JP2010016739A - 送信機、携帯端末およびコンピュータプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】受信側（ラジオ）の機能は何ら変更する必要なく、送信側も最小限のコスト増でユーザの煩雑な操作を必要とすることなく送信周波数の設定を行えるようにする。
【解決手段】ＦＭ送信部１０２は、音声信号入力部１０６から入力された音声信号を可変設定可能な送信周波数で無線送信する。マイク１０５は、ＦＭ送信部１０２から無線送信された音声信号を受信可能な受信機であるＦＭラジオ１５０の受信・再生した音声を取り込んで音声信号に変換する。音声信号比較部１０３は、マイク１０５から得られる音声信号と信号入力部１０６から入力された音声信号とを比較してその相関度を求める。送信周波数調整部１０４は、音声信号比較部１０３の出力を監視しつつＦＭ送信部１０２に対して送信周波数を逐次変化させ、相関度に基づいて決定した送信周波数をＦＭ送信部１０２の送信周波数として設定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、音声信号を所定の送信周波数で電波にて無線送信する送信機、この送信機の機能を内蔵した携帯端末、およびその機能を実現するためのコンピュータプログラムに関する。

音楽や音声をＦＭ波に変換して送信する装置として、ＦＭトランスミッタが知られている。ＦＭトランスミッタは、入力された音楽などの音データを電波（ＦＭ波）に変換して送信する機能を有する装置である。このような装置は、携帯音楽再生装置などのオーディオ機器の出力をカーステレオなどに出力させるときなどによく使用される。送信された音データは、ＦＭラジオの受信周波数をＦＭトランスミッタの送信周波数（出力周波数）と合わせることにより、ＦＭラジオで受信して聞くことができる。そのため、ＦＭトランスミッタの送信周波数と、ＦＭラジオで受信する周波数を一致させる必要がある。

従来、ＦＭトランスミッタとＦＭラジオの双方で、それぞれ送信・受信しているＦＭ周波数の表示を見ながら、ＦＭラジオが出力する音声を耳で確認して、ユーザがＦＭトランスミッタとＦＭラジオの少なくとも一方の周波数を調整して設定する操作を行わなければならない。

このようなＦＭ周波数の設定を手助けする方法として、ＦＭラジオに備わっているオートサーチ機能を使用することができる。

また、ＦＭ周波数の設定を手助けする方法として、特許文献１には、ＦＭトランスミッタにＦＭ受信ラジオ機能を備えた装置が提案されている。この装置では、ＦＭ受信機能で混信を検出し、ＦＭトランスミッタが送信を行うのに適したＦＭ周波数を探し、そのような周波数をユーザに通知する。ユーザは、ＦＭトランスミッタがその周波数でＦＭ送信を行うように設定を行うとともに、ＦＭラジオの周波数を同周波数に設定する。

特許文献２には、受信機側（ＦＭラジオに相当）に音響信号の受信状況データ信号をＦＭ電波として送信する機能を設け、送信機側（ＦＭトランスミッタに相当）ではこの信号に基づいて送信周波数を変更する技術が開示されている。
特開２００７−１７４４４５号公報 特開２００６−１６５７２７号公報

従来のＦＭラジオに備わっているオートサーチ機能を利用する場合、既存のＦＭ放送局の電波も検知されるため、現在受信・再生されている音声が既存の放送局から出力されているものか、ＦＭトランスミッタから出力されているものかをユーザが直ちに識別しづらいという問題がある。また、既存の放送局が多いと、ＦＭトランスミッタの送信周波数を確認するのに煩雑なユーザ操作を要する。

前記特許文献１に記載の技術によれば、ＦＭトランスミッタが送信するに適した送信周波数を探すことはできるが、ユーザがＦＭラジオの送信周波数を細かく調整しなければならず、やはりユーザ操作が煩雑となる。また、ＦＭトランスミッタに、ＦＭ受信機を備えなければならないため、装置コスト増を招来する。

前記特許文献２に記載の技術によれば、煩雑な操作を要することなくその送受信周波数を最適化することができるとしても、すべてのＦＭラジオにＦＭ電波を送信する送信機能を付加するのは製品コスト増を招来し、現実的でない。

