JP2014049839A

JP2014049839A - 無線通信機

Info

Publication number: JP2014049839A
Application number: JP2012189475A
Authority: JP
Inventors: Shiro Fujiki; 詩郎藤木; Shinichi Yamazaki; 慎一山崎; Takashi Sato; 高志佐藤; Nobuyuki Kakuhari; 信行覚張
Original assignee: Yaesu Musen Co Ltd
Current assignee: Yaesu Musen Co Ltd
Priority date: 2012-08-30
Filing date: 2012-08-30
Publication date: 2014-03-17

Abstract

【課題】単一のアナログ通信モードと伝送フレームの情報部の構成が異なる各デジタル通信モードでの通信が可能な無線通信機において、受信信号に基づいて自動的に自局を相手局の通信モードに対応させる機能を実現する。
【解決手段】デジタル通信モードで用いる伝送フレームを、フレーム同期ビットを含むプリアンブルと、情報部の種別を示すDTコードを含むフレームインジケータと、デジタル音声データと一般のデジタルデータのいずれか一方若しくは双方、又はデジタル音声データと誤り訂正符号データからなる情報部で構成する。受信モードにおいて、フレーム同期ビットの有無でデジタル／アナログ通信のモード判定を行って回路を切り替え（S1〜S7）、デジタル通信モードではフレームインジケータから検出したDTコードに基づいて詳細モードを設定し、エンコード部とデコード部を制御する（S8〜S20）。
【選択図】図３

Description

本発明は無線通信機に係り、一つのアナログ通信モードと情報部の構成が異なる伝送フレームによる複数のデジタル通信モードで送受信を行うことが可能な無線通信機の間で、相手局の通信モードに対応させて自局の通信モードを自動設定するための改良に関する。

日本アマチュア無線連盟により総合的にデジタル化されたアマチュア無線通信網であるD-STAR（Digital Smart Technologies for Amateur Radio）が開発されて以来、従来からのアナログ通信モードとデジタル通信モードを手動操作で切り替えて使用できる無線通信機が多種開発・販売されている。
また、電波法の改正により、業務用無線も2022年11月末日をもってデジタル方式に完全に切り換わることになっているが、期限までには未だ10年間もあり、当面はアナログ通信方式の無線通信機が一挙にデジタル通信方式のものへ全面的に置き換わることもないため、その移行期に適応した機種として、前記と同様に双方のモードで通信が可能な業務用無線通信機が販売されている。

ところで、無線通信機では、自局の電波型式が相手局と一致していない場合には当然に通信を行うことができず、前記のように手動操作で電波型式を切換えて一致させることが行われているが、下記特許文献１には、受信電波の電波形式を短時間かつ自動的に判別測定する電波形式自動判別装置が提案されている。
また、下記特許文献２には、アナログ変調とデジタル変調の切り替え機能を合理的な回路構成で実現した無線通信機用の変調装置が提案されており、更に下記特許文献３では、『デジタル通信方式又はアナログ通信方式による通信方式で電波を送受信する通信手段と、通信指示命令の入力を行うための入力手段と、前記何れか一方の通信方式を選択する選択手段と、前記何れか一方の通信方式を基本通信動作モードとし、当該基本通信動作モード時に他方の通信方式で電波を受信したときに前記入力手段からの通信指示命令が入力された場合、前記他方の通信手段に切り替える命令を前記選択手段に出力する制御手段とを備えた無線機』が提案されており、通信指示命令の入力だけで煩雑な操作を要することなくアナログ通信モードとデジタル通信モードの切り替えを可能にする提案もなされている。

特公平６−４６７４３号公報特開２００２−１５８７２５号公報特開２００９−００５２６７号公報

上記のように、アナログ通信モードとデジタル通信モードの切り替え可能なデュアルモードの無線通信機が開発されているが、上記D-STARの通信モードにはDV（Digital Voice：デジタル音声通信）モードとDD（Digital Data：デジタルデータ通信）モードの２種類があるように、デジタル通信モードにおける伝送フレームの情報部には、リアルタイムに入力される音声データだけで構成される場合、その他の各種デジタルデータだけで構成される場合、又はそれらデータに係る２つブロックで構成される場合など各種のパターンがある。

