JP2014087027A - 中継装置および通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】通信方式の異なる複数種類の無線機による相互通信を可能にした中継装置および通信システムを提供する。
【解決手段】中継装置は、無線機インタフェースと、無線機インタフェースに接続された信号処理部と、ネットワークインタフェースと、ネットワークインタフェースに接続されたパケット処理部と備える。無線機インタフェース、信号処理部、および、パケット処理部を含む通信系統を複数備え、各通信系統に、上り音声信号に他の通信系統の上り音声信号および下り音声信号を加算合成してパケット処理部に入力するとともに、下り音声信号に他の通信系統の上り音声信号および下り音声信号を加算合成して信号処理部に入力するミキシング部を備えた。
【選択図】図１

Description

この発明は、複数の無線機相互の通信をネットワークを介して中継する中継装置および通信システムに関する。

トランシーバなどの音声通信をネットワークで中継し、互いに電波の届かない通信エリアにある複数のトランシーバ同士が相互に通信できるようにした中継装置、通信システムが提案されている（たとえば特許文献１参照）。

特開２０１１−１３５２９１号公報

特許文献１の中継装置、通信システムは、異なる通信エリアのトランシーバ同士を通信可能にするものであるが、両者が同じ通信方式（たとえばアナログの半二重通信）で通信する機器であることが条件であった。また、同じ通信エリアであっても、たとえば全二重通信方式と半二重通信方式、アナログ通信方式とデジタル通信方式など異なる通信方式のトランシーバ同士が直接通信することは不可能であった。

この発明は、通信方式の異なる複数種類の無線機による相互通信を可能にした中継装置および通信システムを提供することを目的とする。

この発明の中継装置は、中継用無線機が接続され、中継用無線機を介して該中継用無線機と通信する子機から音声信号を受信する無線機インタフェースと、無線機インタフェースに接続された信号処理部と、データ通信網であるネットワークに接続されネットワークに接続されている他のネットワーク機器との間でパケットの送受信を行うネットワークインタフェースと、ネットワークインタフェースに接続されたパケット処理部と、備える。信号処理部は、無線機インタフェースから入力された音声信号を上り音声信号としてパケット処理部に向けて出力するとともに、パケット処理部から入力された下り音声信号を無線機インタフェースに出力する。パケット処理部は、ネットワークインタフェースから入力されたパケットから音声信号を読み出し、この音声信号を下り音声信号として信号処理部に向けて出力するとともに、信号処理部から入力された上り音声信号でパケットを作成してネットワークインタフェースに出力する。これら無線機インタフェース、信号処理部、および、パケット処理部を含む通信系統を複数備え、各通信系統に、上り音声信号に、他の通信系統の上り音声信号および下り音声信号を加算合成してパケット処理部に入力するとともに、下り音声信号に、他の通信系統の上り音声信号および下り音声信号を加算合成して信号処理部に入力するミキシング部を備えたことを特徴とする。

上記発明において、信号処理部が、上り音声信号の出力と並行して、上り音声検出信号を前記パケット処理部に向けて出力し、パケット処理部が、下り音声信号の出力と並行して、下り音声検出信号を前記信号処理部に向けて出力し、ミキシング部が、上り音声検出信号に他の通信系統の上り音声検出信号および下り音声検出信号を論理和した信号をパケット処理部に入力するとともに、下り音声検出信号に他の通信系統の上り音声検出信号および下り音声検出信号を論理和した信号を入力するようにしてもよい。

上記発明において、複数の通信系統の無線機インタフェースに、複数種類のそれぞれ異なる通信方式の中継用無線機が接続されてもよい。

上記発明において、ミキシング部を用いて相互に音声信号の加算合成または音声検出信号の論理和を行わせるか否かの選択、または、複数の通信系統のうちミキシング部を用いて相互に音声信号の加算合成または音声検出信号の論理和を行う通信系統の選択を行う選択部を、さらに備えてもよい。

