JP2005020666A - デジタル無線通話方法およびデジタル無線通話装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】音声データに誤り訂正符号を付加して通話を行うデジタル無線通話方式において、移動局が誤りの発生しないエリアで通話を行う場合に、音声の高品質化を図る。
【解決手段】移動局と基地局とをデジタル無線チャネルで通話するデジタル無線通話方法において、少なくとも上記移動局は、位置検出手段と、位置情報に対する音声データの誤りの有無を表したデータテーブルと、異なるビットレートの第1と第2の音声コーデック部および上記第1と第2の音声コーデック部を切替える第1の切替スイッチ部とを有し、上記位置検出手段の位置情報と上記データテーブルに基づき上記第1の切替スイッチ部を制御し、上記第1と第2の音声コーデック部のいずれか一方を用いて通話するように構成される。
【選択図】図1
【解決手段】移動局と基地局とをデジタル無線チャネルで通話するデジタル無線通話方法において、少なくとも上記移動局は、位置検出手段と、位置情報に対する音声データの誤りの有無を表したデータテーブルと、異なるビットレートの第1と第2の音声コーデック部および上記第1と第2の音声コーデック部を切替える第1の切替スイッチ部とを有し、上記位置検出手段の位置情報と上記データテーブルに基づき上記第1の切替スイッチ部を制御し、上記第1と第2の音声コーデック部のいずれか一方を用いて通話するように構成される。
【選択図】図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタル無線通話方法およびデジタル無線通話装置に関し、特に、誤りの発生しないエリアでのデジタル無線通信における音質を改善するデジタル無線通話方法およびデジタル無線通話装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
現在、実用化されているデジタル無線通話システムは、図5に示されるように基地局501の通信エリア502(あるいは通信ゾーンとも言われる)内にある複数の移動局M1、M2、・・・Mn(移動局を総称する場合は、移動局Mと称する。)との通信接続サービスが行なわれるように構成されたシステムである。このようなデジタル無線通話システムにおける基地局501と移動局M間、あるいは移動局M間同志は、無線チャネルで通信が行われる。この無線チャネルは、この無線チャネルを構成するスロットの種類によって制御用物理チャネル(制御チャネルとも呼ばれる。)と通信用物理チャネル(通信チャネルとも呼ばれる。)の2種類で構成される。制御用物理チャネルは、共通使用スロットで構成される無線チャネルであり、例えば、複数の移動局からの接続要求に対してどの通信用物理チャネルのスロットを割当てるか等の制御情報の伝送に使用されるチャネルである。また、通信用物理チャネルは、個別割当てスロットで構成される無線チャネルである。これらの種々のチャネルは、機能チャネルとも呼ばれている。なお、この無線チャネル構成は、標準規格ARIB STD−T79で定められている。
【0003】
従来のデジタル無線通話装置を図6および図7を用いて説明する。図7は、移動局M、例えば、移動局M1が基地局501に向けて通話を開始するときの動作フローを示す。移動局M1が例えば基地局501に通話するとき、移動局M1は、基地局501を呼び出すためのダイヤリングあるいはプレスボタンを押す等の発信処理を発信処理部701で行い、基地局501に対して通話要求を送信する。この通話要求を受けた基地局501は、通話要求を受信し、着信処理部702で着信処理を行う。着信処理部702では、基地局501が他の移動局Mと通信中でないか、あるいはデジタル無線通話システムに障害がないか等、移動局M1と通話に入れる状態であることを確認して移動局M1に対して通話応答を送信する。通話応答を返された移動局M1は、基地局501が通話出来ることを確認処理部703で確認処理を行った後、通話704に移行する。ここで通話要求や通話応答の信号は、一般的に、他の制御情報や同期ワード等付加した制御チャネルを用いて行われるのが普通である。また、通話路の確立後の通話704は、通信チャネルを用いて行われるのが普通である。
【0004】
次に、通話704に移行した後の動作を図6を用いて説明する。図6は、デジタル無線通話装置の概略構成を示すブロック図である。なお、図6に示すデジタル無線通話装置のブロック図は、移動局601から基地局602への通話を示したもので、基地局602から移動局601への逆の通話については、移動局601から基地局602と同様であるので、説明は省略してある。また、一般に、基地局および移動局は、送受信機能を有しているが、説明の都合上、以下の説明では、移動局を送信装置、基地局を受信装置として説明することにする。図6において、601は、移動局、602は、基地局を示している。移動局601は、音声入力端子603、バンドパスフィルタ(BPF:Band Pass Filter)604、音声コーデック(低速)部605、誤り訂正処理部606、チャネルコーデック部607、デジタル変調部608、高周波処理部609、アンテナ610から構成されている。
【0005】
この移動局601の動作を説明すると、図7で示す通話704が開始されると、移動局601では、電気信号に変換された音声信号(マイク等の音声―電気変換装置は、図示せず。)は、音声信号入力端子603より入力され、バンドパスフィルタ604に与えられる。バンドパスフィルタ604に入力された信号は、帯域制限され、音声コーデック(低速)部605に印加される。音声コーデック(低速)部605では、音声信号をアナログ信号からデジタル信号へと変換され、誤り訂正処理部606に与える。誤り訂正処理部606では、誤り訂正符号化情報を付加され、チャネルコーデック部607に印加される。この誤り訂正処理部606では、アンテナからの伝搬状態が悪くデジタル信号に誤りが生じた場合でも、受信側で誤り訂正を行い、送信側で送られたデジタル信号を正しく復元することができる。
【0006】
チャネルコーデック部607では、制御情報、同期ワード等の必要なデータを付加し送信フレームデータ、即ち、上述した通信チャネルが構成される。このデジタル送信フレームデータは、デジタル変調部608に印加される。デジタル変調部608では、入力された信号についてデジタル変調処理を行い、高周波処理部609で高周波に変換され、帯域制限、電力増幅等の処理を行ない、アンテナ610から基地局602に送信される。
【0007】