そして、伝送フレームの情報部の構成が異なると、送信側でのエンコード処理と受信側でのデコード処理が異なるため、変調と復調が単一方式で行われていても情報部の構成ごとに通信モードは異なることになる。
すなわち、無線通信機における通信モードは、アナログ通信モードとデジタル通信モードの切り替えだけでなく、デジタル通信モードにあっては伝送フレームの情報部の構成の種類によっても切り替えを行う必要がある。

そこで、本発明は、単一のアナログ通信モードと伝送フレームの情報部の構成が異なる各デジタル通信モードでの通信が可能な無線通信機において、相手局からの受信信号に基づいて自動的に自局を相手局の通信モードに対応させる機能を実現することを目的として創作された。

本発明は、無線送信部については、単一変調方式のアナログ変調部を備え、アナログ通信モードではマイクロホンからのアナログ音声信号を前記アナログ変調部へ直接入力させる第１の接続状態に、デジタル通信モードでは前記マイクロホンからのアナログ音声信号をＡ／Ｄ変換部とエンコード部とデジタル変調部を介して前記アナログ変調部へ入力させる第２の接続状態に設定され、前記エンコード部には前記Ａ／Ｄ変換部からのデジタル音声データの他にデータ入力端子から一般のデジタルデータも入力され、前記デジタル通信モードでは複数の詳細モードの選択設定が可能であって、前記エンコード部が、フレーム同期ビットを含むプリアンブルと前記詳細モードを示す識別コードを含むヘッダーと前記各詳細モードに対応させて前記各入力データの割り付け方が異なる情報部とからなる伝送フレームを生成する機能を備えたものとして構成されており、また、無線受信部については、前記アナログ変調部の変調方式に対応する復調方式のアナログ復調部を備え、アナログ通信モードでは前記アナログ復調部からの復調信号を音声再生部へ直接出力させる第３の接続状態に、デジタル通信モードでは前記アナログ復調部からの復調信号をデジタル復調部とデコード部とＤ／Ａ変換部を介して音声再生部へ出力させる第４の接続状態に設定され、前記デコード部が、復号後のデジタル音声データを前記Ｄ／Ａ変換部へ出力し、復号後の一般のデジタルデータをデータ出力端子へ出力する機能を備えたものとして構成されており、システム制御部が、前記デコード部による受信信号の復号データに前記フレーム同期ビットが含まれているか否かを判定する判定手段と、前記判定手段が前記フレーム同期ビットを含まないと判定した場合には、前記第１及び第３の接続状態としてアナログ通信モードを設定し、前記フレーム同期ビットを含むと判定した場合には、前記第２及び第４の接続状態としてデジタル通信モードを設定する第１のモード設定手段と、前記デジタル通信モードにおいて、前記デコード部が復元した前記伝送フレームのヘッダーから前記識別コードを検出する検出手段と、前記検出手段が検出した前記識別コードに基づいて、同識別コードに対応する前記詳細モードを設定する第２のモード設定手段と、前記第２のモード設定手段が設定した前記詳細モードに基づいて、前記エンコード部による入力データの符号化と伝送フレームの生成及び前記デコード部による伝送フレームの復元とデータの復号を制御する制御手段とを具備したことを特徴とする無線通信機に係る。

本発明の無線通信機間の通信によれば、相手局側がアナログ通信モードかデジタル通信モードかは、デジタル通信モードでは常に伝送フレームのプリアンブルにフレーム同期ビットが入るため、判定手段でその有無を確認するだけで、いずれの通信モードかを判定して自動的に切り替えることができる。
一方、デジタル通信モードの場合、本発明でのデジタル通信モードのようにデジタル音声データ及び／又は一般のデジタルデータを情報部に割り付けた伝送フレームを用いる場合には、エンコード部での符号化処理や伝送フレームの生成処理及びデコード部での伝送フレームの復元処理や復号処理が異なるため、それぞれ異なる詳細モードを設定して送信・受信動作をさせなければならない。
そこで、本発明では、送信側でデジタル通信モードを設定して伝送フレームを送信する場合に、そのヘッダーに詳細モードに係る識別コードを書き込んでおき、それを受信側でデコード部から検出することにより、異なる構成の情報部を有する伝送フレームごとに詳細な通信モードを設定して通信が実行できるようにしている。
すなわち、受信側では、検出した識別コードに対応した詳細モードを自動的に設定することにより、そのデジタル通信モードで使用される伝送フレームのデコード処理とエンコード処理が行えるようにする。
なお、本発明における「一般のデジタルデータ」とはコンピュータ等で取り扱われる一般的なデジタルデータを意味し、プログラムデータや映像・音楽などのコンテンツデータや誤り訂正符号データを含み、音声データも排除するものではない。

