JP2006270496A - 移動通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】周波数ＦＨ（第２の周波数）と周波数ＦＬ（第１の周波数）との電波の受信レベルがほぼ同じ状態で頻繁に切り替わる場合に、基地局の中継遅延により受信した音声が時間的に前後しない移動局用の受信部を備えた移動通信システムを提供する。
【解決手段】受信部に、受信信号増幅部９０と対応する復調部９２からの音声信号を指定された遅延時間値だけ遅延させる遅延手段２と、それぞれの復調部９２から出力される音声信号を入力して遅延時間を測定し、この遅延時間値を遅延手段２へ出力する遅延時間測定手段３とを設け、遅延時間測定手段３は、測定した遅延時間値を遅延手段２へ出力し、遅延手段２では、この遅延時間値に対応して周波数ＦＬと対応する音声信号を遅延させて出力する。
【選択図】図１

Description

本発明は、基地局と複数の移動局からなる移動通信システムに関し、より詳細には、無線を用いた移動局同士の直接通信の機能と、基地局を経由して無線通信を行なう間接通信機能を備えた移動局の受信部に関する。

従来、無線を用いたデジタル方式の移動通信システムは図４のブロック図に示すように、基地局８０と複数の移動局８５、８６、８７などから構成されており、基地局８０と各移動局との無線通信や移動局同士の無線通信が可能になっている。例えば消防署で用いられる場合は、基地局８０と管轄内の全ての移動局とが通信システム、例えば基地局８０に備えられた基地局送受信部８１と各移動局に備えられた移動局送受信部８８とを介して現場情報を共有する必要がある。

一般的に基地局は高性能のアンテナと高出力の無線送信機（図示せず）を備えているが、移動局は車載が主であるため、基地局に比べてその能力が低い。このため、互いに離れた場所に位置する移動局同士が直接通信出来ない場合に、基地局８０で中継して通信する間接通信を行なうようになっている。

そこで、図４に示す通信システムでは周波数ＦＨ（第２の周波数の電波）と周波数ＦＬ（第１の周波数の電波）の２つの周波数を用いて前述の間接通信の機能を実現している。このため、各移動局８５、８６、８７は、マイクから入力した音声をデジタルの音声信号に変換し、この音声信号を用いて周波数ＦＬの電波を変調して送信する送信部（図示せず）と、周波数ＦＨの電波と周波数ＦＬとの電波を復調して音声を出力する受信部（図３を参照。）を一体にした移動局送受信部８８を備えている。また、基地局８０は基地局送受信部８１により、周波数ＦＨによるデジタル音声信号の送信と周波数ＦＬによるデジタル音声信号の受信が可能になっている。

従って、移動局同士で周波数ＦＬを用いた単信通信（シンプレックス）が可能であり、さらに、この周波数ＦＬの電波を受信した基地局８０が、この信号を周波数ＦＨの電波で送信（中継）することにより、例えば移動局Ａと移動局Ｂとの無線通信を遠く離れて直接通信できない移動局Ｃが移動局Ａと移動局Ｂとの無線通信を傍受することができる。また、移動局Ｃが移動局Ａと移動局Ｂとの通信に割り込む場合は、基地局８０経由で可能になる。

図３は移動局に備えられた移動局送受信部８８内の受信部を示すブロック図である。この受信部は、アンテナ９７と、同アンテナ９７からの受信電波を入力して分離出力する空中線共用部９８と、同空中線共用部９８で分離された周波数ＦＬの電波を受信して高周波増幅や中間周波数増幅を行なう受信信号増幅部９０と、同受信信号増幅部９０で増幅された信号を復調する復調部９２と、空中線共用部９８で分離された周波数ＦＨの電波を受信して高周波増幅や中間周波数増幅を行なう受信信号増幅部９１と、同受信信号増幅部９１で増幅された信号を復調する復調部９２と、それぞれの復調部９２で復調された音声信号を切り換えて、いずれかひとつの音声信号を出力する切替部９４と、切り換えられた音声信号を入力して増幅する音声増幅器９５と増幅された音声信号を音声として出力するスピーカ９６と、受信信号増幅部９０と受信信号増幅部９１とから出力され、受信信号の大きさを示す受信レベル信号であるＡＧＣ（オートゲインコントロール）信号を入力して受信レベルの大きさを比較し、周波数ＦＨと周波数ＦＬとで受信レベルが大きい方の音声信号が音声音声増幅器９５へ出力されるように切替部９４へ選択信号を出力する受信レベル比較部９３とで構成されている。