本発明はこのような背景においてなされたものであり、受信側（ラジオ）の機能は何ら変更する必要なく、送信側も最小限のコスト増でユーザの煩雑な操作を必要とすることなく送信周波数の設定を行えるようにするものである。

本発明による送信機は、音声信号を入力する音声信号入力部と、この音声信号入力部から入力された音声信号を可変設定可能な送信周波数で無線送信する送信部と、この送信部から無線送信された音声信号を受信可能な受信機の受信・再生した音声を取り込んで音声信号に変換するマイクと、前記マイクから得られる音声信号と前記信号入力部から入力された音声信号とを比較してその相関度を求める音声信号比較部と、前記音声信号比較部の出力を監視しつつ前記送信部に対して送信周波数を逐次変化させ、前記相関度に基づいて決定した送信周波数を前記送信部の送信周波数として設定する周波数調整部とを備えたものである。

送信機により送信された音声信号を受信可能な受信機から、その受信・再生した音声を、送信機に備えられたマイクで取り込んで、送信機にフィードバックする。この構成により、送信機の送信周波数を逐次変更していって、送信部から送信した音声信号とマイクで検出した音声信号とを比較部で比較し、両信号の相関度を求めることにより、送信機の送信周波数と受信機の受信周波数との一致を確認することが可能となる。

本発明による携帯端末は、音楽再生部と、この音楽再生部から得られた音声信号を可変設定可能な送信周波数で無線送信する送信部と、この送信部から無線送信された音声信号を受信可能な受信機の受信・再生した音声を取り込んで音声信号に変換するマイクと、前記マイクから得られる音声信号と前記音楽再生部から得られた音声信号とを比較してその相関度を求める音声信号比較部と、前記音声信号比較部の出力を監視しつつ前記送信部に対して送信周波数を逐次変化させ、前記相関度に基づいて決定した送信周波数を前記送信部の送信周波数として設定する周波数調整部とを備えたものである。

本発明によるコンピュータプログラムは、音声信号を無線送信する送信機において送信周波数の可変設定範囲内で送信周波数を決定するためのコンピュータプログラムであって、
（ａ）送信周波数を前記可変設定範囲の上限および下限の一方に設定するステップと、
（ｂ）前記音声信号を無線送信させるステップと、
（ｃ）前記送信部から無線送信された音声信号を受信可能な受信機の受信・再生した音声を取り込んで音声信号に変換するステップと、
（ｄ）変換された音声信号と前記無線送信された音声信号とを比較してその相関度を求めるステップと、
（ｅ）前記送信部に対して送信周波数を単位量だけ変化させ、前記相関度の変化を確認するステップと、
（ｆ）前記相関度の最大となる送信周波数を見つけるまでステップ（ｄ）（ｅ）を繰り返して実行するステップと
（ｇ）前記相関度の最大となる送信周波数を前記送信機の送信周波数として設定するステップと
をコンピュータに実行させるものである。

本願発明の他の構成および作用効果については以下に詳述するとおりである。

本発明によれば、受信機側の受信周波数としてはユーザが所望の周波数を選択することができ、送信機側の送信周波数はユーザが何ら調整のための操作を行うことなく自動で設定することができる。受信機側に特別な部品や機能の追加は全く必要ない。送信機においても追加が必要なハードウェアはマイクのみであり、コスト増は最小限で済む。また、送信機における自動調整処理においては、送信音声信号と検出音声信号との相関度の相対的な大小関係を検出すれば足りるので、高精度な処理は不要である。

以下、本発明の好適な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。ここで説明する内容はあくまで一例であり、本発明はこれに限定されるものではない。

図１に、本実施の形態に係るＦＭトランスミッタ１００の概略構成を示す。

ＦＭトランスミッタ１００は、音声信号入力部１０１、ＦＭ送信部１０２、音声信号比較部１０３、送信周波数調整部１０４、マイク１０５、およびコネクタ１０６を有する。これらのブロックは、全て図示しない電源回路から供給される電源によって動作する。