一方、基地局602では、移動局601からの送信信号がアンテナ611によって受信されて、高周波処理部612で入力された信号に対して不要成分の除去、周波数変換等を行い、デジタル復調部613に与えられる。デジタル復調部613では、入力された信号からデータを再生し、チャネルコーデック部614に与える。チャネルコーデック部614では、制御情報、同期ワード等のデータは、除去され、音声データのみを誤り訂正処理部615に与える。誤り訂正処理部615では、誤り検出、訂正を行い、送信側で送られたデータに復元し、音声コーデック(低速)部616に与えられる。音声コーデック(低速)部616では、音声データをアナログ信号に変換し、バンドパスフィルタ617に印加し、帯域制限を行い、音声信号出力端子618から出力され、スピーカ等(図示せず。)で音声が再生される。
【0008】
また、誤り訂正符号化された情報の伝送を考慮しない通信システムに対し、その変更を最小限にとどめた上で、誤り訂正符号化されていない情報と誤り訂正符号化された情報の異なる形式のフレームを同時に取り扱うことのできる通信システム(例えば、特許文献1参照。)がある。
【0009】
【特許文献1】
特開平8−46599号公報(第3頁、図1)
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
前述の従来技術では、送信フレームにデータの誤り訂正のため誤り訂正符号化情報が付加されているので、その分、音声データの情報量が減ることになる。従って、デジタル無線通話装置の音声品質を劣化させる結果となっていた。
【0011】
本発明の目的は、デジタル無線通信における通話音質を改善できるデジタル無線通話装置を提供することである。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明のデジタル無線通話方法は、移動局と基地局とをデジタル無線チャネルで通話するデジタル無線通話方法において、少なくとも上記移動局は、位置検出手段と、位置情報に対する音声データの誤りの有無を表したデータテーブルと、異なるビットレートの第1と第2の音声コーデック部および上記第1と第2の音声コーデック部を切替える第1の切替スイッチ部とを有し、上記位置検出手段の位置情報と上記データテーブルに基づき上記第1の切替スイッチ部を制御し、上記第1と第2の音声コーデック部のいずれか一方を用いて通話するように構成される。
【0013】
また、本発明のデジタル無線通話方法において、上記第1のコーデック部は、低ビットレートの音声コーデック部であり、上記第2のコーデック部は、高ビットレートの音声コーデック部であり、上記低ビットレートの音声コーデック部の出力に誤り訂正符号情報を付加するように構成される。
【0014】
また、本発明のデジタル無線通話方法において、上記デジタル無線チャネルは、制御チャンネルと通信チャンネルからなり、上記位置情報に基づく音声データの誤りの有無情報を上記制御チャンネルで伝送するように構成される。
【0015】
また、本発明のデジタル無線通話方法において、上記基地局は、異なるビットレートの第3と第4の音声コーデック部および上記第3と第4の音声コーデック部を切替える第2の切替スイッチ部および上記制御チャンネルで送られてくる上記位置情報に基づく音声データの誤りの有無情報を検出する音声コーデック選択部とを有し、上記音声コーデック選択部の出力で上記第2の切替スイッチ部を制御するように構成される。
【0016】
更に、移動局と基地局とをデジタル無線チャネルで通話するデジタル無線通話装置において、少なくとも上記移動局は、位置検出手段と、位置情報に対する音声データの誤りの有無を表したデータテーブルを記憶するデータテーブル記憶部と、異なるビットレートの第1と第2の音声コーデック部および上記位置情報と上記データテーブルに基づいて上記第1と第2の音声コーデック部を切替える第1の切替スイッチ部から構成される。
【0017】
【発明の実施の形態】
本発明の基本的な原理は、誤りの発生しない通信エリアでは、伝送する音声データに誤り訂正符号化情報を付加せず、高ビットレートの音質の良い音声データを送信することを特徴とする。このような基本的な原理を実現するための方法について、図5を基に詳細に説明する。図5において、基地局501の通信エリア502の中に通信エリア503が示されているが、例えば、移動局M1が基地局501の通信エリア503内に位置する時は、基地局501と移動局Mとは、見通しの良い通信エリアにあり、無線チャネルでの通信に何等の障害も存在しない。しかし、移動局M1が移動して、基地局501の通信エリア504内に位置するようになった場合、通信エリア504には、基地局501と移動局M1との間の無線チャネルでの通信を妨げる山506や高層ビル505等の障害物がある場合、移動局Mは、基地局501に対して見通しの悪い通信エリア504に位置することになる。このように見通しの悪い通信エリア504に位置する移動局M1から基地局501に無線チャネルでの通信を行なう場合、伝送する音声データに誤り訂正符号化情報を付加しなければならないことは言うまでもない。従って、本発明では、移動局Mが基地局501の通信エリア502の内、通信エリア503内に位置するか、通信エリア504内に位置するかによって伝送する音声データに誤り訂正符号化情報を付加するか、しないかを切替えるものである。この目的のために本発明では、表1に示すようなデータテーブルを作成し、移動局Mまたは基地局501のメモリに記録する。
【0018】
【表1】
表1は、例えば、東京都西部地区で行った移動局Mの位置とその時の伝送する音声データの誤りを表したデータテーブルである。表1において、移動局Mの位置が緯度136°04′、経度20°25′で表わされる位置では、音声データの誤りは、なし“1”が示されている。また、移動局Mの位置が緯度136°06′、経度20°27′で表わされる位置では、音声データの誤りは、あり“0”が示されている。このように移動局と基地局との間での伝送する音声データの誤りを表したデータテーブルを作成し、メモリに記録する。
【0019】
而して、地域防災無線システム等では、市町村のように無線システムの使用範囲が限定されているので、表1のようなデータテーブルは、例えば地域防災無線システムの設置時に前もって移動局Mを実際の地域で移動させ、音声データの誤りの有無を実測して作成することは、容易である。従って、このようなデータテーブルを地域防災無線システムの設置時に前もって作成し、基地局501あるいは移動局Mあるいは両方のメモリ(例えば、ROM)に記憶しておく。
【0020】