次に図３を用いて受信部の操作を説明する。アンテナ９７から入力された周波数ＦＬの電波は、受信信号増幅部９０で増幅され、さらに復調部９２で音声信号に復調され、切替部９４の一方の端子へ入力される。一方、アンテナ９７から入力された周波数ＦＨの電波は、受信信号増幅部９１で増幅され、さらに復調部９２で音声信号に復調され、切替部９４の他方の端子へ入力される。

また、受信信号増幅部９０と受信信号増幅部９１とから出力されたＡＧＣ信号は、受信レベル比較部９３で比較され、比較部９３は、受信レベルが大きい方の音声信号が音声増幅器９５へ出力されるように切替部９４へ選択信号を出力する。

従って、スピーカ９６からは、周波数ＦＨと周波数ＦＬ、つまり、基地局からの中継電波と送信した移動局の電波とで、常に電波の受信レベルの高い方の音声が出力されることになり、移動局同士は継続的に無線通信を行なうことができるようになっている（例えば、特許文献１参照。）。

なお、復調部９２で復調された音声信号データは、同時に復調された制御用データにより、どの移動局へ宛てて送信されたものか、また、どの移動局や基地局から送信したものかなどの情報を識別できるため、自局宛のデータで、かつ、基地局と移動局とで同じ音声データのみを選別して音声信号に変換できる。

しかしながら、デジタル方式の移動通信システムの場合、基地局が周波数ＦＬで受信した電波は、復調されてデジタルの音声データとして一時、基地局で記憶され、さらにこの音声データは送信用に変換され、所定の送信タイミングを待ってから周波数ＦＨの電波を変調して送信される。従って、周波数ＦＬの電波の受信から周波数ＦＨで送信するまでは、通信システムの処理方法によって数百ミリセカンドの遅延が発生することがある。

従って、基地局の周波数ＦＨの電波のみを受信している場合や、直接通信している移動局が近接していて周波数ＦＨより周波数ＦＬの電波の受信レベルが大きい場合は問題ないが、周波数ＦＨと周波数ＦＬとの電波の受信レベルがほぼ同じ状態で頻繁に切り替わる場合に、基地局の中継遅延により受信音声が時間的に前後し、非常に聞きづらいという問題があった。

特開２００１−３２０３１３号公報（第４−５頁、図２）

本発明は以上述べた問題点を解決し、周波数ＦＨ（第２の周波数）と周波数ＦＬ（第１の周波数）との電波の受信レベルがほぼ同じ状態で頻繁に切り替わる場合に、基地局の中継遅延により受信音声が時間的に前後しないように構成した移動局用の受信部を備えた移動通信システムを提供することを目的とする。

本発明は上述の課題を解決するため、音声をデジタル化して変調した第１の電波を受信すると共に、前記音声をデジタル化して変調した第２の電波を受信し、前記第１の電波と前記第２の電波の受信品質を比較し、同受信品質が高い方の電波と対応する前記音声を切り換えて出力する受信部を備えてなる複数の移動局と、前記移動局で送信された前記第１の電波を受信し、受信した信号を前記第２の電波で送信する中継機能を備えた基地局とで構成されてなる移動通信システムにおいて、
前記受信部に、同受信部で受信した前記第１の電波と対応する前記音声を、同受信部で受信した前記第２の電波と対応する前記音声と同じタイミングに遅延させる遅延手段を設ける。

また、前記受信部に、同受信部で受信した前記第１の電波と対応する前記音声と同受信部で受信した前記第２の電波と対応する前記音声との遅延時間を測定する遅延時間測定手段を設け、
同遅延時間測定手段は、前記遅延時間を前記遅延手段へ出力し、同遅延手段は、前記遅延時間に対応して遅延タイミングを決定する。

以上の手段を用いることにより、本発明による移動通信システムによれば、
請求項１に係わる発明は、受信部に、同受信部で受信した第１の電波と対応する音声を、同受信部で受信した第２の電波と対応する音声と同じタイミングに遅延させる遅延手段を設けることにより、
遅延された第１の電波の音声信号と第２の電波の音声信号とは常に同じタイミングに揃えられることになり、２つの音声信号が頻繁に切り換えられたとしても、受信音声を違和感なく聞き取ることができる。

請求項２に係わる発明は、受信部に、同受信部で受信した第１の電波と対応する音声と同受信部で受信した第２の電波と対応する音声との遅延時間を測定する遅延時間測定手段を設け、
同遅延時間測定手段は、遅延時間を遅延手段へ出力し、同遅延手段は、遅延時間に対応して遅延タイミングを決定することにより、
基地局の処理手番などにより、中継の遅延時間が変動したとしても自動的に追従し、最適な遅延時間を設定することができる。

以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいた実施例として詳細に説明する。なお、図３の背景技術で説明したブロックについては同じ番号を付与し、詳細な説明を省略する。