また、この選択部が、無線機インタフェースを介して入力される子機からの信号によってその選択を行うものであってもよい。

この発明の通信システムは、上記中継装置と、複数の通信系統に接続された複数の中継用無線機と、それぞれ複数の中継用無線機のいずれかと通信する複数の子機と、を有し、複数の子機のうち何れかの子機によって送信された音声信号が、中継装置を経由して何れかの子機を除く複数の子機に伝達されることを特徴とする。

さらにこの発明の通信システムは、上記通信システムを複数設け、各通信システムの中継装置をネットワークに接続し、各中継装置が、ネットワークインタフェースを介してパケットの送受信を行うことを特徴とする。

この発明によれば、通信方式の異なる無線機（子機）同士であっても、無線機インタフェースおよびミキシング部を介して相互に通信することが可能になり、同時にネットワークインタフェースを介してネットワークを経由した通信も可能になる。

この発明の実施形態である通信システムの構成図である。 通信システムの中継装置のブロック図である。 中継装置のミキシング機能がオフされているときの信号処理部、ミキシング部およびパケット処理部の構成を示す図である。 中継装置のミキシング機能がオンされているときの信号処理部、ミキシング部およびパケット処理部の構成を示す図である。 ミキシンググループの設定画面の表示例を示す図である。 複数の通信システムの連携の形態を例示する図である。

図面を参照してこの発明の実施形態である中継装置および通信システムについて説明する。図１は、この発明の実施形態である通信システム１０の構成図である。図２は、この発明の実施形態である中継装置２のブロック図である。また、図３は、中継装置２の信号処理部２１、ミキシング部２２およびパケット処理部２３の構成を示す図である。

通信システム１０の中継装置２は、トランシーバ４（４１，４２，４３）の無線通信をネットワーク１を介して中継する。たとえば、図中のトランシーバ４１と他の通信システム１０−２の中継装置２−２の配下にある他のトランシーバ４−２との間の通信を中継する。

中継装置２は、図２に示すように、１つのネットワークインタフェース２４と複数の無線機インタフェース２０（２０１，２０２，２０３，２０４）を有している。無線機インタフェース２０１，２０２は、アナログ無線機インタフェースであり、それぞれ半二重（シンプレックス）の中継用トランシーバ３１、全二重（フルデュープレックス）の中継用トランシーバ３２が接続される。半二重の中継用トランシーバ３１は、ユーザが用いる同じく半二重のユーザ用トランシーバ４１と通信する。全二重の中継用トランシーバ３２は、ユーザが用いる同じく全二重のユーザ用トランシーバ４２と通信する。

半二重のトランシーバとは、ユーザにより送信モード／受信モードのいずれかに適宜切り換えられるトランシーバである。半二重トランシーバは、プッシュ・トゥ・トーク（Ｐｕｓｈ ｔｏ Ｔａｌｋ：ＰＴＴ）スイッチやＶＯＸ回路を備え、ＰＴＴスイッチがオンされたとき、ＶＯＸ回路によりユーザの音声を検出したとき、または、外部からＰＴＴ信号が入力されたとき送信モードに切り換わる。また、全二重のトランシーバとは、送信回路、受信回路を異なるチャンネル（周波数）で並行して動作させることにより、送信と受信を並行して行えるようにされたトランシーバである。このように、半二重のトランシーバと全二重のトランシーバは通信方式が異なるため、無線で相互に通信することはできない。

無線機インタフェース２０３は、デジタル無線機インタフェースであり、デジタルの中継用トランシーバ３３が接続される。デジタルの中継用トランシーバ３３は、ユーザが用いるデジタルのユーザ用トランシーバ４３と通信する。無線機インタフェース２０４は、オーディオ入出力端子であり、無線機ではない呼出装置５が接続される。呼出装置５は、マイク５１およびスピーカ５２を備え、直接オペレータによって操作される。