次に、本発明の一実施例を図1および図2を用いて説明する。図1は、本発明の一実施例の概略構成を示すブロック図であり、図2は、基地局と移動局とが通話を開始するときの動作フローを示す図である。図2において、移動局M、例えば移動局M1が基地局501に向けて通話を開始するものとする。まず、基地局501は、移動局M1に対して誤りの発生しないエリア情報を送出しているもととする。また、移動局M1は、移動局M1に設けた車両位置検出装置201、例えば、GPS(Global Positioning System)あるいはAVM(Automatic Vehicle Monitoring system)等の車両位置検出装置で位置を検出し、現在の車両位置情報を所有している。移動局M1では、基地局501から送られてくる誤りの発生しないエリア情報と移動局M1が所有している車両位置情報とを移動局に設けた音声コーデック選択処理部202において、上述した見通しの良い通信エリア503に位置するか、見通しの悪い通信エリア504に位置するかを判断する。
【0021】
音声コーデック選択処理部202の判断の結果、見通しの良いエリア内であれば音声コーデック伝送レートは、高速(誤り訂正符号化情報を付加しない場合)を選択し、見通しの悪いエリア内であれば低速(誤り訂正符号化情報を付加する場合)を選択する。音声コーデック伝送レートの高速、低速の選択情報は、移動局の発信処理部203において通話要求とともに基地局501に送信する。通話要求を受信した基地局501では、着信処理部204において通話可能状態であれば、音声コーデック選択情報に従い、基地局501の音声コーデックを選択した後、通話応答を移動局M1に送信する。移動局M1は、通話の確認処理部205で確認した後、通話206に移行する。
【0022】
上述の通話要求、通話応答等の通話路の確立は、制御用物理チャネル(制御チャネルとも呼ばれる。)で行われるのが一般的である。一例としてARIB STD−T79で定めている制御用物理チャネルの構成を図4(a)に示す。図4(a)において、LPは、リニアライザ用プリアンブル、Rは、バースト過渡応答用ガード時間、Pは、プリアンブル、CACは、制御信号、SWは、同期ワード、Iは、アイドルビット、CCは、カラーコード、Gは、ガード時間である。なお、各ブロックの中に表示されている数字は、ビット数を表し、制御用物理チャネルは、320ビットで構成されている。
【0023】
この制御用物理チャネルを用いて図2に示す音声コーデック伝送レートの高速、低速の選択情報を送る場合、例えば、制御信号CACの170ビット(CAC58ビットとCAC112ビット)の内の1ビットを用いて伝送する。即ち、音声コーデック伝送レートの高速(誤り訂正符号化情報を付加しない場合)の選択情報は、音声データの誤りなしに対応するので、表1の誤りなし“1”を伝送する。また、音声コーデック伝送レートの低速(誤り訂正符号化情報を付加する場合)の選択情報は、音声データの誤りありに対応するので、表1の誤りあり“0”を伝送する。
【0024】
次に、移動局M1と基地局501の間で通話路が構成され、通話206が開始されると、通信用物理チャネルを用いて通信が行われる。この通信用物理チャネルの構成の一例を図4(b)に示す。図4(b)において、Rは、バースト過渡応答用ガード時間、Pは、プリアンブル、TCHは、トラフィックチャネル、SWは、同期ワード、Iは、アイドルビット、CCは、カラーコード(干渉対策コード)、SACCH(Slow Associated Control Channel)は、低速付随制御チャネルおよびGは、ガード時間である。なお、各ブロックの中に表示されている数字は、ビット数を表し、通信用物理チャネルは、320ビットで構成されている。
【0025】
この通信用物理チャネルを用いて音声データを送る場合について説明する。音声データは、通信用物理チャネルの例えば、トラフィックチャネルTCHを用いて伝送する。その場合、見通しの良い、誤りのないエリア(誤り訂正符号化情報を付加しない)での音声データの送信には、例えば、6.4Kbpsの高ビットレートの符号化データとして、伝送する。一方、見通しの悪い、誤りの発生するエリア(誤り訂正符号化情報を付加する)での音声データの送信には、例えば、3.2Kbpsの低ビットレートの符号化データとして、伝送する。上述のように見通しの良い、誤りのないエリア503では、誤りの発生するエリア504に比べて誤り訂正符号のない、音声データのみを例えば、6.4Kbpsの高ビットレートの符号化データとして送ることができるので、極めて音質の良い音声データを送ることが可能となる。
【0026】
次に、本発明の構成および動作の詳細を図1を用いて説明する。図1において、101は、移動局、例えば、移動局M1、102は、基地局である。なお、図1は、移動局101から基地局102への通話を示したもので、基地局102から移動局101への逆の通話については、移動局101から基地局102と同様であるので、説明は省略してある。移動局101は、音声入力端子103、バンドパスフィルタ(BPF:Band Pass Filter)104、切替スイッチ105、109、音声CODEC(低速)部106、音声CODEC(高速)部107、誤り訂正処理部108、チャネルコーデック部110、音声CODEC選択部111、車両位置検出装置112、デジタル変調部113、高周波処理部114およびアンテナ115から構成されている。
【0027】
図2で説明したように移動局101(M1)には、GPSなどの車両位置検出装置112が設けられており、移動局101の現在地が認識できる車両位置情報が音声コーデック選択部111に送出される。音声コーデック選択部111では、車両位置情報を基に表1を参照し、誤りの発生しないエリア内503(図5に示す。)であれば切替スイッチ105および109をB側に接続して音声CODEC(高速)部107を選択する。また、誤りの発生するエリア内504(図5に示す。)であれば切替スイッチ105および109をA側に接続して音声CODEC(低速)部106を選択する。
【0028】
この音声コーデック選択情報は、移動局101からの発信処理(図2における発信処理部203の動作)において、チャネルコーデック部110で通話要求と共に、図4(a)で示される制御用物理チャネルの例えば、制御信号CACの1ビットに乗せて、デジタル変調部113、高周波処理部114、アンテナ115を介して基地局102に送信される。
【0029】
基地局102では、この制御用物理チャネルをアンテナ116、高周波処理部117、デジタル復調部118を介して受信し、チャネルコーデック部119に印加され、着信処理(図2における着信処理部204の動作)を行う。チャネルコーデック部119では、受信した制御用物理チャネルから通話要求と音声コーデック選択情報を抜き出す。音声コーデック選択情報は、音声CODEC選択部120に入力される。音声CODEC選択部120は、受信した音声コーデック選択情報に基づいて切替スイッチ121および125を切替える。即ち、音声コーデック選択情報が、“1”であれば、切替スイッチ121および125をB側に接続して音声CODEC(高速)部123を選択する。また、音声コーデック選択情報が、“0”であれば、切替スイッチ121および125をA側に接続して音声CODEC(低速)部124を選択する。
