JP2007174581A - 音声伝送システム - Google Patents

Abstract

【課題】信号線の施工作業が簡素化できるとともに通話品質を確保しつつ音声の多チャンネル化が可能な音声伝送システムを提供する。
【解決手段】音声伝送システムは、信号線Ｌｓを介して音声信号を送信する複数台の端末装置２と、端末装置２と信号線Ｌｓで接続され、各端末装置２間の呼制御を行うとともに後述するタイムスロットＴＳｉ（ｉ＝１，２，…，ｎ）を規定するための同期信号ＳＹを送信する主装置１とを備えている。音声信号を時分割多重化して伝送することによって通話品質を確保しつつ音声の多チャンネル化が可能である。しかも、呼制御用の制御信号を音声信号と同様にタイムスロットＴＳｉに格納して共通の信号線Ｌｓで伝送するから、信号線Ｌｓの施工作業が簡素化できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、信号線を介して音声信号を伝送する音声伝送システムに関するものである。

従来、信号線を介して音声信号を伝送する音声伝送システムとしては、例えば、集合住宅の共用玄関に設置されたロビーインターホンと、各住戸に設置された住戸機との間で信号線を介して音声信号を送受信するインターホンシステムがある（例えば、特許文献１参照）。かかる従来システムにおいては、音声信号を伝送するための信号線と呼制御用の信号線の２系統の線路でロビーインターホンと各住戸機が接続されていた。
特開２００５−２６０３５９号公報

しかしながら、上記従来例においては多数の端末装置（ロビーインターホン並びに住戸機）を音声信号用の信号線と制御信号用の信号線の２系統で接続しなければならず、信号線の施工に多大な労力を要し、コストの上昇を招くという問題があった。

また、上記従来例では、ロビーインターホンと何れかの住戸機が通話しているときに他の住戸機が通話することができなかった。なお、複数組の通話端末間で同時に通話を行うシステムとして、インターネットやイントラネット（ＬＡＮ）などのＴＣＰ／ＩＰネットワークを使って音声データを送受信する技術（ＶｏＩＰ＜Voice over Internet Protocol＞）を利用したシステムが存在するが、音声データ以外のパケットもネットワーク上に流れているために十分な通話品質が得られない場合がある。

本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、その目的は、信号線の施工作業が簡素化できるとともに通話品質を確保しつつ音声の多チャンネル化が可能である音声伝送システムを提供することにある。

請求項１の発明は、上記目的を達成するために、少なくとも音声を入力する音声入力手段を具備した１乃至複数の音声入力端末装置と、少なくとも音声を出力する音声出力手段を具備した１乃至複数の音声出力端末装置と、音声入力端末装置並びに音声出力端末装置と信号線で接続され音声入力端末装置と音声出力端末装置との間の呼制御を行う主装置とを備え、音声入力端末装置から音声出力端末装置へ信号線を介して音声信号を伝送する音声伝送システムであって、音声入力端末装置は、前記音声入力手段と、音声入力手段より入力された音声を符号化する符号化手段と、符号化された音声データを変調する変調手段と、割り当てられたタイムスロットに前記変調された音声データを含む音声信号を格納し信号線を介して送信する送信手段と、信号線を介し呼制御用に割り当てられたタイムスロットに制御信号を格納して送受信する制御信号送受信手段とを具備し、音声出力端末装置は、信号線を介して伝送される音声信号を受信する受信手段と、受信手段で受信する音声信号を復調する復調手段と、復調された音声データを復号化する復号化手段と、復号化された音声を出力する前記音声出力手段と、信号線を介し呼制御用に割り当てられたタイムスロットに制御信号を格納して送受信する制御信号送受信手段とを具備し、主装置は、前記タイムスロットを規定するための同期信号を信号線を介して各端末装置に送信する同期信号送信手段と、信号線を介して呼制御用に割り当てられたタイムスロットに制御信号を格納して送受信する制御信号送受信手段と、何れかの音声入力端末装置から呼確立要求の制御信号を受け取ったときに要求先の音声出力端末装置に対して呼確立要求の制御信号を送信するとともに要求元の音声入力端末装置並びに要求先の音声出力端末装置に対して音声信号を格納するためのタイムスロットの割り当てを通知する呼制御手段とを具備し、音声入力端末装置の送信手段並びに音声出力端末装置の受信手段は、主装置から割り当てられるタイムスロットに音声信号を格納して送受信することを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、主装置の制御信号送受信手段は、ポーリング方式で制御信号を送受信することを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１の発明において、主装置の制御信号送受信手段は、キャリア検知多重アクセス方式で制御信号を送受信することを特徴とする。

