JP2010171839A

JP2010171839A - 無線通信機

Info

Publication number: JP2010171839A
Application number: JP2009013976A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Takase; 正廣高瀬
Original assignee: Furuno Electric Co Ltd
Current assignee: Furuno Electric Co Ltd
Priority date: 2009-01-26
Filing date: 2009-01-26
Publication date: 2010-08-05

Abstract

【課題】受信側で受信音量が大きく聞こえるような音声信号の変調を高性能かつ安価に実現した無線通信機を提供する。
【解決手段】ＤＳＢ送受信機の送信部２０は、対数変換器３７と、帯域制限フィルタ３８と、を備える。対数変換器３７は、マイク１４から入力されてデジタル変換された信号を対数変換する。これにより、入力波形は、当該信号のピークレベルを変更せずに、小さな信号レベルを大きなレベルに変更するように変換される。帯域制限フィルタ３８には、対数変換器３７の出力信号が入力される。対数変換器３７は、ＤＳＰ回路４２により実現されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、音声信号により搬送波を変調して送信する無線通信機に関する。

この種の無線通信機において、同じ信号レベルでも受信した側で受信音量が大きく聞こえるようにするために、送信時の平均変調度（トークパワー）を増大させることが古くから行われている。このような構成は「スピーチコンプレッサ」ないし「スピーチプロセッサ」等と呼ばれている。スピーチコンプレッサの例としては、無線通信が始まった初期の頃において、音声信号をクリッパー回路に通過させて、音声信号（波形）の尖塔部分をカットすることで平均変調度を向上させる構成が提案されている。

なお、特許文献１は、受信側の構成に係るものであるが、入力した被変調信号をＡＭ検波器によって包絡線検波し、対数変換器によって対数変換し、振幅検波信号を出力する構成を開示する。また、特許文献２においては、音声検出制御において、入力信号を整流器で整流して振幅信号とした後、対数増幅器によって対数化し、帯域通過フィルタによって時間的に変動する成分だけを取り出す構成を開示している。

特開２００１−１６８９３３号公報特開２００２−１５６９９７号公報

しかし、上記のクリッパー回路を用いる構成のスピーチコンプレッサは、音声信号のカットにより波形の大きな歪みが生じて了解度が損ねられることがあり、改善の余地があった。また、スピーチコンプレッサは上記のほかにも簡便なものから複雑なものまで種々提案されてきたが、高性能と低コストとを両立し得る構成はなく、このような課題を克服できる構成が長年にわたって求められていた。

なお、特許文献１及び２の構成は、何れも目的が全く異なるものであり、上記のトークパワーの向上という課題を解決することができない。

本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その目的は、受信側で受信音量が大きく聞こえるような音声信号の変調を高性能かつ安価に実現した無線通信機を提供することにある。

課題を解決するための手段及び効果

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。

本発明の観点によれば、音声通信が可能な無線通信機において、デジタル音声信号の入力波形を、当該信号のピークレベルを変更せずに小さな信号レベルを大きなレベルに変更するように変換して出力する波形変換器を備える無線通信機が提供される。

これにより、送信出力（電力）の制限の範囲内で、受信側で受信音量が大きく聞こえるような変調が可能になり、トークパワーの向上を実現できる。更に、デジタル音声信号に対して波形変換を行う構成とすることで、デジタル処理の利点を活かしつつ、安価な構成でトークパワーの向上を良好に実現することができる。

前記の無線通信機においては、前記波形変換器は対数変換器であることが好ましい。

これにより、対数曲線を利用して音声通信の了解度を殆ど低下させることなく波形を変換し、トークパワーの向上を実現することができる。

前記の無線通信機においては、前記波形変換器の出力信号が入力される帯域制限フィルタを備えることが好ましい。

これにより、波形変換により生じる歪みを帯域制限フィルタで除去できるので、不要な信号成分に基づくスプリアス発射を低減することができる。

前記の無線通信機においては、少なくとも前記波形変換器はデジタル信号処理装置により実現されていることが好ましい。

これにより、いわゆるＤＳＰによるデジタル信号処理を他の機能のためにも共用できるようになるので、上記のような高機能の無線通信機をより安価に提供することができる。

前記の無線通信機においては、前記波形変換器による波形変換を行わせるモードと、前記波形変換を行わせないモードと、の間で切り替えるために操作される操作部を備えることが好ましい。