本発明の無線通信機は、以上のような構成を有していることにより、次のような効果を奏する。
相手局からの受信信号を解析して、単一のアナログ変復調方式によるアナログ通信モードとデジタル通信モードのいずれかを判定すると共に、デジタル通信モードの場合には伝送フレームの情報部の構成が異なる複数の詳細モードのいずれであるかかも確認し、自動的に相手局の通信モードに設定することを可能にし、通信モードの設定に関して面倒な手動操作を不要にして交信への円滑な移行を実現する。

本発明の無線通信機の実施形態に係るトランシーバのブロック図である。デジタル通信モードで使用される伝送フレームの構成と内容を解説するための説明図である。実施形態に係るトランシーバにおいて、相手局からの受信信号を解析して通信モードを設定する動作手順を示すフローチャートである。

以下、本発明の無線通信機の実施形態に係るトランシーバについて、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１はトランシーバのブロック図である。このトランシーバでは、アナログＦＭ通信方式による音声通信とデジタル４値ＦＳＫ通信方式による音声／データ／(音声＋データ)の通信が可能であり、それらの通信モードは操作部から手動設定できると共に、受信信号を解析して相手局の通信モードに適合させる“通信モード自動選択機能”も備えている。

同図において、1はマイクロホン、2はＡＦアンプ、3はデータ入力端子、4は切替部、5はＡ／Ｄ変換器、6はエンコーダ、7は４値ＦＳＫ方式のデジタル変調器、9は電圧制御発振器、10はＰＬＬ回路、11は切替部、12はＲＦアンプ、13はＰＡアンプ、14はアンテナ、15はＲＦアンプ、16は第１混合器、17はＩＦアンプ、18は第２局部発振器、19は第２混合器、20は可変帯域フィルタ、21はフィルタ制御部、22はアナログＦＭ復調器、23は４値ＦＳＫ方式のデジタル復調器、24はデコーダ、25はＤ／Ａ変換器、26は切替部、27はデータ出力端子、28はＡＦアンプ、29はスピーカ、30はマイクロコンピュータ回路（以下「マイコン回路」という）、31は操作部、31aは液晶表示部であり、それらモジュール等は図示するような接続関係で送信部と受信部を構成し、操作部31からの指示入力に基づいてマイコン回路30によって各種設定や調整・制御が行われる。

今、操作部31からアナログ通信モードが設定されると、マイコン回路30は切替部4,26を（ｄ-ｆ）,（ａ-ｃ）の接続状態にする。
また、操作部31のＰＴＴボタンがＯＮ操作されて送信モードが設定されると、切替部11がＴＸ側に接続される。
アナログ通信・送信モードでは、マイクロホン1から入力された音声信号は、ＡＦアンプ3で増幅された後、切替部4を介して電圧制御発振器9のバリキャップに印加され、ＰＬＬ回路10で制御されている電圧制御発振器9のキャリア周波数信号を音声信号によってＦＭ変調し、被変調信号は接続状態がＴＸ側になっている切替部11を介してＲＦアンプ12へ出力され、ＲＦアンプ12で増幅された後、ＰＡアンプ13で電力増幅してアンテナ14から無線送信する。

ＰＴＴボタンをＯＮ操作しない受信モードでは、切替部11がＲＸ側に接続され、ＶＣＯ9とＰＬＬ10を周波数シンセサイザとして利用した第１局部発振器から局発信号が第１混合器16へ入力されており、アンテナ14からの受信信号はＲＦアンプ15で増幅された後、第１混合器16で第１中間周波に変換される。
その中間周波の受信信号は、ＩＦアンプ17で増幅された後、第２局部発振器18の局発信号が入力されている第２混合器19で第２中間周波に変換されるが、マイコン回路30は操作部31のダイヤル操作によってフィルタ制御部21を介してフィルタ20の通過帯域を制御しており、第２中間周波に変換された受信信号から希望帯域の信号が選択される。
そして、選択帯域の受信信号はアナログＦＭ復調器22で復調され、その復調後の音声信号が切替部26からＡＦアンプ28へ出力され、ＡＦアンプ28で増幅された音声信号によりスピーカ29から音声出力される。