本発明によれば、呼制御用の制御信号を音声信号と同様にタイムスロットに格納して共通の信号線で伝送するから信号線の施工作業が簡素化でき、また、音声信号を時分割多重化して伝送することによって通話品質を確保しつつ音声の多チャンネル化が可能となる。

本実施形態の音声伝送システムは、図１に示すように信号線Ｌｓを介して音声信号を送受信する複数台の端末装置２と、端末装置２と信号線Ｌｓで接続され、各端末装置２間の呼制御を行うとともに後述するタイムスロットＴＳｉ（ｉ＝１，２，…，ｎ）を規定するための同期信号ＳＹを送信する主装置１とを備えている。ここで、信号線Ｌｓにはペア線などの平衡線路を用いているが、同軸線のような不平衡線路であっても構わない。また、エンハンストカテゴリー５あるいはカテゴリー６のＬＡＮケーブルの１ペアやＣＰＥＶケーブルの１ペアを信号線Ｌｓに利用しても構わない。

端末装置２は、図１に示すようにマイクロホン２０ａ及びスピーカ２１ａと、マイクロホン２０ａの出力を増幅するマイクロホンアンプ２０ｂと、スピーカ２１ａへの入力を増幅するスピーカアンプ２１ｂと、マイクロホンアンプ２０ｂの出力をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器２０ｃと、符号化／復号化部２２から出力されるディジタル信号をアナログ信号に変換してスピーカアンプ２１ｂに入力するＤ／Ａ変換器２１ｃと、ディジタル信号に変換された音声の符号化及び復号化を行う符号化／復号化部２２と、符号化／復号化部２２で符号化された音声データを変調して音声信号を生成し且つ信号線Ｌｓから取り込まれた音声信号から音声データを復調する変復調部２３と、変復調部２３から出力される音声信号を増幅する送信アンプ２４ａと、変復調部２３に入力する音声信号を増幅する受信アンプ２４ｂと、ＣＰＵを主構成要素とし各部を制御する制御部２５とを具備する。すなわち、本実施形態における端末装置２は、音声を入力する音声入力手段（マイクロホン２０ａ）と音声を出力する音声出力手段（スピーカ２１ａ）を双方とも具備しているので、音声入力端末装置であると同時に音声出力端末装置でもある。但し、端末装置２の構成はこれに限定されるものではなく、音声入力手段を有し且つ音声出力手段を有しない音声入力端末装置、あるいは音声出力手段を有し且つ音声入力手段を有しない音声出力端末装置として構成されたものであっても構わない。なお、各端末装置２には固有の識別符号（ＩＤ）が付与されており、この識別符号によって各端末装置２が識別可能となっている。また変復調部２３においては、制御部２５から与えられる制御データ（後述する）を変調して制御信号を生成する処理、並びに信号線Ｌｓから取り込まれた制御信号から制御データを復調して制御部２５に渡す処理も行っている。

主装置１は、ＣＰＵを主構成要素とする制御部１０と、制御部１０から与えられる同期データ並びに制御データ（後述する）を変調して同期信号ＳＹや制御信号を生成するとともに信号線Ｌｓから取り込まれた制御信号から制御データを復調する変復調部１１とを具備する。