これにより、トークパワーの向上のための処理のオン／オフを、通信環境等の様々な事情に応じて切り替えることができる。従って、状況に応じた柔軟な運用を実現することができる。

本発明の他の観点によれば、前記の無線通信機としてのＤＳＢ送受信機が提供される。

本発明の一実施形態に係るＤＳＢ送受信機の全体的な構成を示した斜視図。ＤＳＢ送受信機の機能ブロック図。送信部の詳細な構成を示すブロック図。

次に、発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るＤＳＢ送受信機１の全体的な構成を示した斜視図である。図２は、ＤＳＢ送受信機１の機能ブロック図である。

図１に示す本実施形態のＤＳＢ送受信機（音声通信機）１は、両側波帯（ＤｏｕｂｌｅＳｉｄｅＢａｎｄ、ＤＳＢ）と呼ばれる振幅変調波を用いて、音声を送受信することができる。このＤＳＢ送受信機１は、例えば漁船が船団を組んで操業する場合に、仲間船と相互に連絡をとり合うために用いることができる。

ＤＳＢ送受信機１は、図２に示すように、マイク１４及びアンテナ１７を接続可能な送受信機本体１０を備えている。送受信機本体１０には、無線通信で音声をやり取りするための送信部２０及び受信部２１と、音声信号を出力するためのスピーカ１６と、が内蔵されている。また、送受信機本体１０には、送信部２０及び受信部２１等を制御するためのマイクロコンピュータからなる制御部１９が備えられている。

図１に示すように、前記マイク１４は、送信と受信とを切り替えるための切替スイッチ１５を備えている。この切替スイッチ１５は、押されることで送信側に切り替わるという意味のＰｕｓｈＴｏＴａｌｋの頭文字をとって、ＰＴＴスイッチと呼ばれることがある。

切替スイッチ１５は、図２に示す送受信切替部２３に電気的に接続されている。前記アンテナ１７としては適宜のものを用いることができ、例えば公知のホイップアンテナとすることができる。

図１に示すように、当該送受信機本体１０の正面側には平面状のパネルが備えられている。そして、このパネルには表示部１１と操作部１２とが配置されている。表示部１１及び操作部１２は、図２に示す制御部１９に電気的に接続されている。

前記表示部１１は例えば液晶ディスプレイとして構成されており、ＤＳＢ送受信機１の稼動状況等に関する情報を確認のために表示できるようになっている。この情報としては様々であるが、例えば、現時点で通信に使用しているチャンネル、電波の受信レベル等である。また、表示部１１は送受信機本体１０に関する各種設定項目や各種操作項目等をメニューで表示可能に構成されており、後述の操作部１２を使用することで当該メニューに関する操作を行うことができる。

操作部１２は、操作ボタン、回転ダイアル等の各種の操作具を備えている。ユーザは、適宜の操作を行うことによって、受信部２１の感度の切替え等の所望の指示をＤＳＢ送受信機１（制御部１９）に与えることができる。

送信部２０は、マイク１４から入力される音声信号に基づいて高周波信号を変調させ、増幅してアンテナ１７に出力することにより、所定のチャンネル（周波数）で音声信号を送り出すことができる。受信部２１は、アンテナ１７から入力される信号に対して、増幅、復調等の処理を行い、所定のチャンネル（周波数）で送信された音声信号を取り出してスピーカ１６に出力することができる。以上により、いわゆるＡ３Ｅ形式の電波による音声信号のやり取りが実現されている。