デジタルトランシーバ４３は、音声信号をデジタル化し、ＰＳＫ（位相偏位変調）などの変調方式で送信／受信するトランシーバである。当然、アナログ方式のトランシーバとは相互に無線通信することはできない。

無線機インタフェース２０を介してトランシーバ４や呼出装置５から入力された音声信号は、後述の信号処理部２１、ミキシング部２２、パケット処理部２３によってＲＴＰパケットに変換され、ネットワークインタフェース２４からネットワーク１に送出される。また、ネットワークインタフェース２４は、ネットワーク１上の通信相手からＲＴＰパケットを受信する。ネットワークインタフェース２４によって受信されたＲＴＰパケットは、上述のパケット処理部２３、ミキシング部２２、信号処理部２１によって音声信号に変換され、各無線機インタフェース２０に入力される。

ネットワーク１には、通信システム１０の他に、１または複数の通信システム１０−２が接続されており、各通信システムの１０，１０−２の中継装置２，２−２同士が相互に通信し、トランシーバ４，４−２の音声通話信号を乗せたＲＴＰ（Real-time Transport Protocol）パケットを交換する。ネットワーク１は、たとえばＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）で構成されるＬＡＮやインターネットが適用可能である。

なお、この実施形態では、無線機インタフェース２０をアナログ無線機インタフェース２０１，２０２、デジタル無線機インタフェース２０３、および、オーディオ入出力端子２０４の４系統設けているが、無線機インタフェース２０の数は任意である。また、アナログ無線機インタフェース、デジタル無線機インタフェース、オーディオ入出力端子のそれぞれの数の組み合わせも任意である。たとえば、アナログ無線機インタフェースを２系統、デジタル無線機インタフェースを４系統、オーディオ入出力端子を２系統設けてもよい。

図３、図４は、中継装置２の信号処理部２１、ミキシング部２２およびパケット処理部２３の構成を示す図である。図３は、ミキシング機能がオフされているときの接続形態を示し、図４は、ミキシング機能がオンされているときの接続形態の一例を示している。

信号処理部２１は、４つの無線機インタフェース２０１，２０２，２０３，２０４に対応づけられた信号処理部２１１，２１２，２１３，２１４を有している。ミキシング部２２は、４つの無線機インタフェース２０１，２０２，２０３，２０４に対応づけられたミキシング部２２１，２２２，２２３，２２４を有している。また、パケット処理部２３も、４つの無線機インタフェース２０１，２０２，２０３，２０４に対応づけられたパケット処理部２３１，２３２，２３３，２３４を有している。

信号処理部２１（２１１，２１２，２１３，２１４）は、図３（Ａ）、図４（Ａ）に示すように、音声通信の音声信号を処理するとともに、図３（Ｂ）図４（Ｂ）に示すように、無線機の送信／受信を切り換えるための制御信号を処理する。

アナログ無線機インタフェース２０１、アナログ信号処理部２１１、ミキシング部２２１、および、パケット処理部２３１で第１通信系統が構成され、アナログ無線機インタフェース２０２、アナログ信号処理部２１２、ミキシング部２２２、および、パケット処理部２３２で第２通信系統が構成される。デジタル無線機インタフェース２０３、デジタル信号処理部２１３、ミキシング部２２３、および、パケット処理部２３３で第３通信系統が構成される。さらに、オーディオ入出力端子２０４、アナログ信号処理部２１４、ミキシング部２２４、および、パケット処理部２３４で第４通信系統が構成される。

ミキシング機能がオフされているときは、図３に示すように、各通信系統は独立して動作する。一方、ミキシング機能がオンされているときは、図４に示すように、各通信系統の音声信号および制御信号（音声検出信号）は相互に加算合成されて各系統から出力される。なお、図４は、第１通信系統のミキシング部２２１の接続形態のみを示しているが、ミキシング部２２２，２２３，２２４も同様の接続形態で各系統の音声信号、制御信号（音声検出信号）をミキシング出力する。