本発明の特徴は直接通信している移動局の送信電波、つまり、周波数ＦＬ（第１の周波数の電波）と対応する音声信号を基地局の中継遅延時間だけ常に遅らせておき、基地局の周波数ＦＨ（第２の周波数の電波）と対応する音声信号に切り換えた時に、見かけ上、遅延がないようにすることにある。また、実際の遅延時間を常に測定し、この遅延時間に基づいて周波数ＦＬと対応する音声信号を遅延させることにある。

このため、図１に示す移動局の受信部は、アンテナ９７と、同アンテナ９７からの受信電波を入力して分離出力する空中線共用部９８と、同空中線共用部９８で分離された周波数ＦＬの電波を受信して高周波増幅や中間周波数増幅を行なう受信信号増幅部９０と、同受信信号増幅部９０で増幅された信号を復調する復調部９２と、空中線共用部９８で分離された周波数ＦＨの電波を受信して高周波増幅や中間周波数増幅を行なう受信信号増幅部９１と、同受信信号増幅部９１で増幅された信号を復調する復調部９２と、受信信号増幅部９０と対応する復調部９２からの音声信号を指定された遅延時間値だけ遅延させる遅延手段２と、同遅延手段２からの出力と受信信号増幅部９１と対応する復調部９２で復調された音声信号を切り換えて、いずれかひとつの音声信号を出力する切替部９４と、切り換えられた音声信号を入力して増幅する音声増幅器９５と、増幅された音声信号を音声として出力するスピーカ９６と、受信信号増幅部９０と受信信号増幅部９１とから出力され、受信レベルの大きさを示す受信レベル信号であるＡＧＣ（オートゲインコントロール）信号を入力すると共に、それぞれの復調部９２で復調したデータの誤り率を入力し、受信レベルと誤り率とから受信品質を決定し、周波数ＦＨと周波数ＦＬとで受信品質がよい方の音声信号が音声音声増幅器９５へ出力されるように切替部９４へ選択信号を出力する受信品質比較手段１と、それぞれの復調部９２から出力される音声信号を入力して時間差を測定し、入力した音声信号の時間差からなる遅延時間値を遅延手段２へ出力する遅延時間測定手段３とで構成されている。

次に図１を用いて本発明による受信部の動作を説明する。
アンテナ９７から入力された周波数ＦＬの電波は、受信信号増幅部９０で増幅され、さらに復調部９２で音声信号に復調される。そして、この音声信号は、遅延手段２で所定の時間だけ遅延されて切替部９４の一方の端子へ入力される。一方、アンテナ９７から入力された周波数ＦＨの電波は、受信信号増幅部９１で増幅され、さらに復調部９２で音声信号に復調され、切替部９４の他方の端子へ入力される。

また、受信信号増幅部９０と受信信号増幅部９１とから出力されたＡＧＣ信号は、受信品質比較手段１に入力される。さらに、２つの復調部９２でデジタルデータに復調するときに計測されたデータの誤り率値も受信品質比較手段１に入力される。

受信品質比較手段１では、入力した２つのＡＧＣ信号と２つの誤り率値とから、周波数ＦＨと周波数ＦＬとの電波の受信品質を決定する。受信品質は基本的には誤り率値が低い方を品質がよいと判断する。ただし、デジタル受信機の特性として、受信レベルが一定値以下になると、急激に誤り率値が高くなるのが一般的である。

従って、これを予防するため、まず、誤り率が低い方の電波を受信品質が高いと判定し、同時に周波数ＦＨと周波数ＦＬとの受信レベルを監視し、誤り率が低くてもその受信レベルが復調可能な最低レベル以下に低下した方の周波数を受信品質が悪いと判定する。なお、周波数ＦＨと周波数ＦＬとの電波の受信レベルがほぼ同じで、かつ、復調可能な最低レベル以下である場合は、周波数ＦＨの電波を受信品質が高いと判定する。これは、前述のように基地局の通信設備が移動局よりも優れているため、基地局と通信できる確立が高いと推定されるからである。

受信品質比較手段１では、周波数ＦＨと周波数ＦＬの電波とで受信品質がよい方を選択するように切替部９４へ選択信号を出力する。この結果、基地局８０で中継された電波と、直接受信した移動局の電波とで、常に受信品質の高い方の電波と対応する音声がスピーカ９６から出力されることになり、移動局同士は確実な通信を行なうことができるようになっている。