次に、ＤＳＢ送受信機１が備える送信部２０の詳細な構成について説明する。図３は、送信部２０の詳細な構成を示すブロック図である。

図３に示すように、送信部２０は、発振器３１と、緩衝増幅器３２と、ＰＬＬシンセサイザ３３と、周波数混合器３４と、増幅器３５と、Ａ／Ｄ変換器３６と、対数変換器（波形変換器）３７と、帯域制限フィルタ３８と、Ｄ／Ａ変換器３９と、励振増幅器４０と、終段電力増幅器４１と、を備えている。

発振器３１は、例えば水晶発振器等からなり、安定な基準周波数を発生する。緩衝増幅器３２は、発振器３１と後段の回路との結合を弱め、発振器３１の発振が出力段側の回路の影響で不安定になるのを防止する。

局部発振器としてのＰＬＬシンセサイザ３３は、図示しない自励発振器の出力を１つの安定な発振器の出力で位相ロックし、分周比を変化させることで、安定度の高い多数の周波数を得るためのものである。ＰＬＬシンセサイザ３３の出力は周波数混合器３４に入力され、周波数変換が行われる。周波数混合器３４の出力は、変調器としての励振増幅器４０に入力される。

一方、前記マイク１４からの音声信号は増幅器３５で増幅された後、Ａ／Ｄ変換器３６によってデジタル信号に変換される。その後、デジタル化された音声信号は対数変換器３７に入力され、対数関数（ＬＯＧ曲線）を用いた後述の式に従って変換される。このマイクコンプレッサ処理により、ピークレベルを変更せずに小さな信号レベルを大きな信号レベルに変更し、平均変調度を増加させてトークパワーを向上させることができる。

帯域制限フィルタ３８は、前記対数変換器３７による対数変換時に発生する歪成分を除去する。これにより、不要な信号成分（偶高調波）を除去し、電波の帯域幅を所定の規格範囲内に容易に収めることができる。帯域制限フィルタ３８から出力された信号は、Ｄ／Ａ変換器３９によってアナログ信号に変換された後、励振増幅器４０に信号波として入力される。

励振増幅器４０は、信号波に基づいて搬送波を振幅変調するとともに、終段電力増幅器４１を励振するのに十分な電力まで増幅する。被変調波は終段電力増幅器４１において十分な電力となるまで増幅された後、送受信切替部２３を介してアンテナ１７へ出力される。以上により、低電力段変調方式の送信部２０が構成されている。

そして本実施形態においては、図３に示す送信部２０において、少なくとも対数変換器３７及び帯域制限フィルタ３８はＤＳＰ回路（デジタル信号処理回路）４２により構成されている。このＤＳＰ回路４２は、例えば受信部２１においてデジタル信号処理のために従来から用いられているものと兼用することができる。従って、既存の無線通信機に対して回路等のハードウェアを追加することなく、対数変換とフィルタリングの簡便なデジタル処理だけでトークパワーの向上を実現することができるので、高性能なスピーチコンプレッサ（スピーチプロセッサ）を安価に実現することができる。

次に、対数変換器３７による処理について説明する。この対数変換器３７においては、マイク１４から入力された信号の振幅値を対数曲線に基づいて変換し、振幅の小さい部分を増大させる。この対数曲線は、公知のμ−Ｌａｗカーブに変形を加えて設計されており、次の式（１）のように表される。

上記の式において最大振幅係数μの値を１０２４、振幅ブースト係数ηの値を０．２５とすると、平均変調度が約３ｄＢ以上向上することが確認され、電力比で少なくとも約２倍の向上が得られることが明らかになった。以上のように、本実施形態の構成によれば、受信した側で受信音量が大きく聞こえるようになり、良好な了解度の通信を実現することができる。

ただし、上記の対数変換は音声信号のノイズも強調してしまうものであるため、通信環境等によっては、上記のＤＳＰ回路４２による処理が不都合な場合も考えられる。従って、本実施形態では、ＤＳＢ送受信機１が備える操作部１２を適宜操作することにより、制御部１９がＤＳＰ回路４２に制御信号を送り、対数変換器３７及び帯域制限フィルタ３８を動作させないようにすることもできるようになっている。これにより、トークパワー増大処理の有無を状況に応じて切り替えることができるので、通信環境に応じた柔軟な運用が可能になる。