一方、操作部31からデジタル通信モードが設定されると、マイコン回路30は各切替部4,26を（ｅ-ｆ）,（ｂ-ｃ）の接続状態にする。
デジタル通信モードにおいても、操作部31のＰＴＴボタンによる送信／受信モードの設定による切替部11のＴＸ／ＲＸ側への接続、送信系ブロック（電圧制御発振器9・切替部11・ＲＦアンプ12・ＰＡアンプ13・アンテナ14）での変調・電波送信動作、及び受信系ブロック（アンテナ14・ＲＦアンプ15・第１混合器16・ＩＦアンプ17・第２局部発振器18・第２混合器19・可変帯域フィルタ20・フィルタ制御部21・アナログＦＭ復調器22）での電波受信・周波数変換・帯域選択・ＦＭ復調動作については前記アナログ通信モードの場合と同様であるが、信号の入力系と出力系が相違する。

すなわち、このトランシーバでは上記のように音声／データ／(音声＋データ)の通信が可能であり、信号入力系には音声系（マイクロホン1・ＡＦアンプ2・切替部4・Ａ／Ｄ変換器5）とデータ系（データ入力端子3）があり、それぞれエンコーダ6で符号化されて所定の伝送フレームに組み立てられ、その伝送フレームを４値ＦＳＫ方式のデジタル変調器7で変調するようになっている。
また、信号出力系については、アナログＦＭ復調器22の出力信号が４値ＦＳＫ方式のデジタル復調器23で復調され、その復調後の信号をデコーダ24で復号したデジタル信号を音声系（Ｄ／Ａ変換器25・切替部26・ＡＦアンプ28・スピーカ29）とデータ系（データ出力端子27）へ出力するようになっている。

ところで、この実施形態のトランシーバでは、デジタル通信モードにおける伝送フレームは図２に示すような構成になっている。
先ず、一つの伝送フレームは９６０bitからなり、その種類としてはHeaderフレームとTerminateフレームとData本体フレームがある。
HeaderフレームとTerminateフレームは、同図(1)に示されるように、プリアンブルに相当するフレーム同期ビット（Frame Sync bit）と、フレームの概要を示すFrame Indicator（FICH）と、情報部に相当する部分とからなるが、HeaderフレームとTerminateフレームでは情報部には運用局情報が書き込まれるようになっている。

Data本体フレームの構成は同図(2)に示される。
同図(2)から明らかなように、フレーム同期ビットとFrame Indicator（FICH）についてはHeaderフレームとTerminateフレームの場合と同様であるが、情報部に関してはデジタル通信モード中の４つの詳細モードに応じてその構成が相違している。
すなわち、このトランシーバでは、伝送フレームの情報部の構成によって次のような４種類の詳細モードが用意されおり、各詳細モードは操作部31から選択的に設定することができるようになっている。
(1) V/Dモード：情報部がデジタル音声データと一般のデジタルデータで構成されているモード。
(2) Data FR モード：情報部が一般のデジタルデータのみで構成されているモード。
(3) V/ECモード：情報部がデジタル音声データとその誤り訂正符号データで構成されているモード。
(4) Voice FR モード：情報部がデジタル音声データのみで構成されているモード。

なお、Frame Indicator（FICH）は３２bitからなり、その具体的内容としては、伝送フレームの種別（Header／Terminator／Data本体）の判別情報、信号の種類、及びフレームのローリング制御情報やデジタルのSQLコード等が記録されているが、信号の種類については前記詳細モードに応じた情報部の構成を２bitのDT（Data Type）コードで示し、“00”がV/Dモードに、“01”がData FR モードに、“10”がV/ECモードに、“11”がVoice FR モードにそれぞれ対応付けられている。