音声信号入力部１０１は、コネクタ１０６を介して外部の音楽再生装置等の音声信号発生手段から音声信号の入力を受ける部位である。音声信号入力部１０１は、入力された音声信号をＦＭ送信部１０２へ転送するとともに、好ましくは入力された音声信号を後述する音声信号比較部１０３での利用に適したデータに変換する処理を行う。

ＦＭ送信部１０２は、音声信号入力部１０１から入力された音声信号を可変設定可能な送信周波数の電波により無線送信する。

マイク１０５は、ＦＭ送信部１０２から無線送信された音声信号を受信可能な受信機としてのＦＭラジオ１５０の受信・再生した音声、すなわちＦＭラジオ１５０のスピーカ（図示せず）から出力される音声を集音して音声信号に変換する。ここに、「音声」とは人の声に限るものではなく、任意の可聴音を意味する。

音声信号比較部１０３は、マイク１０５から得られた音声信号（検出音声信号）と音声信号入力部１０１から入力され送信される音声信号（送信音声信号）とを比較してその相関度を求める処理を行う。音声信号比較部１０３は、マイク１０５で集音された音声がコネクタ１０６から入力された音声信号に対応する音声と同じものであるかどうかを検出するための処理部である。マイク１０５で集音された音声は、ＦＭ送信部１０２の送信周波数とＦＭラジオ１５０の受信周波数とが一致していれば、基本的に音声信号入力部１０１へ入力された音声と同じものとなる。しかし、ＦＭ送信部１０２からＦＭラジオ１５０までの無線通信経路での電波状態のみならず、ＦＭラジオ１５０から音声でマイク１０５に集音される段階で周囲の雑音を収集してしまうため、両音声の信号波形は完全には一致しないと考えられる。しかし、ＦＭ送信部１０２の送信周波数とＦＭラジオ１５０の受信周波数が一致しているときの両音声の信号波形の相関度と、そうでないときの両音声の信号波形の相関度とは大きな落差がある筈である。そこで、音声信号比較部１０３ではそのような両音声の信号波形の相関度を求める。相関度を求める具体的な手法については後述する。

送信周波数調整部１０４は、音声信号比較部１０３の出力を監視しつつＦＭ送信部１０２に対して送信周波数を逐次変化させ、相関度の最も大きい送信周波数（ここでは相関度の最も大きい送信周波数）を決定して、ＦＭ送信部１０２の送信周波数として設定する。

本実施の形態における送信周波数調整の開始の指示等、ＦＭトランスミッタ１００に対するユーザの指示は図示しない操作ボタン、スイッチ等の操作部により行うことができる。

ＦＭトランスミッタ１００で送信した音声信号をＦＭラジオ１５０で音声として聞くためには、ＦＭラジオ１５０の両方のＦＭ周波数（送信周波数と受信周波数）を一致させなければならない。また、ＦＭトランスミッタ１００に対して、その送信電波が届く範囲内、本実施の形態ではＦＭラジオ１５０のスピーカ出力を集音する必要上、比較的近傍にＦＭラジオ１５０を配置する。

本発明では、ＦＭトランスミッタ１００の送信周波数とＦＭラジオ１５０の両方の受信周波数をユーザが調整する必要はない。すなわち、ユーザはＦＭラジオ１５０についてのみ適当な受信周波数を設定すればよい。ＦＭラジオ１５０で設定する受信周波数は、設定したＦＭ周波数帯にどの放送局もＦＭ放送を行っていない周波数であることが望ましい。その後、送信周波数調整部１０４によりＦＭトランスミッタ１００の周波数を少しずつ（例えば０．１ＭＨｚずつ）変更し、ＦＭラジオ１５０に設定されたＦＭ受信周波数と一致するまでＦＭトランスミッタ１００の送信周波数を変更していく。ＦＭトランスミッタ１００側の送信周波数の変更は、送信できるＦＭ送信周波数の可変設定範囲の下限（もしくは上限）、またはユーザが初めに設定した送信周波数から始める。