【0030】
また、移動局101からの通話要求に対して、基地局102は、チャネルコーデック部で制御用物理チャネルに通話応答を乗せて、デジタル変調器、高周波処理部およびアンテナを介して移動局101に通話応答を送信し、通話路が確立され、通話206に移行される。なお、基地局102から通話応答を移動局101に送信し、通話路を確立する構成は、図1では、省略してある。
【0031】
図2で示す通話206が開始されると、移動局101では、電気信号に変換された音声信号(マイク等の音声―電気変換装置は、図示せず。)は、音声信号入力端子103より入力され、バンドパスフィルタ104に与えられる。バンドパスフィルタ104に入力された信号は、帯域制限され、切替スイッチ105に印加される。切替スイッチ105に印加された信号は、移動局101がエリア503に位置する時は、高ビットレートの音声CODEC(高速)部107を介してチャネルコーデック部110に印加され、図4(b)に示される通信用物理チャネル(但し、誤り訂正符号のない音声データ)のフレーム構成で、デジタル変調部113、高周波処理部114およびアンテナ115を介して基地局102に送信される。
【0032】
基地局102では、アンテナ116、高周波処理部117、デジタル復調部118、チャネルコーデック部119、音声CODEC(高速)部123、バンドパスフィルタ126を経由して出力端子127から音質の改善された音声信号が出力される。なお、電気信号を音声信号に変換するスピーカは省略してある。
【0033】
一方、移動局101がエリア504に位置する時は、音声CODEC(低速)部106で低ビットレートで符号化され、誤り訂正処理部108を介してチャネルコーデック部110に印加される。誤り訂正処理部108では、誤り訂正符号化情報が付加される。この誤り訂正処理部108では、アンテナ115からの伝搬状態が悪く、基地局102で受信したデジタル信号に誤りが生じた場合でも、受信側で誤り訂正を行い、送信側で送られたデジタル信号を正しく復元することができる。従って、基地局では、この信号を受信すると、チャネルコーデック部119から誤り訂正処理部122で誤り訂正され、音声CODEC(低速)部124で復号され、出力端子127から音声信号が出力される。
【0034】
以上説明した一実施例では、移動局M1から基地局501に向けて通話を開始する場合について説明したが、基地局501が移動局M1に向けて通話を開始する場合、基地局501は、発信処理部により移動局M1に通話要求と共に誤りの発生しないエリア情報を送信する。移動局M1は、基地局501からの通話要求と共に誤りの発生しないエリア情報を受け、着信処理部でそのエリア情報と移動局M1の車両位置情報とを比較、例えば、表1のデータテーブルに基づいて音声コーデック選択処理を実行する。即ち、音声コーデック伝送レートの高速(誤り訂正符号化情報を付加しない場合)の選択情報は、音声データの誤りなしに対応するので、表1の誤りなし“1”を、また、音声コーデック伝送レートの低速(誤り訂正符号化情報を付加する場合)の選択情報は、音声データの誤りありに対応するので、表1の誤りあり“0”をそれぞれ通話応答とともに基地局501に送信する。選択情報を受信した基地局501は、選択情報に従い、音声コーデック選択後、通話に移行する。
【0035】
次に、本発明の第2の実施例を図3を用いて説明する。図3は、移動局が基地局に向けて通話を開始する他の一実施例の動作フローを示す図である。移動局M1は、車両位置検出装置301から車両位置情報を得て、発信処理部302において基地局501に対し通話要求と共に車両位置情報を送信する。通話要求と車両位置情報を受信した基地局501は、着信処理部303で着信処理を行なう。即ち、通話可能状態であれば、着信処理部303で移動局M1の車両位置情報と誤りの発生しないエリア情報、例えば、基地局501のROMに記憶されているデータテーブル(表1に示す。)とを参照する。参照の結果、見通しの良いエリア503/見通しの悪いエリア504かを判断し、エリア503内であれば音声コーデック伝送レートの高速を選択し、エリア504内であれば低速を選択する。所謂、音声コーデック選択処理を行なう。この選択情報は、通話応答とともに移動局M1に送信し、移動局M1では通話の確認処理を行なう。移動局M1では、この選択情報に基づき音声コーデックを選択処理した後、通話305に移行する。通話305に移行した後は、前記第1の実施例と同様の動作が行われるので、ここでは説明を省略する。
【0036】
以上説明したように第1の実施例では、移動局Mが見通しの良いエリアか、悪いエリアかを判断しているが、第2の実施例では、基地局501がこれを判断している例である。いずれの場合も本発明は容易に実施できることは言うまでもない。
【0037】
以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は、ここに記載されたデジタル無線通話方法およびデジタル無線通話装置に限定されるものではなく、上記以外のデジタル無線通話方法およびデジタル無線通話装置に広く適応することが出来ることは、言うまでも無い。
【0038】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、移動局が誤りの発生しないエリア内で通話をする場合、音声コーデックの伝送レートを高速化することができるので、音声の品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の概略構成を示すブロック図である。
【図2】本発明の一実施例の動作フローを説明する図である。
【図3】本発明の他の一実施例の動作フローを説明する図である。
【図4】本発明で使用する伝送フレーム構成の一実施例を示す図である。
【図5】本発明の原理を説明するための図である。
【図6】従来のデジタル無線通話装置の一例を示すブロック図である。
【図7】図6で示すデジタル無線通話装置の動作フローを説明する図である。
【符号の説明】