アナログ信号処理部２１１には、アナログ無線機インタフェース２０１を介して、半二重の中継用アナログトランシーバ３１が接続される。アナログ信号処理部２１１は、中継用アナログトランシーバ３１から入力されたアナログの音声信号をＲＴＰパケット用のデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ２１１１、および、中継用アナログトランシーバ３１に出力する音声信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａコンバータ２１１２を備える。また、中継用アナログトランシーバ３１からスケルチ信号（ＳＱＬ）が入力されたとき、音声信号ありを意味する制御信号（音声検出信号）を発生するＳＱＬ検出部２１１３、および、他の処理部から音声検出信号が入力されたとき、中継用アナログトランシーバ３１に対してＰＴＴ信号を出力するＰＴＴ処理部２１１４を備える。

アナログ信号処理部２１２には、アナログ無線機インタフェース２０２を介して、全二重の中継用アナログトランシーバ３２が接続される。アナログ信号処理部２１２は、中継用アナログトランシーバ３２から入力されたアナログの音声信号をＲＴＰパケット用のデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ２１２１、および、中継用アナログトランシーバ３２に出力する音声信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａコンバータ２１２２を備える。また、スケルチ信号を発生しない全二重の中継用アナログトランシーバ３２から音声信号が入力されたことを検出し、音声信号の入力を検出したとき音声検出信号を発生するＶＯＸ検出部２１２３、および、ＰＴＴ信号を常時オンしてＤ／Ａコンバータ２０２２に対して音声信号の出力を常時許可するＰＴＴ処理部２１２４を備える。

デジタル信号処理部２１３には、デジタル無線機インタフェース２０３を介して、（半二重の）中継用デジタルトランシーバ３３が接続される。デジタル信号処理部２１３は、中継用デジタルトランシーバ３３から入力されたデジタルの音声信号をＲＴＰパケット用のデジタル信号に変換する復調部２１３１、および、他の処理部から入力されたＲＴＰパケット用のデジタル信号を中継用デジタルトランシーバ３３に出力する圧縮形式のデジタル音声信号に変換する変調部２１３２を備える。また、中継用デジタルトランシーバ３３から音声信号を伝送するパケットが入力されたとき、音声検出信号を発生するパケット検出部２１３３、および、他の処理部から音声検出信号が入力されたとき、中継用デジタルトランシーバ３３に対してＰＴＴ信号を出力するＰＴＴ処理部２１３４を備える。

アナログ信号処理部２１４には、オーディオ入出力端子２０４を介して、呼出装置５が接続される。アナログ信号処理部２１４は、呼出装置５から入力されたアナログの音声信号をＲＴＰパケット用のデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ２１４１、および、呼出装置５に出力する音声信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａコンバータ２１４２を備える。また、マイクから入力された５１から音声信号が入力されたことを検出し、音声検出信号を発生するＶＯＸ検出部２１４３、および、他の処理部から音声検出信号が入力されたとき、マイク５１をオフしてスピーカ５２をオンするリレー処理部２１４４を備える。

パケット処理部２３（２３１，２３２，２３３，２３４）は、音声検出信号が入力されると、そのとき入力されている音声信号に基づきＲＴＰパケットを作成して送信する。また、ネットワーク１からＲＴＰパケットを受信したとき、音声検出信号を発生するとともに、そのＲＴＰパケットに含まれている音声信号を出力する。パケット処理部２３１，２３２，２３３，２３４は、ネットワークインタフェース２４を介して、それぞれ、予め定められている、または、ユーザによって選択・設定されたネットワーク１上の通信相手との間で、ＲＴＰパケットを送受信する。

図４は、ミキシング機能がオンされているときのミキシング部２１の接続形態を示す図である。なお、この図では、第１通信系統のミキシング部２２１の接続形態のみを示しているが、ミキシング部２２２，２２３，２２４も同様の接続形態で各系統の音声信号、音声検出信号をミキシング出力する。

