図７（ａ）および（ｂ）は前記実施
の形態１と本実施の形態４の伝送方法の比較した図であ
る。図２と同じ構成要素には同じ符号を付す。図７
（ａ）は実施の形態１で示した通常２回線の場合のデー
タフレームの図である。一方、図７（ｂ）は、本実施の
形態４の伝送方法によるデータフレームの構成を表す図
である。通常図７（ａ）のようなデータフレーム構成で
通信を行うところ、回線の使用状況によって、２回線の
みで使用できる場合、本実施の形態４では図７（ｂ）に
示されたように、連送されたデータからデータフレーム
１００を構成し無線機７ａに出力する。このような構成
のデータフレーム１００が入力された相手局２ａ、２ｂ
の各比較器１６では、データフレーム１００中のタイム
スロットの間に挿入された各ヘッダ１０２の情報に基づ
き、音声データの１送目と２送目を比較し、誤り検出に
より誤りの少ない方の音声データを音声復号器９に出力
する。音声データの復号以降は、実施の形態１と同様で
ある。なお、図７では、説明の便宜上１データフレーム
中の回線数は２であり、また連送の回数も２回とした
が、実際はシステムの仕様に応じて回線数および連送回
数を決定すればよい。また本実施の形態４は前記実施の
形態１および実施の形態２と組み合わせて用いることが
できるのは言うまでもない。

【００３２】以上のように、本実施の形態４に係わる無
線通信システムは、自局側に連送器と、相手局側に比較
器を備え、音声データを連送することで通信品質を改善
した無線通信システムを得る。

【００３３】実施の形態５．本実施の形態５は、音声デ
ータの低レートの符号化により生じたデータフレームの
余剰領域をデータ伝送に用いるものである。

【００３４】図８は本実施の形態５に係わる無線通信シ
ステムの構成を表すブロック図である。実施の形態１と
同じ構成要素には同じ符号を付す。１７は音声以外のデ
ータを入力するデータ入力装置、１８はデータ入力装置
１７からのデータを出力するデータ出力装置である。

【００３５】本実施の形態５では、回線の使用率が低く
例えば実施の形態３のように通常４回線のところ、図９
（ａ）のように２回線で利用できる場合に図９（ｂ）に
示したように、タイムスロットの一部をデータ通信用に
用いる。図９において図７と同じ構成要素には同じ符号
を付す。１０１ｅは音声以外のデータのタイムスロット
であり、１０２ｅはタイムスロット１０１ｅに付加され
るヘッダである。図９（ｂ）では回線Ａの音声データは
通常４回線を時分割多重する場合と同じ符号化率で符号
化され、回線２はその２倍のデータ量を持つよう符号化
されている場合を表している。

【００３６】無論、データフレームの振り分けは以上で
示した例のみならず、例えば回線Ｂ側でもデータ通信を
行い、データ用のタイムスロットを設けてもよい、また
回線数も２ではなく仕様に応じて変更すればよい。

【００３７】以上のように、本実施の形態５では、音声
データを圧縮することで生じたデータフレームの余剰領
域をデータ通信に用いることで無線回線の有効活用が図
れる。

【００３８】

【発明の効果】以上のように、本発明に係わる無線通信
システムは、音声符号器および時分割多重装置と、受信
側には音声符号器を備え、複数回線の音声データをまと
めて伝送することで、従来例では多数搭載する必要のあ
った無線機およびアンテナ装置の数を削減でき、安価で
小型化が容易であり、また回線の少数化に伴うＥＣＣＭ
性の向上が容易なものである。

【００３９】また、艦船や航空機等の多数の無線回線が
必要な自局が複数の他局からの音声データを受信する
際、ＧＰＳからの位置情報により各局を同期し、また自
局には時分割多重分離装置を備え、他局の各タイムスロ
ットを時分割多重したデータフレームとして受信し、自
局で分離し、各回線に振り分ける動作を行うため、従来
例では多数搭載する必要のあった無線機およびアンテナ
装置の数を削減でき、安価で小型化が容易であり、また
回線の少数化に伴うＥＣＣＭ性の向上が容易なものであ
る。