101:移動局、102:基地局、103:音声信号入力端子、104、126:バンドパスフィルタ、105、109、121、125:切替スイッチ、106、124:音声CODEC(低速)部、107、123:音声CODEC(高速)部、108、122:誤り訂正処理部、110、119:チャネルコーデック部、111、120:音声CODEC選択部、112:車両位置検出装置、113:デジタル変調部、114、117:高周波処理部、115、116:アンテナ、118:デジタル復調部、127:音声信号出力端子、M1、M2、・・Mn:移動局、501:基地局、502:通信エリア、503:見通しの良い通信エリア、504:見通しの悪い通信エリア。
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタル無線通話方法およびデジタル無線通話装置に関し、特に、誤りの発生しないエリアでのデジタル無線通信における音質を改善するデジタル無線通話方法およびデジタル無線通話装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
現在、実用化されているデジタル無線通話システムは、図5に示されるように基地局501の通信エリア502(あるいは通信ゾーンとも言われる)内にある複数の移動局M1、M2、・・・Mn(移動局を総称する場合は、移動局Mと称する。)との通信接続サービスが行なわれるように構成されたシステムである。このようなデジタル無線通話システムにおける基地局501と移動局M間、あるいは移動局M間同志は、無線チャネルで通信が行われる。この無線チャネルは、この無線チャネルを構成するスロットの種類によって制御用物理チャネル(制御チャネルとも呼ばれる。)と通信用物理チャネル(通信チャネルとも呼ばれる。)の2種類で構成される。制御用物理チャネルは、共通使用スロットで構成される無線チャネルであり、例えば、複数の移動局からの接続要求に対してどの通信用物理チャネルのスロットを割当てるか等の制御情報の伝送に使用されるチャネルである。また、通信用物理チャネルは、個別割当てスロットで構成される無線チャネルである。これらの種々のチャネルは、機能チャネルとも呼ばれている。なお、この無線チャネル構成は、標準規格ARIB STD−T79で定められている。
【0003】
従来のデジタル無線通話装置を図6および図7を用いて説明する。図7は、移動局M、例えば、移動局M1が基地局501に向けて通話を開始するときの動作フローを示す。移動局M1が例えば基地局501に通話するとき、移動局M1は、基地局501を呼び出すためのダイヤリングあるいはプレスボタンを押す等の発信処理を発信処理部701で行い、基地局501に対して通話要求を送信する。この通話要求を受けた基地局501は、通話要求を受信し、着信処理部702で着信処理を行う。着信処理部702では、基地局501が他の移動局Mと通信中でないか、あるいはデジタル無線通話システムに障害がないか等、移動局M1と通話に入れる状態であることを確認して移動局M1に対して通話応答を送信する。通話応答を返された移動局M1は、基地局501が通話出来ることを確認処理部703で確認処理を行った後、通話704に移行する。ここで通話要求や通話応答の信号は、一般的に、他の制御情報や同期ワード等付加した制御チャネルを用いて行われるのが普通である。また、通話路の確立後の通話704は、通信チャネルを用いて行われるのが普通である。
【0004】
次に、通話704に移行した後の動作を図6を用いて説明する。図6は、デジタル無線通話装置の概略構成を示すブロック図である。なお、図6に示すデジタル無線通話装置のブロック図は、移動局601から基地局602への通話を示したもので、基地局602から移動局601への逆の通話については、移動局601から基地局602と同様であるので、説明は省略してある。また、一般に、基地局および移動局は、送受信機能を有しているが、説明の都合上、以下の説明では、移動局を送信装置、基地局を受信装置として説明することにする。図6において、601は、移動局、602は、基地局を示している。移動局601は、音声入力端子603、バンドパスフィルタ(BPF:Band Pass Filter)604、音声コーデック(低速)部605、誤り訂正処理部606、チャネルコーデック部607、デジタル変調部608、高周波処理部609、アンテナ610から構成されている。
【0005】
この移動局601の動作を説明すると、図7で示す通話704が開始されると、移動局601では、電気信号に変換された音声信号(マイク等の音声―電気変換装置は、図示せず。)は、音声信号入力端子603より入力され、バンドパスフィルタ604に与えられる。バンドパスフィルタ604に入力された信号は、帯域制限され、音声コーデック(低速)部605に印加される。音声コーデック(低速)部605では、音声信号をアナログ信号からデジタル信号へと変換され、誤り訂正処理部606に与える。誤り訂正処理部606では、誤り訂正符号化情報を付加され、チャネルコーデック部607に印加される。この誤り訂正処理部606では、アンテナからの伝搬状態が悪くデジタル信号に誤りが生じた場合でも、受信側で誤り訂正を行い、送信側で送られたデジタル信号を正しく復元することができる。
【0006】
チャネルコーデック部607では、制御情報、同期ワード等の必要なデータを付加し送信フレームデータ、即ち、上述した通信チャネルが構成される。このデジタル送信フレームデータは、デジタル変調部608に印加される。デジタル変調部608では、入力された信号についてデジタル変調処理を行い、高周波処理部609で高周波に変換され、帯域制限、電力増幅等の処理を行ない、アンテナ610から基地局602に送信される。
【0007】
一方、基地局602では、移動局601からの送信信号がアンテナ611によって受信されて、高周波処理部612で入力された信号に対して不要成分の除去、周波数変換等を行い、デジタル復調部613に与えられる。デジタル復調部613では、入力された信号からデータを再生し、チャネルコーデック部614に与える。チャネルコーデック部614では、制御情報、同期ワード等のデータは、除去され、音声データのみを誤り訂正処理部615に与える。誤り訂正処理部615では、誤り検出、訂正を行い、送信側で送られたデータに復元し、音声コーデック(低速)部616に与えられる。音声コーデック(低速)部616では、音声データをアナログ信号に変換し、バンドパスフィルタ617に印加し、帯域制限を行い、音声信号出力端子618から出力され、スピーカ等(図示せず。)で音声が再生される。
【0008】
また、誤り訂正符号化された情報の伝送を考慮しない通信システムに対し、その変更を最小限にとどめた上で、誤り訂正符号化されていない情報と誤り訂正符号化された情報の異なる形式のフレームを同時に取り扱うことのできる通信システム(例えば、特許文献1参照。)がある。
【0009】
【特許文献1】
特開平8−46599号公報(第3頁、図1)
