JP2011250379A

JP2011250379A - 無線通信端末による複数同時通話システム

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Publication number: JP2011250379A
Application number: JP2010131458A
Authority: JP
Inventors: Tomohiro Tababe; 智弘田邊
Original assignee: KOHNAN ELECTRONIC CORP
Current assignee: KOHNAN ELECTRONIC CORP
Priority date: 2010-05-24
Filing date: 2010-05-24
Publication date: 2011-12-08
Anticipated expiration: 2030-05-24
Also published as: JP5761930B2

Abstract

【課題】複数からなる無線通信端末による同時通話を、親局の様な特別な局を必要とせず安価に実現することが可能な無線システム及びその装置を提供する。
【解決手段】音声をサンプリングによりデジタル化した上でデジタル変調を行い、各端末が一定の周期でバースト送信を行う時分割多重方式を用い、これに複数端末間においてもそれぞれが自律的に同期を確立する方法を提供することにより、親局の様な特別な局を必要としない複数端末間での同時通話を安価に実現する。
【選択図】図２

Description

本発明は、無線通信方法およびその装置に関し、複数の端末間において同時に音声通話を行う為の無線通信方法およびその装置に関する。

無線電波を使って音声通信を行う無線機の分野では、工事現場における誘導、建築現場やクレーンでの連携作業、飲食店や催し物会場などにおける業務連絡用の携帯無線機や、レジャー用途などにおける個人用の無線機として各種の形態が登場してきており、例えば、簡易業務無線機やアマチュア無線機、特定小電力無線機などである。

これらの無線機において、特に即時応答が求められる作業や常時両手を使う作業においてはプレストーク方式の無線機では都合が悪く、その為、２台の無線機間でお互いの送信周波数と受信周波数を逆転させることで双方向同時通話を可能とする複信方式の無線機が多く用いられている。しかし、この複信方式の無線機の場合、１対１での同時通話は実現できるがさらに複数の人数と同時に通話したい場合には使用することができず、当然ながら送受周波数の関係上、これらの無線機を単純に複数用意しただけでは複数での同時通話を実現することはできない。

そこで、従来の複数同時通話方式では、図１に示す様に親局となる１台の基地局と子局となる複数の端末から構成され、子局では端末ごとにそれぞれ異なる周波数Ｆ１〜Ｆ４を用いて送信を行い、それら複数の周波数を親局により全て同時に受信し、親局ではそれぞれ受信した子局の音声と自局の音声を一つに合成した上で周波数Ｆ５を用いて再送信を行うことにより、子局では周波数Ｆ５のみを受信することで、送受それぞれ１つの周波数を用いて複数の端末と同時に通話することを可能にしている。

また、親局で子局の音声を合成して中継する前記方式以外での複数同時通話を実現する方法として、先行技術文献１では各端末それぞれに、全ての端末からの送信周波数を受信できるようにすることにより、複数同時通話を実現する構成も提案されている。

特開平０８−１１６３０５号公報

以上に述べた従来の複数同時通話の構成において、前者の技術では親局となる端末が複雑かつ高価になってしまう上に、一対向での最小構成においてもその親局が必要となってしまうことによる導入コストが大きいことや、全ての局が親局と通信できる必要がある為に、親局の場所を固定できない無線システムには向かないという問題点があった。また、後者の技術においても、全ての移動端末１つ１つが前者で示す親局同様の回路を搭載する必要があり、回路も複雑で端末１台１台のコストが大きくなるという問題を抱えている。

本発明は前記した問題点を解決するために案出されたもので、本発明の目的は、複数の無線通信端末による同時通話を、親局となる専用端末を必要とせず、低コストに実現可能とする無線通信方法およびその装置を提供することにある。