各送信周波数について、ＦＭトランスミッタ１００に備えられたマイク１０５で、ＦＭラジオ１５０のスピーカが出力する音を検出し、ＦＭトランスミッタ１００が送信している送信音声信号と、マイクで検出した検出音声信号を比較する。もし、前記比較した音声信号の波形の相関度が所定値を越えてピークに達したら、周波数が一致したとみなし、ＦＭトランスミッタ１００の送信周波数を固定する。もし、一致しなければ、ＦＭトランスミッタ１００の送信周波数を所定の単位量だけずらし、再度ＦＭトランスミッタ１００が送信している送信音声信号と、マイクで検出した検出音声信号とを比較し、一致する周波数が見つかるまで続ける。

なお、図１に示したＦＭトランスミッタ１００の一部（特に音声信号比較部１０３および送信周波数調整部１０４はＣＰＵやＤＳＰなどのプロセッサによるプログラム制御により実現することができる。

本実施の形態によれば、ユーザは初めにＦＭラジオ１５０側の受信周波数を所望の周波数に設定するだけでよく、それ以降のＦＭトランスミッタ１００の送信周波数とＦＭラジオ１５０の受信周波数を一致させるための細かい調整操作は一切不要となる。また、ＦＭラジオ１５０からのフィードバックは、ＦＭラジオ１５０のスピーカからの出力を使用するため、ＦＭラジオ１５０側に新たに機能を追加する必要が無い。そのため、既存のＦＭラジオ１５０をそのまま使用することができる。

図２は、音声信号比較部１０３における両音声の信号波形の相関度の求め方の２例（ａ）（ｂ）の説明図である。

図２（ａ）はＦＭ送信部１０２から送信した送信音声信号と、マイク１０５で受信した検出音声信号について、両音声信号の対応する所定時間幅内の周波数成分の大きさを抽出したヒストグラムを示している。グラフの横軸は周波数、縦軸は信号強度を示している。音声信号比較部１０３はこのヒストグラムの波形の相関度を求める。図２（ｂ）は送信音声信号と検出音声信号の対応する所定時間範囲の振幅の変化を表した曲線（実際上は折れ線グラフ）を示している。グラフの横軸は時間、縦軸は信号振幅を示している。なお、いずれの場合も相関度を求めるアルゴリズム自体は任意の公知の手法を用いることができるので、ここでは説明を省略する。検出音声信号は送信音声信号より遅延するが、その遅延量は予め推測できるので、音声信号比較部１０３ではその遅延量を考慮した比較を行う。また、比較の対象となる音声信号部分の時間軸上のずれに対応するために、所定の単位時間で複数段階時間をずらした複数の時間位置で複数の相関度を算出し、それらの最大値をその周波数での相関値とするようにしてもよい。

図３により、本実施の形態におけるＦＭトランスミッタ１００でのＦＭ送信周波数設定処理の具体例を説明する。この処理は上述したプロセッサのソフトウェア処理としての実現例を示している。ＦＭトランスミッタ１００は、図示しない操作部に対するユーザの操作による周波数設定要求を受けて、この処理を起動する。

まず、送信周波数を設定可能な下限の周波数に設定するとともに、送信音声信号と検出音声信号の波形の相関度を初期化（ここでは値０）に設定する（Ｓ１１）。相関度を表す値は一時的に、図示しないメモリに記憶される。その後、ループ処理（Ｓ１２〜Ｓ１７）へ移行する。

このループ処理では、まず、コネクタ１０６から入力された音声信号（すなわち送信音声信号）を、上記設定された送信周波数で送信する（Ｓ１２）。ついで、マイク１０５で集音した検出音声信号と上記送信音声信号とを音声信号比較部１０３で比較した結果、両音声信号の波形の相関度が所定値以上であるか否かを判断する（Ｓ１３）。所定値以上でなければ、後述するステップＳ１６へ移行する。所定値以上であれば、今回、音声信号比較部１０３により得られた相関度の値が、既に記録されている相関度の値よりも大きいか否かをチェックする（Ｓ１４）。大きければ、波形の相関度を記録（更新）する（Ｓ１５）。この相関度の値は、現時点で確認された相関度の最大値である。大きくなければ、後述するステップＳ１９へ移行する。

ステップＳ１５に続いて、送信周波数調整部１０４により、送信周波数を（現在の送信周波数＋α）の所定の値に設定する（Ｓ１６）。ここにαは送信周波数の変更の単位周波数（上記「所定の単位量」）であり、上述したように例えば０．１ＭＨｚである。ついで、この新たな「所定の値」が設定可能な上限の送信周波数を越えるまで、ステップＳ１２へ戻って上記の処理ステップの実行を繰り返す。