さらに、遅延時間測定手段３では、周波数ＦＨと周波数ＦＬとの電波に対応するそれぞれの復調部９２から出力される音声信号を入力して時間差を常に測定し、入力した音声信号の時間差を求めており、この時間差からなる遅延時間値を遅延手段２へ出力し、結果的に周波数ＦＨと周波数ＦＬとの復調された音声信号が同じタイミングとなるように常に調整している。
このため、基地局の処理手番などにより、中継の遅延時間が変動したとしても自動的に追従し、最適な遅延時間を設定することができる。

図２は周波数ＦＨと周波数ＦＬとに対応し、復調された音声信号を示す説明図である。周波数ＦＬは移動局から送信された電波と対応する音声信号であり、周波数ＦＨは基地局から中継により送信された電波と対応する音声信号である。従って、周波数ＦＬの音声信号よりも周波数ＦＨの音声信号の方が、基地局の中継処理時間、つまり、遅延時間Ｔｄだけ遅れて復調されている。

そして、遅延時間測定手段３では、周波数ＦＬの電波と対応する音声信号レベルを監視し、一定の閾値Ｌｓよりも音声信号が大きくなった時に遅延時間の測定を開始する。そして、周波数ＦＨと対応する音声信号レベルを監視し、一定の閾値Ｌｓよりも音声信号が大きくなった時に遅延時間の測定を終了する。

そして、遅延時間測定手段３は、測定した遅延時間値を遅延手段２へ出力し、遅延手段２では、この遅延時間値に対応して周波数ＦＬの音声信号を遅延させて出力する。従って、遅延された周波数ＦＬの音声信号と周波数ＦＨの音声信号とは常に同じタイミングに揃えられることになり、選択信号によって切替部９４で２つの音声信号が頻繁に切り換えられたとしても、受信音声を違和感なく聞き取ることができる。

なお、本実施例では復調された音声信号を遅延させているが、これに限るものでなく、復調部９２内で復調して得た音声データをアナログの音声信号へ変換するタイミングを遅延させることにより実施してもよい。この時、遅延時間値は復調部９２へ出力することになる。なお、この場合、遅延時間測定中は遅延を一時的に行なわないようにする。

または、それぞれの周波数の電波を復調部９２内で復調して得た音声データのヘッダ情報（データの送り順番）を確認し、２つの電波による同じ送り順番の音声データを得るまで、時間的に早く受信した方の音声データを復調部９２内でバッファリングしておくことにより、実質的に遅延させる方法を用いてもよい。

また、ＡＧＣ信号の代わりに、受信電波の電界強度を表すRSSI値（Received Signal Strength Indicator）を用いてもよいし、また、誤り率の代わりに、受信した信号と混入した雑音のレベルとの比である信号電力対雑音電力比(S/N) を用いても、また、搬送波電力対雑音電力比(C/N) を用いても同様の効果を得ることができる。

また、本実施例では基地局で周波数ＦＨを使用し、移動局で周波数ＦＬを用いているが、これに限るものではなく、基地局で周波数ＦＬを使用し、移動局で周波数ＦＨを使用してもよい。ただし、この場合は、遅延させる音声は周波数ＦＨで受信した方となる。

本発明による移動通信システムの移動局の受信部の実施例を示すブロック図である。 本発明の原理を説明する受信音声信号の波形である。 従来の移動通信システムの移動局の受信部を示すブロック図である。 従来の移動通信システムの通信モードを示すブロック図である。

符号の説明

１ 受信品質比較手段
２ 遅延手段
３ 遅延時間測定手段
８０ 基地局
９０ 受信信号増幅部
９１ 受信信号増幅部
９２ 復調部
９４ 切替部
９５ 音声増幅器
９６ スピーカ
９７ アンテナ
９８ 空中線共用部

Claims (2)

1. 音声をデジタル化して変調した第１の電波を受信すると共に、前記音声をデジタル化して変調した第２の電波を受信し、前記第１の電波と前記第２の電波の受信品質を比較し、同受信品質が高い方の電波と対応する前記音声を切り換えて出力する受信部を備えてなる複数の移動局と、前記移動局で送信された前記第１の電波を受信し、受信した信号を前記第２の電波で送信する中継機能を備えた基地局とで構成されてなる移動通信システムにおいて、
   前記受信部に、同受信部で受信した前記第１の電波と対応する前記音声を、同受信部で受信した前記第２の電波と対応する前記音声と同じタイミングに遅延させる遅延手段を設けてなることを特徴とする移動通信システム。
2. 前記受信部に、同受信部で受信した前記第１の電波と対応する前記音声と同受信部で受信した前記第２の電波と対応する前記音声との遅延時間を測定する遅延時間測定手段を設け、
   同遅延時間測定手段は、前記遅延時間を前記遅延手段へ出力し、同遅延手段は、前記遅延時間に対応して遅延タイミングを決定してなることを特徴とする請求項１記載の移動通信システム。

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