前記した目的を達成するために本発明に係る無線通信方法では、図３に示す回路構成により、送信側では音声をＡ／Ｄ変換回路によりデジタル化した音声データをデジタル変調回路による時分割多重方式を用いて送出し、受信側では一度受信音声メモリに格納した複数端末からの音声データを音声合成回路により合成して出力する機能を具備することで、複数端末からの送信音声を同時に受信可能な構成としている。ただし、送受同一周波数を用いた時分割多重による通信方式では送受のタイミングがずれてしまわない様に各端末同士が常に同期を取り合う必要があるが、従来の技術ではタイミングの基準となる親局がなければ複数の端末間での同期を取り合うことが非常に困難であった。そこで、本発明に係る無線通信方法では、それぞれの端末が他の端末からの受信データ及び受信タイミングによって自局の送信タイミングを自律的に補正し、複数端末間で同期を確立する方法を提供することで、複数端末間での同時通話を実現する。

また、本発明に係る無線通信方法はデジタル方式を用いていることで、予め通話データのフォーマットの中に音声データと制御データを別々に定義することが可能であり、従来のアナログ同時通話では難しかった制御データと音声データとを同時に伝送することが比較的簡単に実現できる。

また、本発明に係る無線通信方法によると、お互いが通信エリア外となる端末同士間でも、予めグルーピング時に登録した台数が使用可能な全スロット数を下回る場合や、各端末の通信状況などにより明らかに通信エリア外となっているスロットが存在している場合において、そのどちらとも通信できる位置にあるもう一台の端末がその空きスロットを使用して受信した通話データを再送信することで、お互いが通信エリア外となる端末同士間でもお互いの通話データを受信することが可能となる。

ここで、本発明のグルーピングの目的は装置固有ＩＤと各端末のタイムスロットの割当てを複数端末間で設定し共有することであり、その目的が達成できる方法及び手順であれば、いかなる手段を用いても構わない。

この様に、本発明にかかる無線通信方式によると、グルーピングにより組付けされた複数の無線端末が同一周波数で送受を切替えて通信を行い、且つ、それぞれの端末が基地局を必要とせず自律的に同期を確立することが可能である為、複数の無線通信端末間の同時通話をより低コストに実現することが可能である。

また、本発明に係る無線通信方法およびその装置によると、通話データの中に音声データと同時に制御データを付加することが容易にできる為、複数端末間で同時通話を行っている間でも、予め決めておいた任意の動作を行わせることが可能である。

また、本発明に係る無線通信方法およびその装置によると、お互いが通信エリア外となる端末同士でも、そのどちらとも通信できる位置に端末があることで、全ての端末間で同時通話が可能であり、実質的な通信エリア拡大の効果を得ることが可能である。

従来の一般的な５局間での同時通話を行う装置構成を例示した図である。本発明による５局間での同時通話を行う装置構成を例示した図である。本発明による同時通話を行う端末の回路構成を例示した図である。同期タイミングの平均化による同期の確立手順を例示したフロー図である。同期タイミングの平均化による同期の確立方法を例示した図である。優先順位による同期の確立方法を例示した図である。制御データにより他局動作の制御を行う装置構成を例示した図である。中継機能を有する３局間での同時通話を行う装置構成を例示した図である。

以下に添付図面を参照して本発明による複数同時通話無線方式の実施の形態を詳細に説明する。

図２は本発明の請求項１記載の複数同時通話無線方式による５局間での複数同時通話を行う装置構成例を示すものである。図２において、端末２１〜２５は全て同一構成の無線装置であり、予めグルーピングによりそれぞれ個別の識別番号ＩＤ１〜５と合わせて送信タイムスロットＳＬ１〜５が設定されている。

この構成を用いて複数端末間での同期を実現する方法について図５を用いて説明する。図５（ａ）では端末２１と端末２２はお互いが通信エリア外である為、端末２１のフレームタイミングは端末２２よりも相対的に＋１０となっている状態であり、それぞれが自身のフレームタイミングにて識別番号を含む音声バースト信号を発信している様子を例示している。