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
前述の従来技術では、送信フレームにデータの誤り訂正のため誤り訂正符号化情報が付加されているので、その分、音声データの情報量が減ることになる。従って、デジタル無線通話装置の音声品質を劣化させる結果となっていた。
【0011】
本発明の目的は、デジタル無線通信における通話音質を改善できるデジタル無線通話装置を提供することである。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明のデジタル無線通話方法は、移動局と基地局とをデジタル無線チャネルで通話するデジタル無線通話方法において、少なくとも上記移動局は、位置検出手段と、位置情報に対する音声データの誤りの有無を表したデータテーブルと、異なるビットレートの第1と第2の音声コーデック部および上記第1と第2の音声コーデック部を切替える第1の切替スイッチ部とを有し、上記位置検出手段の位置情報と上記データテーブルに基づき上記第1の切替スイッチ部を制御し、上記第1と第2の音声コーデック部のいずれか一方を用いて通話するように構成される。
【0013】
また、本発明のデジタル無線通話方法において、上記第1のコーデック部は、低ビットレートの音声コーデック部であり、上記第2のコーデック部は、高ビットレートの音声コーデック部であり、上記低ビットレートの音声コーデック部の出力に誤り訂正符号情報を付加するように構成される。
【0014】
また、本発明のデジタル無線通話方法において、上記デジタル無線チャネルは、制御チャンネルと通信チャンネルからなり、上記位置情報に基づく音声データの誤りの有無情報を上記制御チャンネルで伝送するように構成される。
【0015】
また、本発明のデジタル無線通話方法において、上記基地局は、異なるビットレートの第3と第4の音声コーデック部および上記第3と第4の音声コーデック部を切替える第2の切替スイッチ部および上記制御チャンネルで送られてくる上記位置情報に基づく音声データの誤りの有無情報を検出する音声コーデック選択部とを有し、上記音声コーデック選択部の出力で上記第2の切替スイッチ部を制御するように構成される。
【0016】
更に、移動局と基地局とをデジタル無線チャネルで通話するデジタル無線通話装置において、少なくとも上記移動局は、位置検出手段と、位置情報に対する音声データの誤りの有無を表したデータテーブルを記憶するデータテーブル記憶部と、異なるビットレートの第1と第2の音声コーデック部および上記位置情報と上記データテーブルに基づいて上記第1と第2の音声コーデック部を切替える第1の切替スイッチ部から構成される。
【0017】
【発明の実施の形態】
本発明の基本的な原理は、誤りの発生しない通信エリアでは、伝送する音声データに誤り訂正符号化情報を付加せず、高ビットレートの音質の良い音声データを送信することを特徴とする。このような基本的な原理を実現するための方法について、図5を基に詳細に説明する。図5において、基地局501の通信エリア502の中に通信エリア503が示されているが、例えば、移動局M1が基地局501の通信エリア503内に位置する時は、基地局501と移動局Mとは、見通しの良い通信エリアにあり、無線チャネルでの通信に何等の障害も存在しない。しかし、移動局M1が移動して、基地局501の通信エリア504内に位置するようになった場合、通信エリア504には、基地局501と移動局M1との間の無線チャネルでの通信を妨げる山506や高層ビル505等の障害物がある場合、移動局Mは、基地局501に対して見通しの悪い通信エリア504に位置することになる。このように見通しの悪い通信エリア504に位置する移動局M1から基地局501に無線チャネルでの通信を行なう場合、伝送する音声データに誤り訂正符号化情報を付加しなければならないことは言うまでもない。従って、本発明では、移動局Mが基地局501の通信エリア502の内、通信エリア503内に位置するか、通信エリア504内に位置するかによって伝送する音声データに誤り訂正符号化情報を付加するか、しないかを切替えるものである。この目的のために本発明では、表1に示すようなデータテーブルを作成し、移動局Mまたは基地局501のメモリに記録する。
【0018】
【表1】
表1は、例えば、東京都西部地区で行った移動局Mの位置とその時の伝送する音声データの誤りを表したデータテーブルである。表1において、移動局Mの位置が緯度136°04′、経度20°25′で表わされる位置では、音声データの誤りは、なし“1”が示されている。また、移動局Mの位置が緯度136°06′、経度20°27′で表わされる位置では、音声データの誤りは、あり“0”が示されている。このように移動局と基地局との間での伝送する音声データの誤りを表したデータテーブルを作成し、メモリに記録する。
【0019】
而して、地域防災無線システム等では、市町村のように無線システムの使用範囲が限定されているので、表1のようなデータテーブルは、例えば地域防災無線システムの設置時に前もって移動局Mを実際の地域で移動させ、音声データの誤りの有無を実測して作成することは、容易である。従って、このようなデータテーブルを地域防災無線システムの設置時に前もって作成し、基地局501あるいは移動局Mあるいは両方のメモリ(例えば、ROM)に記憶しておく。
【0020】
次に、本発明の一実施例を図1および図2を用いて説明する。図1は、本発明の一実施例の概略構成を示すブロック図であり、図2は、基地局と移動局とが通話を開始するときの動作フローを示す図である。図2において、移動局M、例えば移動局M1が基地局501に向けて通話を開始するものとする。まず、基地局501は、移動局M1に対して誤りの発生しないエリア情報を送出しているもととする。また、移動局M1は、移動局M1に設けた車両位置検出装置201、例えば、GPS(Global Positioning System)あるいはAVM(Automatic Vehicle Monitoring system)等の車両位置検出装置で位置を検出し、現在の車両位置情報を所有している。移動局M1では、基地局501から送られてくる誤りの発生しないエリア情報と移動局M1が所有している車両位置情報とを移動局に設けた音声コーデック選択処理部202において、上述した見通しの良い通信エリア503に位置するか、見通しの悪い通信エリア504に位置するかを判断する。
【0021】