【００４０】また、回線の使用状況に応じて音声データ
の符号化率を変更することで、音質の向上を図るもので
ある。

【００４１】また、自局側に連送器と、相手局側に比較
器を備え、音声データを連送することで通信品質の向上
を図るものである。

【００４２】また、音声データを圧縮することで生じた
データフレームの余剰領域をデータ通信に用いること
で、無線回線の有効活用を図るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係わる無線通信シス
テムの構成を表すブロック図である。

【図２】本発明の実施の形態１に係わる無線通信シス
テムで用いるデータフレームの構成を表す図である。

【図３】本発明の実施の形態２に係わる無線通信シス
テムの構成を表すブロック図である。

【図４】本発明の実施の形態１および実施の形態２を
組み合わせた無線通信システムの構成を表すブロック図
である。

【図５】（ａ）実施の形態１の無線通信システムで用
いるデータフレームの構成を表す図である。（ｂ）本発
明の実施の形態３に係わる無線通信システムで用いるデ
ータフレームの構成を表す図である。

【図６】本発明の実施の形態４に係わる無線通信シス
テムの構成を表すブロック図である。

【図７】（ａ）実施の形態１の無線通信システムで用
いるデータフレームの構成を表す図である。（ｂ）本発
明の実施の形態４に係わる無線通信システムで用いるデ
ータフレームの構成を表す図である。

【図８】本発明の実施の形態５に係わる無線通信シス
テムの構成を表すブロック図である。

【図９】（ａ）本発明の実施の形態３に係わる無線通
信システムで用いるデータフレームの構成を表す図であ
る。（ｂ）本発明の実施の形態５に係わる無線通信シス
テムで用いるデータフレームの構成を表す図である。

【図１０】従来の艦船搭載の無線通信システムの構成
を表すブロック図である。

【符号の説明】

１自局、２ａ〜２ｎ相手局、３、３ａ〜３
ｎ無線回線、４音声入力装置、５音声符号
器、６時分割多重装置、７ａ自局の無線機、
７ｂ相手局の無線機、８ａ自局のアンテナ装置、
８ｂ相手局のアンテナ装置、９音声復号器、
１０音声再生装置、１１時分割多重分離装置、
１２ａ自局のＧＰＳ、１２ｂ相手局のＧＰＳ、
１３ａ自局の時刻同期装置、１３ｂ相手局の時
刻同期装置１４ａ自局の時分割多重・分離装置、１４ｂ相手局
の時分割多重・分離装置１５連送器、１６比較器、１７データ入
力装置、１８データ出力装置、１００データフ
レーム、１０１ａ回線Ａのタイムスロット、１０１
ｂ回線Ｂのタイムスロット、１０１ｃ回線Ｃのタイ
ムスロット、１０１ｄ回線Ｄのタイムスロット、１
０１ｅデータ通信のためのタイムスロット、１０２ａ
回線Ａのヘッダ、１０２ｂ回線Ｂのヘッダ、１
０２ｃ回線Ｃのヘッダ、１０２ｄ回線ｄのヘッ
ダ、１０２ｅデータ通信のためのタイムスロットのヘ
ッダ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】自局内の複数の送信源から複数の他局に
音声信号を時分割多重アクセス通信によって送信する無
線通信システムであって、自局は複数の送信源それぞれの音声データを低レートで
符号化し、各タイムスロットを前記複数の送信源の低レ
ートで符号化した各音声データに割り当て、当該各タイ
ムスロットを時分割多重して一つのフレームとして送信
し、当該フレームを受信する各他局は特定の前記送信源に対
応したタイムスロットからデータを抽出し、当該データ
を復号することを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】複数の他局から自局内の複数の受信装置
に音声信号を時分割多重アクセス通信によって送信する
無線通信システムであって、前記複数の他局と自局の複数の受信機とを同期させ、前
記複数の他局は当該各他局ごとに割り当てられた各タイ
ムスロットのタイミングに合わせて低レートで符号化し
た送信データを送出し、自局は前記各タイムスロットのデータを自局内の各受信
機に振り分け、データを復号することを特徴とする無線
通信システム。
【請求項３】請求項１および請求項２を備えることを
特徴とする無線通信システム。
【請求項４】回線使用数に応じて前記音声データの符
号化率を可変とすることを特徴とする請求項１〜請求項
３のいずれか一項記載の無線通信システム。
【請求項５】前記送信データを複数回送信することを
特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項記載の無
線通信システム。
【請求項６】音声にかえて音声データ以外のデータを
送信することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれ
か一項記載の無線通信システム。