この状態から端末２１と端末２２が近づきお互いが通信エリア内となった時、図５（ｂ）に示す様に端末２２では端末２１の識別番号ＩＤ１とその受信タイミングから推測されるフレームタイミング＋１０と自局のフレームタイミング±０との平均値によって自局のフレームタイミングを置換えれば＋５となり、また、端末２１からすれば自局のフレームタイミングを±０として考えるため、逆に端末２２のフレームタイミングが−１０となり、それらの平均値として−５を自局のフレームタイミングとすることで、次のフレームではお互いのフレームタイミングが補正前の基準フレームタイミングに対して＋５となり同期する。図５（ｃ）では更にこの状態から端末２３が通信エリア内となった直後の状態を示しており、端末２３は端末２１及び端末２２のフレームタイミングよりも＋３０となっている為、端末２１は自局のフレームタイミング±０と端末２２のフレームタイミング±０と端末２３のフレームタイミング＋３０との平均値によって自局のフレームタイミングを置換えれば＋１０となり、端末２２は端末２１と条件が同じなので端末２１と同様、フレームタイミングを＋１０と置換え、端末２３からすれば自局フレームタイミングを±０とするので端末２１及び端末２２のフレームタイミングはどちらも−３０となり平均値である−２０を自局のフレームタイミングに置換えることで、その結果、それぞれの端末のフレームタイミングは図５（ｄ）に示す通りとなり、複数端末間においても補正によってフレームタイミングが同期する様子を示している。この状態から更に端末２４、端末２５が通信エリア内となった場合にも、同様の手順により同期を確立することが可能である。尚、これら一連のフレームタイミング値の補正手順についての詳細フロー図を図４にて例示する。

また、図２の構成を用いて複数端末間での同期を実現する方法として、請求項２記載による予め優先順位を決めておく方法もあり、その方法について図６を用いて以下に説明する。図６（ａ）では端末２１と端末２２はお互いが通信エリア外である為、端末２１のフレームタイミングは端末２２よりも相対的に＋１０となっている状態であり、それぞれが自身のフレームタイミングにて識別番号と自局が同期を行っている端末番号を含む音声バースト信号を発信している様子を例示している。尚、この時点では、どちらの端末も同期する相手が見つけられない為、同期先の端末番号は自局ＩＤを設定する。また、それぞれの端末ＩＤによる優先順位は、既にグルーピング手順の段階で決定しており、ここではＩＤ１の優先順位が一番高く、続いてＩＤ２、ＩＤ３、ＩＤ４、ＩＤ５となっているものとする。

この状態から端末２１と端末２３が近づきお互いが通信エリア内となった時、図６（ｂ）に示す様に端末２１では自局の優先順位が一番高い為、自局のフレームタイミングは固定したままとなり、端末２３では端末２１の同期先の端末番号ＩＤ１から優先順位を判断し、端末２１へ同期を合わせる様に自局のフレームタイミングを補正することで、端末２１と端末２３のフレームタイミングが同期する。図６（ｃ）では更にこの状態から端末２３と端末２２が通信エリア内となった直後の状態を示しており、端末２３は自局の通信エリア内で端末２２から音声データと同時に送出される同期先の端末番号ＩＤ２よりも端末２１から送出される同期先の端末番号ＩＤ１の方が優先順位が高い為、端末２１へ同期を合わせ、また、端末２２では、自局のＩＤ２よりも端末２３より送出される同期先の端末番号ＩＤ１の方が優先順位が高いと判断して端末２３へ同期を合わせる様に自局のフレームタイミングを補正することで、端末２１、端末２２、及び端末２３のフレームタイミングが同期する。この状態から更に端末２４、端末２５が通信エリア内となった場合にも、同様の手順により全ての端末が同期を確立することが可能である。

図７は本発明の請求項３記載の制御機能を有する同時通話無線方式を適用した５局間での複数同時通話を行う装置構成例を示す。この例において、各端末には送話を制御する為の割込みスイッチが搭載され、図３の回路構成において制御データの中にその接点情報が含まれるものとする。

今、端末２２〜２５の各端末がそれぞれ同時通話を行っている状態で端末２１より割込みスイッチをＯＮにしたうえで送話を開始した場合、端末２１では音声データと合わせて制御データに割込み制御信号、及び送信フレームごとに変化する通し番号を含んだものが通話データとして送信され、また、その通話データを受信した各端末側では割込み制御信号を受けてその音声データを一時的に自局の音声データに差換えて中継送信する。この時、複数の端末間で割込みによる通話データがループしない様にする為、他の端末から同時に同じ通し番号の通話データを受信した場合はより受信品質の高い方を採用し、また、古い通し番号の通話データを受信した場合はそれを無視する。