同期信号ＳＹは、図２（ａ）に示すようにヘッダ部とデータ部で構成される。ヘッダ部は、プリアンブル、パケット種別、変調方式、データ長、誤り訂正符号で構成される。一方、データ部は、同期データ（実際は空）及び誤り訂正符号で構成される。また、図２（ｂ）に示すように音声信号もヘッダ部とデータ部で構成される。ヘッダ部は、プリアンブル、送信元の端末装置２を示す識別符号（ＩＤ）、パケット種別、変調方式、データ長、誤り訂正符号で構成される。一方、データ部は、音声データと誤り訂正符号とで構成される。なお、同期信号ＳＹはヘッダ部並びにデータ部ともＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying）等の変調方式で変調され、音声信号は、ヘッダ部がＢＰＳＫ、データ部がＢＰＳＫあるいはＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）、１６ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）、６４ＱＡＭ等の変調方式で変調される。また図示は省略するが、制御信号は音声信号と共通のヘッダ部と、制御データと誤り訂正符号からなるデータ部とで構成される。

主装置１並びに端末装置２においては、図３に示すように同期信号ＳＹの立ち下がりから所定時間が経過した時点を先頭のタイムスロットＴＳ１の開始時点とし、次の同期信号ＳＹが立ち上がるまでの期間（信号送信期間）内に複数（ｎ個）のタイムスロットＴＳ１，ＴＳ２，…，ＴＳｎを配置している。ここで、本実施形態では信号送信期間内にｎ個のタイムスロットＴＳｉを配置しているが、このうち、先頭のタイムスロットＴＳ１を主装置１から端末装置２への下り方向の制御信号に割り当て、２番目のタイムスロットＴＳ２を端末装置２から主装置１への上り方向の制御信号に割り当てているから、最大（ｎ−２）／２台の端末装置２が１対１で音声信号を送受信できる。

次に、図４を参照して２台の端末装置２間で一対一の通話（個別通話）を行う場合における本実施形態の動作を説明する。なお、以下では端末装置Ａと端末装置Ｂの２台が個別通話を行う場合を例示する。

主装置１の制御部１０は、下り方向のタイムスロットＴＳ１で各端末装置２を順次サイクリックにポーリングしている。そして、端末装置Ａにおいて呼出釦（図示せず）が操作されると、制御部２５が相手の端末装置Ｂを呼び出すための制御データである呼出（呼確立）要求を生成し、呼出要求と自己の識別符号並びに相手の識別符号を変復調部２３に与え、自己がポーリングされたタイムスロットＴＳ１に続く上り方向のタイムスロットＴＳ２に変復調部２３で変調された制御信号を格納して信号線Ｌｓに送出させる。

一方、主装置１では、上り方向のタイムスロットＴＳ２に格納されて伝送される制御信号を受信して変復調部１１で復調し、復調した制御信号に含まれる制御データ（呼出要求）、呼出元（要求元）の識別符号、呼出先（要求先）の識別符号を制御部１０で受け取る。制御部１０は呼出先の識別符号を宛先として呼出要求を含む制御信号を次の下り方向のタイムスロットＴＳ１に格納して変復調部１１から送信させる。

呼出先の端末装置Ｂの変復調部２３で主装置１から送信された制御信号を復調し、復調した制御信号に含まれる呼出要求を制御部２５に渡すと、制御部２５はスピーカ２１ａより報知音（呼出音）を鳴動させる。そして、端末装置Ｂにおいて応答釦（図示せず）が操作されると、制御部２５では、呼出元の端末装置Ａと個別通話することを了解した旨の肯定応答を生成し、変復調部２３で肯定応答と自己の識別符号を含む制御信号を変調して多重分離部２７を介して上り方向のタイムスロットＴＳ２に格納して主装置１に返信する。