したがって、デジタル通信の送信モードにおいては、マイコン回路30は予め操作部31から設定されている詳細モードに基づいてエンコーダ6を制御することにより、音声入力系（マイクロホン1・ＡＦアンプ2・切替部4・Ａ／Ｄ変換器5）及び／又はデータ入力系（データ入力端子3）から得られるデジタル信号を符号化した後、その詳細モードに応じた伝送フレームを生成し、デジタル変調器7から送信系ブロック（電圧制御発振器9・切替部11・ＲＦアンプ12・ＰＡアンプ13・アンテナ14）を通じて伝送フレームによる変調信号を無線送信することになるが、エンコーダ6で伝送フレームを生成する際には、設定されている詳細モードに対応するDTコードをFrame Indicator（FICH）に書き込むようになっている。
また、V/ECモードにおいて、エンコーダ6は、デジタル音声データに係る誤り訂正符号データを作成して、デジタル音声データの後に付加して情報部を構成する。

一方、デジタル通信の受信モードにおいては、受信系ブロック（アンテナ14・ＲＦアンプ15・第１混合器16・ＩＦアンプ17・第２局部発振器18・第２混合器19・可変帯域フィルタ20・フィルタ制御部21・アナログＦＭ復調器22）から得られた受信信号はデジタル復調器23で復調され、その復調されたデジタル信号を前記詳細モードの条件で制御されているデコーダ24でデコードすることにより伝送フレームを復元し、その情報部のデータを復号して得られるデジタル信号を前記詳細モードに基づいて音声出力系（Ｄ／Ａ変換器25・切替部26・ＡＦアンプ28・スピーカ29）及び／又はデータ出力系（データ出力端子27）へ出力する。
なお、V/ECモードにおいて、デコーダ24は、訂正符号データを用いてデジタル音声データの誤りをチェックして訂正する。

ところで、以上の動作説明においては、自機で通信モードを操作設定して交信を行う場合について説明したが、上記のように、本実施形態のトランシーバは受信モードにおける“通信モード自動選択機能”も有しており、その機能に係る動作手順は図３に示される。
先ず、操作部31から“通信モード自動選択機能”を設定して、ＰＴＴボタンがＯＦＦで受信モードに設定されると、マイコン回路30はデコーダ24においてフレーム同期ビットが検出されるか否かを監視する（S1〜S4）。
すなわち、相手局である送信側トランシーバが同一機種であって、デジタル通信モードが設定されている場合には、図２に示した伝送フレームを用いるため、自局の運用周波数が相手局のトランシーバの運用周波数に調整されていると、いずれの詳細モードであってもデコーダ24において伝送フレームのプリアンブルに相当するフレーム同期ビットが検出される。
逆に、フレーム同期ビットが検出されない場合は、相手局においてアナログ通信モードが設定されている可能性がある。

そこで、所定時間ΔＴ以内にフレーム同期ビットが検出されなかった場合には、切替部26を（ａ-ｃ）の接続状態に、また切替部4を（ｄ-ｆ）の接続状態としてアナログＦＭ通信モードを設定し（S3,S4,S5）、前記時間以内にフレーム同期ビットが検出された場合には、切替部26を（ｂ-ｃ）の接続状態に、切替部4を（ｅ-ｆ）の接続状態としてデジタル通信モードを設定する（S3,S4,S7）。

アナログＦＭ通信モードでは、操作部31のＰＴＴボタンのＯＮ／ＯＦＦで送信／受信を切り替えながら音声通信が行われる（S5,S6）。
一方、デジタル通信モードについては前記のとおり４種類の詳細モードが用意されているため、相手局のトランシーバがいずれの詳細モードを設定しているかを確認する必要がある。

そのため、マイコン回路30はデコーダ24で復元された伝送フレームのFrame Indicator（FICH）に含まれているDTコードを確認し（S8→S9/S12/S15/S18）、図２の(3)で説明したように、同コードが“00”の場合にはV/Dモードを、“01”の場合にはData FR モードを、“10”の場合にはV/ECモードを、“11”の場合にはVoice FR モードを設定して、エンコーダ6とデコーダ24を各モードに応じた制御状態とする（S9→S10/S12→S13/S15→S16/S18→S19）。