これにより、複数同時通話の構成において複数の端末間で同時に通話を行っている間でも、任意の端末より各端末の制御を行うことが可能となり、緊急時や、確実に全員に伝えなければならない様な、より優先度の高い要件を他局の同時通話に割込ませる拡声的な機能を実現することが可能である。

また上記構成例において、通常は受信のみを行い通話データ内の音声データを無音状態としておき、必要時だけ割込みスイッチを押して音声データを付加する様に端末を設定することで、従来のプレストーク方式とほぼ同様の動作として使用することもでき、また、これらを切換えて使用することによって、プレストーク方式と複数同時通話方式が混在することも、本発明によれば実現することが可能である。

図８は本発明の請求項４記載の中継機能を有する同時通話無線方式における３局間での複数同時通話を行う装置構成を示す。この例において、端末２２は端末２１と端末２３の両方の通話データを受信できるが、端末２１と端末２３はお互いが通信エリアにない為、双方の通話データは直接受信できない状態を例示しており、また、本構成では許容される総端末数は５局であるのに対して予めグルーピングの際に登録された端末数は３となっており、予めグルーピングの際にＳＬ４、及びＳＬ５は使用されないことが明らかとなっている。この時、各端末では音声データの他に制御データとして自局から受信可能な端末の情報を合わせて１つの通話データとして送信することで、端末２２では端末２１と端末２３からの通話データの情報により端末２１と端末２３の位置関係を把握することが可能であるため、端末２２は端末２１の通話データを空いているＳＬ４で、また端末２３の通話データをＳＬ５で中継送信することにより、端末２１と端末２３間においても間接的にお互いの通話データが受信可能となる。

これにより、複数同時通話の構成において全ての端末が同一通信エリア内におらず、一部通信エリア外となる端末を含む場合においても、全端末間での複数同時通話を実現することが可能である。

１１〜１５従来の同時通話端末１〜５
２１〜２５本発明の同時通話端末１〜５
Ｆ１〜Ｆ６送受周波数
ＳＬ１〜ＳＬ５割当スロット
ＩＤ１〜ＩＤ５識別番号

Claims

時分割多重方式による複数の無線通信端末により構成され、それぞれが送受同時に音声通話を行う為の無線通信方法であって、送信側では音声信号をサンプリングによりデジタル化して送信を行い、受信側では受信した複数端末からの通話データをそれぞれ音声信号として合成出力する手段と、グルーピング手順により通信端末間の構成を確認する手段と、通話時に無線通信端末間で同期を合わせる方法として、受信した複数の受信信号のタイミング１つ１つと自局のフレームタイミングとの誤差時間を平均化し、その結果を用いて自局の通信タイミングを補正することで、各端末が自律的に同期を合わせる手段を兼ね備え、それら手段を用いてタイムスロット構成により予めグルーピング時に決められたタイミングで送信、及び受信を行うこと、を特徴とする無線通信方法。
時分割多重方式による複数の無線通信端末により構成され、それぞれが送受同時に音声通話を行う為の無線通信方法であって、送信側では音声信号をサンプリングによりデジタル化して送信を行い、受信側では受信した複数端末からの通話データをそれぞれ音声信号として合成出力する手段と、グルーピング手順により通信端末間の構成を確認する手段と、通話時に無線通信端末間で同期を合わせる方法として、グルーピング手順にて決定したＩＤ番号により予め優先順位を決定しておき、通話時には自局が同期を行っている同期先のＩＤ番号を含めた情報を音声信号と同時にを送出することで、受信端末ではそれらの情報を元により優先順位の高いＩＤ番号の端末を判定し、その結果を用いて自局の通信タイミングを補正することで、各端末が自律的に同期を合わせる手段を兼ね備え、それら手段を用いてタイムスロット構成により予めグルーピング時に決められたタイミングで送信、及び受信を行うこと、を特徴とする無線通信方法。
任意の端末より音声信号と同時に他の端末を制御する制御信号を送出することで、受信した端末側で予め決められた動作を行うように制御できること、を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の無線通信方法。
自局の通話データとは別に、他局より受信した通話データを使用されていない別のタイムスロットを用いて再送信を行うこと、を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の無線通信方法。