以上に説明したように、本実施形態のＤＳＢ送受信機１は、デジタル音声信号の入力波形を、当該信号のピークレベルを変更せずに小さな信号レベルを大きなレベルに変更するように変換して出力する対数変換器３７を備える。

これにより、対数変換器３７によって、音声信号のピークレベルを変更せずに小さな信号レベルを大きなレベルに変更できる。従って、送信出力（電力）の制限の範囲内で、受信側で受信音量が大きく聞こえるような変調が可能になり、トークパワーの向上を実現できる。更に、デジタル化された音声信号に対して対数変換とフィルタリングの簡便な処理を行うことにより、安価な構成でトークパワーの向上を良好に実現することができる。

また、本実施形態のＤＳＢ送受信機１において、対数変換器３７が上記の波形変換を行うように構成されている。

また、本実施形態のＤＳＢ送受信機１は、前記対数変換器３７の出力信号が入力される帯域制限フィルタを備える。

これにより、対数変換処理により生ずる波形の歪みを帯域制限フィルタ３８で除去できるので、不要な信号成分に基づくスプリアス発射を低減することができる。

また、本実施形態のＤＳＢ送受信機１において、対数変換器３７及び帯域制限フィルタ３８はＤＳＰ回路４２により実現されている。

これにより、ＤＳＰ回路４２によるデジタル信号処理を他の機能のためにも共用できるようになるので、ハードウェアのコストを低減でき、上記のような高機能のＤＳＢ送受信機１をより安価に提供することができる。

また、本実施形態のＤＳＢ送受信機１は、操作部１２を操作することにより、対数変換器３７による対数変換を行わせるモードと、対数変換を行わせないモードと、の間で切替可能に構成されている。

以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。

対数変換器３７に代えて、他の関数によって波形を変換する波形変換器を用いることができる。例えば、ｙ＝√ｘの式に従って波形を変換する波形変換器によっても、信号のピークレベルを変更せずに小さな信号レベルを大きなレベルに変更するような変換を実現することができる。

上記の実施形態におけるＤＳＰ回路４２を、Ｄ／Ａ変換器３９等を一体的に組み込んだ構成に変更することができる。

上記の実施形態のＤＳＢ送受信機１から受信部２１を省略し、ＤＳＢ送信機（即ち、送信専用の無線通信機）として構成することもできる。

上記実施形態の構成はＤＳＢを用いた音声通信機に限定されず、例えば単側波帯（ＳｉｎｇｌｅＳｉｄｅＢａｎｄ、ＳＳＢ）を用いるＳＳＢ送受信機、周波数変調を行うＦＭ送受信機等、各種の音声通信機に適用することができる。

１ＤＳＢ送受信機（無線通信機）
１２操作部
１４マイク
１９制御部
２０送信部
３７対数変換器
３８帯域制限フィルタ
４２ＤＳＰ回路（デジタル信号処理装置）

Claims

音声通信が可能な無線通信機において、
デジタル音声信号の入力波形を、当該信号のピークレベルを変更せずに小さな信号レベルを大きなレベルに変更するように変換して出力する波形変換器を備えることを特徴とする無線通信機。
請求項１に記載の無線通信機であって、
前記波形変換器は対数変換器であることを特徴とする無線通信機。
請求項１又は２に記載の無線通信機であって、
前記波形変換器の出力信号が入力される帯域制限フィルタを備えることを特徴とする無線通信機。
請求項１から３までの何れか一項に記載の無線通信機であって、
少なくとも前記波形変換器はデジタル信号処理装置により実現されていることを特徴とする無線通信機。
請求項１から４までの何れか一項に記載の無線通信機であって、
前記波形変換器による波形変換を行わせるモードと、前記波形変換を行わせないモードと、の間で切り替えるために操作される操作部を備えることを特徴とする無線通信機。
請求項１から５までの何れか一項に記載の無線通信機としてのＤＳＢ送受信機。