ステップＳ１４においてＮｏ分岐に移行することなくステップＳ１７で設定可能な送信周波数を超えたとき、エラー出力を発して（Ｓ１８）、本処理を終了する。これは相関度のピークが検出されなかった場合に相当する。エラー出力は、図示しないが、スピーカを備える場合にはエラー音、ＬＣＤやＬＥＤなどを備える場合には表示によって行うことができる。

ステップＳ１４において、新たな送信周波数について検出された相関度が記録されている相関度よりも小さいことが検出された場合、その時点で記録されている相関度の値がピーク値と考えられるので、現在の送信周波数からαを減じた結果の値を送信周波数として設定する（Ｓ１９）。最後に、ユーザに対して送信周波数設定が完了したことを報知する（Ｓ２０）。このステップもスピーカによる発音、ＬＣＤやＬＥＤなどの表示によって行うことができる。勿論、この報知はステップＳ１８のエラー出力とは異なる出力態様で行う。

なお、この処理ではＦＭトランスミッタ１００が設定できる下限の送信周波数から送信周波数の調整を開始しているが、上限から開始してステップＳ１６ではαずつ低減していくようにしてもよい。その場合、ステップＳ１９では送信周波数をαだけ増加させる。また、ユーザが設定した任意の値、または現在の設定値から送信周波数の調整を開始してもよい。その際、周波数を増加させていく場合には周波数が上限に達したら下限に移行し、開始値まで上昇して周波数が一巡する。逆に、周波数を低減させていく場合には周波数が下限に達したら上限へ移行し、開始値まで下降して周波数が一巡する。

図４は、図１のＦＭトランスミッタ１００の機能を内蔵した携帯端末２００の概略のハードウェア構成を示すブロック図である。

携帯端末２００は、バス２１５で相互に接続された、制御部２０１、通信部２０３、表示部２０４、操作部２０５、記憶部２０６、音声処理部２１０、この音声処理部２１０に接続されたスピーカ２１１、マイク１０５、音楽再生部２１３およびＦＭ送信部１０２を備えている。

制御部２０１は、ＣＰＵ等を含み、携帯端末２００の各部を制御する。通信部２０３は、ＲＦ部、変調回路等を含み、アンテナ２０２を介して基地局との間で、通話およびメールやＷＥＢデータ等のための無線通信を行う。

表示部２０４は、通常、ＬＣＤ、有機ＥＬ等の表示デバイスを含み、ユーザに対して情報を表示するインタフェースを提供する。

操作部２０５は、制御キー、テンキー等の各種のキーを有し、ユーザによる指示やデータの入力を受け付ける。

記憶部２０６は、ＲＯＭ，ＲＡＭ等を含み、ＣＰＵが実行するＯＳや各種アプリケーション等のプログラムやデータを記憶する。ＲＯＭには、フラッシュメモリのような再書き込み可能な不揮発性メモリを含みうる。さらに、着脱可能な外部記憶媒体を含んでもよい。

音声処理部２１０は、音声のエンコーダ、デコーダ、ＤＡ変換器、ＡＤ変換器等を含み、スピーカ２１１（イヤホン含む）に対する音声出力およびマイク１０５からの音声入力を行う。

音楽再生部２１３は、記憶部２０６などに記憶された音楽データファイルを再生する機能部である。ＦＭ送信部１０２は図１に示したものと同じである。

この携帯端末２００において、図１に示した音声信号入力部１０１はバス２１６に相当すると考えられる。音声信号比較部１０３および送信周波数調整部１０４の機能は制御部２０１により実現されることを想定しているが、制御部２０１とは別の機能部として設けてもよ「い。