音声コーデック選択処理部202の判断の結果、見通しの良いエリア内であれば音声コーデック伝送レートは、高速(誤り訂正符号化情報を付加しない場合)を選択し、見通しの悪いエリア内であれば低速(誤り訂正符号化情報を付加する場合)を選択する。音声コーデック伝送レートの高速、低速の選択情報は、移動局の発信処理部203において通話要求とともに基地局501に送信する。通話要求を受信した基地局501では、着信処理部204において通話可能状態であれば、音声コーデック選択情報に従い、基地局501の音声コーデックを選択した後、通話応答を移動局M1に送信する。移動局M1は、通話の確認処理部205で確認した後、通話206に移行する。
【0022】
上述の通話要求、通話応答等の通話路の確立は、制御用物理チャネル(制御チャネルとも呼ばれる。)で行われるのが一般的である。一例としてARIB STD−T79で定めている制御用物理チャネルの構成を図4(a)に示す。図4(a)において、LPは、リニアライザ用プリアンブル、Rは、バースト過渡応答用ガード時間、Pは、プリアンブル、CACは、制御信号、SWは、同期ワード、Iは、アイドルビット、CCは、カラーコード、Gは、ガード時間である。なお、各ブロックの中に表示されている数字は、ビット数を表し、制御用物理チャネルは、320ビットで構成されている。
【0023】
この制御用物理チャネルを用いて図2に示す音声コーデック伝送レートの高速、低速の選択情報を送る場合、例えば、制御信号CACの170ビット(CAC58ビットとCAC112ビット)の内の1ビットを用いて伝送する。即ち、音声コーデック伝送レートの高速(誤り訂正符号化情報を付加しない場合)の選択情報は、音声データの誤りなしに対応するので、表1の誤りなし“1”を伝送する。また、音声コーデック伝送レートの低速(誤り訂正符号化情報を付加する場合)の選択情報は、音声データの誤りありに対応するので、表1の誤りあり“0”を伝送する。
【0024】
次に、移動局M1と基地局501の間で通話路が構成され、通話206が開始されると、通信用物理チャネルを用いて通信が行われる。この通信用物理チャネルの構成の一例を図4(b)に示す。図4(b)において、Rは、バースト過渡応答用ガード時間、Pは、プリアンブル、TCHは、トラフィックチャネル、SWは、同期ワード、Iは、アイドルビット、CCは、カラーコード(干渉対策コード)、SACCH(Slow Associated Control Channel)は、低速付随制御チャネルおよびGは、ガード時間である。なお、各ブロックの中に表示されている数字は、ビット数を表し、通信用物理チャネルは、320ビットで構成されている。
【0025】
この通信用物理チャネルを用いて音声データを送る場合について説明する。音声データは、通信用物理チャネルの例えば、トラフィックチャネルTCHを用いて伝送する。その場合、見通しの良い、誤りのないエリア(誤り訂正符号化情報を付加しない)での音声データの送信には、例えば、6.4Kbpsの高ビットレートの符号化データとして、伝送する。一方、見通しの悪い、誤りの発生するエリア(誤り訂正符号化情報を付加する)での音声データの送信には、例えば、3.2Kbpsの低ビットレートの符号化データとして、伝送する。上述のように見通しの良い、誤りのないエリア503では、誤りの発生するエリア504に比べて誤り訂正符号のない、音声データのみを例えば、6.4Kbpsの高ビットレートの符号化データとして送ることができるので、極めて音質の良い音声データを送ることが可能となる。
【0026】
次に、本発明の構成および動作の詳細を図1を用いて説明する。図1において、101は、移動局、例えば、移動局M1、102は、基地局である。なお、図1は、移動局101から基地局102への通話を示したもので、基地局102から移動局101への逆の通話については、移動局101から基地局102と同様であるので、説明は省略してある。移動局101は、音声入力端子103、バンドパスフィルタ(BPF:Band Pass Filter)104、切替スイッチ105、109、音声CODEC(低速)部106、音声CODEC(高速)部107、誤り訂正処理部108、チャネルコーデック部110、音声CODEC選択部111、車両位置検出装置112、デジタル変調部113、高周波処理部114およびアンテナ115から構成されている。
【0027】
図2で説明したように移動局101(M1)には、GPSなどの車両位置検出装置112が設けられており、移動局101の現在地が認識できる車両位置情報が音声コーデック選択部111に送出される。音声コーデック選択部111では、車両位置情報を基に表1を参照し、誤りの発生しないエリア内503(図5に示す。)であれば切替スイッチ105および109をB側に接続して音声CODEC(高速)部107を選択する。また、誤りの発生するエリア内504(図5に示す。)であれば切替スイッチ105および109をA側に接続して音声CODEC(低速)部106を選択する。
【0028】
この音声コーデック選択情報は、移動局101からの発信処理(図2における発信処理部203の動作)において、チャネルコーデック部110で通話要求と共に、図4(a)で示される制御用物理チャネルの例えば、制御信号CACの1ビットに乗せて、デジタル変調部113、高周波処理部114、アンテナ115を介して基地局102に送信される。
【0029】
基地局102では、この制御用物理チャネルをアンテナ116、高周波処理部117、デジタル復調部118を介して受信し、チャネルコーデック部119に印加され、着信処理(図2における着信処理部204の動作)を行う。チャネルコーデック部119では、受信した制御用物理チャネルから通話要求と音声コーデック選択情報を抜き出す。音声コーデック選択情報は、音声CODEC選択部120に入力される。音声CODEC選択部120は、受信した音声コーデック選択情報に基づいて切替スイッチ121および125を切替える。即ち、音声コーデック選択情報が、“1”であれば、切替スイッチ121および125をB側に接続して音声CODEC(高速)部123を選択する。また、音声コーデック選択情報が、“0”であれば、切替スイッチ121および125をA側に接続して音声CODEC(低速)部124を選択する。
【0030】
また、移動局101からの通話要求に対して、基地局102は、チャネルコーデック部で制御用物理チャネルに通話応答を乗せて、デジタル変調器、高周波処理部およびアンテナを介して移動局101に通話応答を送信し、通話路が確立され、通話206に移行される。なお、基地局102から通話応答を移動局101に送信し、通話路を確立する構成は、図1では、省略してある。
【0031】