主装置１においては、上り方向のタイムスロットＴＳ２で伝送される制御信号を変復調部１１で復調し、復調した制御信号に含まれる肯定応答、呼出先（要求先）の識別符号を制御部１０に渡し、制御部１０は呼出元の識別符号を宛先として呼確立通知を含む制御信号を変復調部１１に変調させ、次の下り方向のタイムスロットＴＳ１に格納して送信させる。さらに次の下り方向のタイムスロットＴＳ１において、制御部１０は呼出元並びに呼出先の各端末装置Ａ，Ｂに対してそれぞれが音声信号を格納するタイムスロットＴＳ３，ＴＳ４の割り当てを通知するための制御信号を制御信号送受信部１１より送信させる。

そして、呼出元の端末装置Ａ並びに呼出先の端末装置Ｂにおいて、制御部２５がマイクロホンアンプ２０ｂ、スピーカアンプ２１ｂ、Ａ／Ｄ変換器２０ｃ、Ｄ／Ａ変換器２１ｃ、符号化／復号化部２２、変復調部２３、送信アンプ２４ａ、受信アンプ２４ｂを起動し、マイクロホン２０ａで集音され符号化／復号化部２２で符号化され変復調部２３で変調された音声信号を、主装置１から自己に割り当てられたタイムスロットＴＳ３又はＴＳ４に格納して信号線Ｌｓを介して送信し、相手に割り当てられたタイムスロットＴＳ４又はＴＳ３に格納されている音声信号を取り込んで変復調部２３で復調するとともに音声データを符号化／復号化部２２で復号化してスピーカ２１ａから相手の通話音声を鳴動させる。このようにして２台の端末装置Ａ，Ｂが互いに別のタイムスロットＴＳ３，ＴＳ４を使って音声信号を送受信することで個別通話が可能となる。

次に、図５を参照して３台の端末装置２間で多対多の通話（一斉通話）を行う場合における本実施形態の動作を説明する。なお、以下では端末装置Ａと端末装置Ｂと端末装置Ｃの３台が一斉通話を行う場合を例示する。

まず、端末装置Ａにおいて一斉呼出釦（図示せず）が操作されると制御部２５が他の端末装置Ｂ，Ｃを一斉に呼び出すための一斉呼出要求を生成し、一斉呼出要求と自己の識別符号並びに相手の識別符号を変復調部２３に与え、自己がポーリングされたタイムスロットＴＳ１に続く上り方向のタイムスロットＴＳ２に変復調部２３で変調された制御信号を格納して信号線Ｌｓに送出させる。

一方、主装置１では、上り方向のタイムスロットＴＳ２に格納されて伝送される制御信号を受信して変復調部１１で復調し、復調した制御信号に含まれる一斉呼出要求と呼出元の識別符号を制御部１０に渡す。制御部１０は一斉呼出先の識別符号をそれぞれ宛先として一斉呼出要求を含む制御信号を次の下り方向のタイムスロットＴＳ１に格納して変復調部１１から送信させる。

一斉呼出先の端末装置Ｂ，Ｃの変復調部２３で主装置１から送信された制御信号を復調し、復調した制御信号に含まれる一斉呼出要求を制御部２５に渡すと、制御部２５はスピーカ２１ａより報知音（呼出音）を鳴動させる。そして、端末装置Ｂ，Ｃにおいて応答釦（図示せず）が操作されると、制御部２５では、一斉通話することを了解した旨の肯定応答を生成し、変復調部２３で肯定応答と自己の識別符号を含む制御信号を変調して多重分離部２７を介して上り方向のタイムスロットＴＳ２に格納して主装置１に返信する。

主装置１においては、上り方向のタイムスロットＴＳ２で伝送される制御信号を変復調部１１で復調し、復調した制御信号に含まれる肯定応答、一斉呼出先の識別符号を制御部１０に渡し、制御部１０は呼出元の識別符号を宛先として呼確立通知を含む制御信号を変復調部１１に変調させ、次の下り方向のタイムスロットＴＳ１に格納して送信させる。さらに次の下り方向のタイムスロットＴＳ１において、制御部１０は呼出元並びに呼出先の端末装置Ａ，Ｂ，Ｃに対してそれぞれが音声信号を格納するタイムスロットＴＳｉの割り当てを通知するための制御信号を変復調部１１に変調させて送信させる。