各詳細モードにおけるエンコーダ6とデコーダ24の動作は自機で各詳細モードを操作設定した場合と同様であり、相手局の送信側トランシーバで設定されている詳細モードに自動的に適合させてデジタル通信が実行される（S11/S14/S17/S20）。
また、前記のように所定時間ΔＴに伝送フレームのフレーム同期ビットが検出されなかった場合には、直ちにアナログＦＭ通信モードを設定するため（S4,S5）、相手局がアナログＦＭ通信モードを設定していた場合への自動対応も円滑に行える。

本発明は一つのアナログ通信モードと複数のデジタル通信モードの設定が可能なトランシーバ等の無線通信機に適用できる。

1…マイクロホン、2…ＡＦアンプ、3…データ入力端子、4…切替部、5…Ａ／Ｄ変換器、6…エンコーダ、7…デジタル変調器、9…電圧制御発振器、10…ＰＬＬ回路、11…切替部、12…ＲＦアンプ、13…ＰＡアンプ、14…アンテナ、15…ＲＦアンプ、16…第１混合器、17…ＩＦアンプ、18…第２局部発振器、19…第２混合器、20…可変帯域フィルタ、21…フィルタ制御部、22…アナログＦＭ復調器、23…デジタル復調器、24…デコーダ、25…Ｄ／Ａ変換器、26…切替部、27…データ出力端子、28…ＡＦアンプ、29…スピーカ、30…マイコン回路、31…操作部、31a…液晶表示部

Claims

無線送信部については、単一変調方式のアナログ変調部を備え、アナログ通信モードではマイクロホンからのアナログ音声信号を前記アナログ変調部へ直接入力させる第１の接続状態に、デジタル通信モードでは前記マイクロホンからのアナログ音声信号をＡ／Ｄ変換部とエンコード部とデジタル変調部を介して前記アナログ変調部へ入力させる第２の接続状態に設定され、前記エンコード部には前記Ａ／Ｄ変換部からのデジタル音声データの他にデータ入力端子から一般のデジタルデータも入力され、前記デジタル通信モードでは複数の詳細モードの選択設定が可能であって、前記エンコード部が、フレーム同期ビットを含むプリアンブルと前記詳細モードを示す識別コードを含むヘッダーと前記各詳細モードに対応させて前記各入力データの割り付け方が異なる情報部とからなる伝送フレームを生成する機能を備えたものとして構成されており、
また、無線受信部については、前記アナログ変調部の変調方式に対応する復調方式のアナログ復調部を備え、アナログ通信モードでは前記アナログ復調部からの復調信号を音声再生部へ直接出力させる第３の接続状態に、デジタル通信モードでは前記アナログ復調部からの復調信号をデジタル復調部とデコード部とＤ／Ａ変換部を介して音声再生部へ出力させる第４の接続状態に設定され、前記デコード部が、復号後のデジタル音声データを前記Ｄ／Ａ変換部へ出力し、復号後の一般のデジタルデータをデータ出力端子へ出力する機能を備えたものとして構成されており、
システム制御部が、
前記デコード部による受信信号の復号データに前記フレーム同期ビットが含まれているか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段が前記フレーム同期ビットを含まないと判定した場合には、前記第１及び第３の接続状態としてアナログ通信モードを設定し、前記フレーム同期ビットを含むと判定した場合には、前記第２及び第４の接続状態としてデジタル通信モードを設定する第１のモード設定手段と、
前記デジタル通信モードにおいて、前記デコード部が復元した前記伝送フレームのヘッダーから前記識別コードを検出する検出手段と、
前記検出手段が検出した前記識別コードに基づいて、同識別コードに対応する前記詳細モードを設定する第２のモード設定手段と、
前記第２のモード設定手段が設定した前記詳細モードに基づいて、前記エンコード部による入力データの符号化と伝送フレームの生成及び前記デコード部による伝送フレームの復元とデータの復号を制御する制御手段と
を具備したことを特徴とする無線通信機。
前記各詳細モードにおいて、前記伝送フレームの情報部の構成が、第１の詳細モードではデジタル音声データと一般のデジタルデータの２つのブロックからなり、第２のデジタル通信モードでは一般のデジタルデータのみからなり、第３のデジタル通信モードではデジタル音声データとその誤り訂正符号データとからなり、第４のデジタル通信モードでは音声デジタルデータのみからなることとした請求項１に記載の無線通信機。