図2で示す通話206が開始されると、移動局101では、電気信号に変換された音声信号(マイク等の音声―電気変換装置は、図示せず。)は、音声信号入力端子103より入力され、バンドパスフィルタ104に与えられる。バンドパスフィルタ104に入力された信号は、帯域制限され、切替スイッチ105に印加される。切替スイッチ105に印加された信号は、移動局101がエリア503に位置する時は、高ビットレートの音声CODEC(高速)部107を介してチャネルコーデック部110に印加され、図4(b)に示される通信用物理チャネル(但し、誤り訂正符号のない音声データ)のフレーム構成で、デジタル変調部113、高周波処理部114およびアンテナ115を介して基地局102に送信される。
【0032】
基地局102では、アンテナ116、高周波処理部117、デジタル復調部118、チャネルコーデック部119、音声CODEC(高速)部123、バンドパスフィルタ126を経由して出力端子127から音質の改善された音声信号が出力される。なお、電気信号を音声信号に変換するスピーカは省略してある。
【0033】
一方、移動局101がエリア504に位置する時は、音声CODEC(低速)部106で低ビットレートで符号化され、誤り訂正処理部108を介してチャネルコーデック部110に印加される。誤り訂正処理部108では、誤り訂正符号化情報が付加される。この誤り訂正処理部108では、アンテナ115からの伝搬状態が悪く、基地局102で受信したデジタル信号に誤りが生じた場合でも、受信側で誤り訂正を行い、送信側で送られたデジタル信号を正しく復元することができる。従って、基地局では、この信号を受信すると、チャネルコーデック部119から誤り訂正処理部122で誤り訂正され、音声CODEC(低速)部124で復号され、出力端子127から音声信号が出力される。
【0034】
以上説明した一実施例では、移動局M1から基地局501に向けて通話を開始する場合について説明したが、基地局501が移動局M1に向けて通話を開始する場合、基地局501は、発信処理部により移動局M1に通話要求と共に誤りの発生しないエリア情報を送信する。移動局M1は、基地局501からの通話要求と共に誤りの発生しないエリア情報を受け、着信処理部でそのエリア情報と移動局M1の車両位置情報とを比較、例えば、表1のデータテーブルに基づいて音声コーデック選択処理を実行する。即ち、音声コーデック伝送レートの高速(誤り訂正符号化情報を付加しない場合)の選択情報は、音声データの誤りなしに対応するので、表1の誤りなし“1”を、また、音声コーデック伝送レートの低速(誤り訂正符号化情報を付加する場合)の選択情報は、音声データの誤りありに対応するので、表1の誤りあり“0”をそれぞれ通話応答とともに基地局501に送信する。選択情報を受信した基地局501は、選択情報に従い、音声コーデック選択後、通話に移行する。
【0035】
次に、本発明の第2の実施例を図3を用いて説明する。図3は、移動局が基地局に向けて通話を開始する他の一実施例の動作フローを示す図である。移動局M1は、車両位置検出装置301から車両位置情報を得て、発信処理部302において基地局501に対し通話要求と共に車両位置情報を送信する。通話要求と車両位置情報を受信した基地局501は、着信処理部303で着信処理を行なう。即ち、通話可能状態であれば、着信処理部303で移動局M1の車両位置情報と誤りの発生しないエリア情報、例えば、基地局501のROMに記憶されているデータテーブル(表1に示す。)とを参照する。参照の結果、見通しの良いエリア503/見通しの悪いエリア504かを判断し、エリア503内であれば音声コーデック伝送レートの高速を選択し、エリア504内であれば低速を選択する。所謂、音声コーデック選択処理を行なう。この選択情報は、通話応答とともに移動局M1に送信し、移動局M1では通話の確認処理を行なう。移動局M1では、この選択情報に基づき音声コーデックを選択処理した後、通話305に移行する。通話305に移行した後は、前記第1の実施例と同様の動作が行われるので、ここでは説明を省略する。
【0036】
以上説明したように第1の実施例では、移動局Mが見通しの良いエリアか、悪いエリアかを判断しているが、第2の実施例では、基地局501がこれを判断している例である。いずれの場合も本発明は容易に実施できることは言うまでもない。
【0037】
以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は、ここに記載されたデジタル無線通話方法およびデジタル無線通話装置に限定されるものではなく、上記以外のデジタル無線通話方法およびデジタル無線通話装置に広く適応することが出来ることは、言うまでも無い。
【0038】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、移動局が誤りの発生しないエリア内で通話をする場合、音声コーデックの伝送レートを高速化することができるので、音声の品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の概略構成を示すブロック図である。
【図2】本発明の一実施例の動作フローを説明する図である。
【図3】本発明の他の一実施例の動作フローを説明する図である。
【図4】本発明で使用する伝送フレーム構成の一実施例を示す図である。
【図5】本発明の原理を説明するための図である。
【図6】従来のデジタル無線通話装置の一例を示すブロック図である。
【図7】図6で示すデジタル無線通話装置の動作フローを説明する図である。
【符号の説明】
101:移動局、102:基地局、103:音声信号入力端子、104、126:バンドパスフィルタ、105、109、121、125:切替スイッチ、106、124:音声CODEC(低速)部、107、123:音声CODEC(高速)部、108、122:誤り訂正処理部、110、119:チャネルコーデック部、111、120:音声CODEC選択部、112:車両位置検出装置、113:デジタル変調部、114、117:高周波処理部、115、116:アンテナ、118:デジタル復調部、127:音声信号出力端子、M1、M2、・・Mn:移動局、501:基地局、502:通信エリア、503:見通しの良い通信エリア、504:見通しの悪い通信エリア。
Claims (1)
- 移動局と基地局とをデジタル無線チャネルで通話するデジタル無線通話方法において、少なくとも上記移動局は、位置検出手段と、位置情報に対する音声データの誤りの有無を表したデータテーブルと、異なるビットレートの第1と第2の音声コーデック部および上記第1と第2の音声コーデック部を切替える第1の切替スイッチ部とを有し、上記位置検出手段の位置情報と上記データテーブルに基づき上記第1の切替スイッチ部を制御し、上記第1と第2の音声コーデック部のいずれか一方を用いて通話することを特徴とするデジタル無線通話方法。
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