ここで、一斉通話の場合には各端末装置Ａ，Ｂ，Ｃ毎に送話（送信）用のタイムスロットＴＳ３，ＴＳ４，ＴＳ５と受話（受信）用のタイムスロットＴＳ６，ＴＳ７，ＴＳ８がそれぞれ割り当てられる。

そして、各端末装置Ａ，Ｂ，Ｃにおいて、制御部２５がマイクロホンアンプ２０ｂ、スピーカアンプ２１ｂ、Ａ／Ｄ変換器２０ｃ、Ｄ／Ａ変換器２１ｃ、符号化／復号化部２２、変復調部２３、送信アンプ２４ａ、受信アンプ２４ｂを起動し、マイクロホン２０ａで集音され符号化／復号化部２２で符号化され変復調部２３で変調された音声信号を、主装置１から自己に割り当てられた送話用のタイムスロットＴＳ３，ＴＳ４，ＴＳ５に格納して信号線Ｌｓを介して送信する。ここで主装置１においては、送信用のタイムスロットＴＳ３，ＴＳ４，ＴＳ５に格納された音声信号を制御部１０に取り込み、制御部１０で端末装置Ｂ，Ｃから送信された音声データを結合した音声信号を生成して端末装置Ａに割り当てた受信用のタイムスロットＴＳ６に格納するとともに、端末装置Ａ，Ｃから送信された音声データを結合した音声信号を生成して端末装置Ｂに割り当てた受信用のタイムスロットＴＳ７に格納し、さらに端末装置Ａ，Ｂから送信された音声データを結合した音声信号を生成して端末装置Ｃに割り当てた受信用のタイムスロットＴＳ８に格納する。

したがって、端末装置Ａ，Ｂ，Ｃでは受信用のタイムスロットＴＳ６，ＴＳ７，ＴＳ８に格納されている音声信号を取り込んで変復調部２３で復調するとともに音声データを符号化／復号化部２２で復号化してスピーカ２１ａから鳴動させることにより、端末装置Ａでは他の端末装置Ｂ，Ｃから送信された音声が聞こえ、端末装置Ｂでは他の端末装置Ａ，Ｃから送信された音声が聞こえるとともに、端末装置Ｃでは他の端末装置Ａ，Ｂから送信された音声が聞こえるために一斉通話が可能となる。

上述のように本実施形態によれば、音声信号を時分割多重化して伝送することによって通話品質を確保しつつ音声の多チャンネル化が可能であり、しかも、呼制御用の制御信号を音声信号と同様にタイムスロットＴＳｉに格納して共通の信号線Ｌｓで伝送するから、信号線Ｌｓの施工作業が簡素化できるという利点がある。

なお、本実施形態では制御信号によって端末装置２に対するタイムスロットＴＳｉの割り当てを通知しているが、制御信号の代わりに同期信号ＳＹによってタイムスロットＴＳｉの割り当てを各端末装置２に通知することも可能である。例えば、同期信号ＳＹのデータ部を構成する同期データとして各端末装置２の識別符号とタイムスロットＴＳｉの割り当てを対応させるデータを送信すればよい。このように同期信号ＳＹを使ってタイムスロットＴＳｉの割り当てを通知すれば、タイムスロットＴＳｉの割り当てを通知するために制御信号を伝送する手順が不要となる。

また、本実施形態では主装置１と端末装置２との間の制御信号の伝送（送受信）にポーリング方式を採用しているが、ＣＳＭＡ（キャリア検知多重アクセス）方式を採用しても構わない。但し、ポーリング方式では同期信号ＳＹを主装置１から常時送信しておく必要があるが、ＣＳＭＡ方式を採用する場合は呼制御が完了して呼が確立した後に主装置１から同期信号ＳＹを送信し始めればよい。