その他、図示しないが、携帯端末２００は、電源部、発光部、バイブレータ、等、通常の携帯電話端末が備えている機能部を備えている。

この携帯端末２００によれば、マイク１０５としてもともと携帯端末に備えられているものを利用でき、また、音声信号比較部１０３および送信周波数調整部１０４の機能は制御部２０１で実現できるので、実質的なハードウェアの追加はＦＭ送信部１０２のみで足りる。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、上記で言及した以外にも種々の変形、変更を行うことが可能である。例えば、送信機の変調方式はＦＭ変調についてのみ説明したが、必ずしもＦＭに限定するものではない。例えばＡＭ変調であってもよい。その場合には受信機としてＡＭラジオを用いる。

上記実施の形態で説明した機能をコンピュータで実現するためのコンピュータプログラムおよびプログラムをコンピュータ読み取り可能に格納した記録媒体も本願発明に含まれる。プログラムを供給するための「記録媒体」としては、例えば、磁気記憶媒体（フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ等）、光ディスク（ＭＯやＰＤ等の光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ等）、半導体ストレージなどを挙げることができる。

本発明の実施の形態に係るＦＭトランスミッタの概略構成を示す図である。 図１内に示した音声信号比較部における両音声の信号波形の相関度の求め方の２例（ａ）（ｂ）の説明図である。 本発明の実施の形態におけるＦＭトランスミッタでのＦＭ送信周波数設定処理の具体例を説明するための図である。 図１のＦＭトランスミッタの機能を内蔵した携帯端末の概略のハードウェア構成を示すブロック図である。

符号の説明

１００…ＦＭトランスミッタ、１０１…音声信号入力部、１０２…送信部、１０３…音声信号比較部、１０４…送信周波数調整部、１０５…マイク、１０６…コネクタ、１５０…ＦＭラジオ、２００…携帯端末、２０１…制御部、２０４…表示部、２０５…操作部、２０６…記憶部、２１０…音声処理部、２１１…スピーカ、２１３…音楽再生部

Claims (4)

1. 音声信号を入力する音声信号入力部と、
   この音声信号入力部から入力された音声信号を可変設定可能な送信周波数で無線送信する送信部と、
   この送信部から無線送信された音声信号を受信可能な受信機の受信・再生した音声を取り込んで音声信号に変換するマイクと、
   前記マイクから得られる音声信号と前記信号入力部から入力された音声信号とを比較してその相関度を求める音声信号比較部と、
   前記音声信号比較部の出力を監視しつつ前記送信部に対して送信周波数を逐次変化させ、前記相関度に基づいて決定した送信周波数を前記送信部の送信周波数として設定する周波数調整部と
   を備えた送信機。
2. 前記周波数調整部は、前記相関度が最も大きい送信周波数を前記送信部の送信周波数として設定する請求項１に記載の送信機。
3. 音楽再生部と、
   この音楽再生部から得られた音声信号を可変設定可能な送信周波数で無線送信する送信部と、
   この送信部から無線送信された音声信号を受信可能な受信機の受信・再生した音声を取り込んで音声信号に変換するマイクと、
   前記マイクから得られる音声信号と前記音楽再生部から得られた音声信号とを比較してその相関度を求める音声信号比較部と、
   前記音声信号比較部の出力を監視しつつ前記送信部に対して送信周波数を逐次変化させ、前記相関度に基づいて決定した送信周波数を前記送信部の送信周波数として設定する周波数調整部と
   を備えた携帯端末。
4. 音声信号を無線送信する送信機において送信周波数の可変設定範囲内で送信周波数を決定するためのコンピュータプログラムであって、
   （ａ）送信周波数を前記可変設定範囲の上限および下限の一方に設定するステップと、
   （ｂ）前記音声信号を無線送信させるステップと、
   （ｃ）前記送信部から無線送信された音声信号を受信可能な受信機の受信・再生した音声を取り込んで音声信号に変換するステップと、
   （ｄ）変換された音声信号と前記無線送信された音声信号とを比較してその相関度を求めるステップと、
   （ｅ）前記送信部に対して送信周波数を単位量だけ変化させ、前記相関度の変化を確認するステップと、
   （ｆ）前記相関度の最大となる送信周波数を見つけるまでステップ（ｄ）（ｅ）を繰り返して実行するステップと
   （ｇ）前記相関度の最大となる送信周波数を前記送信機の送信周波数として設定するステップと
   をコンピュータに実行させるコンピュータプログラム。

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