ここで、図６に示すようにゲート装置１０３の接続口に対して機能モジュール１０８のコネクタを接続するだけで機能モジュール１０８の電力路と、情報路とを同時に確保でき、しかも機能モジュール１０８をどのゲート装置１０３にも接続できるレイアウトフリーで施工性に優れた配線システムがある。かかる配線システムは、建物内の適所において埋め込み配設している１乃至複数のスイッチボックス１０２を設け、各スイッチボックス１０２間に壁面内に先行配線した電力線１１０と、情報線１１１とを送り配線するとともに、始端のスイッチボックス１０２に対しては、配線盤１０１内に引き込まれた主幹ブレーカＭＢと分岐ブレーカＢＢとを介して屋内に引き込まれた力線１１０と、外部のインターネット網ＮＴにゲートウェイ１２０（ルータ、ハブ内蔵）を介して接続されている情報線１１１とが、接続されている。そして、このような配線システムに本発明に係る音声伝送システムを組み込むことも可能である。

本発明の実施形態を示すシステム構成図である。 （ａ）は同上における同期信号の説明図、（ｂ）は同上における音声信号の説明図である。 同上における同期信号並びにタイムスロットのタイムチャートである。 同上における個別通話時の動作説明図である。 同上における一斉通話時の動作説明図である。 同上を組み込む配線システムのシステム構成図である。

符号の説明

１ 主装置
２ 端末装置
１０ 制御部
１１ 変復調部
２０ａ マイクロホン
２１ａ スピーカ
２２ 符号化／復号化部
２３ 変復調部
２５ 制御部
２７ 分離多重部
ＳＹ 同期信号
Ｌｓ 信号線

Claims (3)

1. 少なくとも音声を入力する音声入力手段を具備した１乃至複数の音声入力端末装置と、少なくとも音声を出力する音声出力手段を具備した１乃至複数の音声出力端末装置と、音声入力端末装置並びに音声出力端末装置と信号線で接続され音声入力端末装置と音声出力端末装置との間の呼制御を行う主装置とを備え、音声入力端末装置から音声出力端末装置へ信号線を介して音声信号を伝送する音声伝送システムであって、
   音声入力端末装置は、前記音声入力手段と、音声入力手段より入力された音声を符号化する符号化手段と、符号化された音声データを変調する変調手段と、割り当てられたタイムスロットに前記変調された音声データを含む音声信号を格納し信号線を介して送信する送信手段と、信号線を介し呼制御用に割り当てられたタイムスロットに制御信号を格納して送受信する制御信号送受信手段とを具備し、
   音声出力端末装置は、信号線を介して伝送される音声信号を受信する受信手段と、受信手段で受信する音声信号を復調する復調手段と、復調された音声データを復号化する復号化手段と、復号化された音声を出力する前記音声出力手段と、信号線を介し呼制御用に割り当てられたタイムスロットに制御信号を格納して送受信する制御信号送受信手段とを具備し、
   主装置は、前記タイムスロットを規定するための同期信号を信号線を介して各端末装置に送信する同期信号送信手段と、信号線を介して呼制御用に割り当てられたタイムスロットに制御信号を格納して送受信する制御信号送受信手段と、何れかの音声入力端末装置から呼確立要求の制御信号を受け取ったときに要求先の音声出力端末装置に対して呼確立要求の制御信号を送信するとともに要求元の音声入力端末装置並びに要求先の音声出力端末装置に対して音声信号を格納するためのタイムスロットの割り当てを通知する呼制御手段とを具備し、
   音声入力端末装置の送信手段並びに音声出力端末装置の受信手段は、主装置から割り当てられるタイムスロットに音声信号を格納して送受信することを特徴とする音声伝送システム。
2. 主装置の制御信号送受信手段は、ポーリング方式で制御信号を送受信することを特徴とする請求項１記載の音声伝送システム。
3. 主装置の制御信号送受信手段は、キャリア検知多重アクセス方式で制御信号を送受信することを特徴とする請求項１記載の音声伝送システム。

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