ミキシング部２２１は、音声信号を加算合成する加算器２２１１，２２１２、および、音声検出信号を論理和する加算器２２１３，２２１４を有している。

加算器２２１１は、Ａ／Ｄコンバータ２１１１，Ａ／Ｄコンバータ２１２１，復調部２１３１，Ａ／Ｄコンバータ２１４１およびＲＴＰパケット読取部２３２２，２３３２，２３４２から入力される音声信号を加算合成する。この音声信号を上りの音声信号としてパケット処理部２３１のＲＴＰパケット作成部２３１１へ入力する。すなわち、音声信号の入力先であるパケット処理部２３１（ＲＴＰパケット読取部２３１２）以外から出力される全ての音声信号を加算合成して上りの音声信号を生成する。入力先のパケット処理部２３１から出力される音声信号を加算しないのは、エコーやハウリングを防止するためである。

加算器２２１２は、Ａ／Ｄコンバータ２１２１，復調部２１３１，Ａ／Ｄコンバータ２１４１およびＲＴＰパケット読取部２３１２，２３２２，２３３２，２３４２から入力される音声信号を加算合成する。この音声信号を下りの音声信号として信号処理部２１１のＤ／Ａコンバータ２１１２へ入力する。すなわち、音声信号の入力先である信号処理部２１１（Ａ／Ｄコンバータ２１１１）以外から出力される全ての音声信号を加算合成して上りの音声信号を生成する。入力先の信号処理部２１１から出力される音声信号を加算しないのは、エコーやハウリングを防止するためである。

音声検出信号を論理和する加算器２２１３は、ＳＱＬ検出部２１１３，ＶＯＸ検出部２１２３，パケット検出部２１３３，ＶＯＸ検出部２１４３およびＲＴＰパケット受信検出部２３２４，２３３４，２３４４から入力される音声検出信号を論理和する。そして、論理和された音声検出信号をパケット処理部２３１のＲＴＰパケット送信指示部２３１３へ入力する。これにより、上に述べた加算器２２１１によって作成された上り音声信号がＲＴＰパケット作成部２３１１からネットワークインタフェース２４に出力される。

加算器２２１４は、ＶＯＸ検出部２１２３，パケット検出部２１３３，ＶＯＸ検出部２１４３およびＲＴＰパケット受信検出部２３１４，２３２４，２３３４，２３４４から入力される音声検出信号を論理和する。そして、論理和された音声検出信号を信号処理部２１１のＰＴＴ処理部２１１４へ入力する。これにより、上に述べた加算器２２１２によって作成された下り音声信号がＲＴＰパケット作成部２３１１から無線機インタフェース２０１を介して中継用トランシーバ３１に入力され、ユーザ用トランシーバ４１に送信される。

以上のミキシング部２２の処理により、ミキシング対象の全ての系統の上り，下り音声音声が加算合成されて各系統のトランシーバ４に送信されるため、機種の相違を超えた複数台の相互通信が可能になる。

なお、中継装置２において、ミキシング機能をオンすると、全ての通信系統がミキシング対象となるようにしてもよいが、どの通信系統をミキシング対象とするかをユーザが選択できるようにしてもよい。

ここで、図２において、信号処理部２１、ミキシング部２２には制御部２５が接続されている。制御部２５には、記憶部２６、表示部２７、操作部２８が接続されている。記憶部２６には、ミキシング機能がオンされたとき、複数の信号処理系統のうち相互にミキシングを行う信号処理系統（ミキシンググループ）の選択情報が記憶されている。ユーザは、表示部２７の表示に基づき、操作部２８を操作してミキシンググループの設定をすることができる。

ミキシンググループ設定モード時には、表示部２７に図５に示すような設定画面が表示され、ユーザは操作部２８を操作してラジオボタンをオン／オフすることにより、各通信系統が所属するミキシンググループを選択することができる。そして、この設定内容が記憶部２６に記憶される。運用モードにおいて、ユーザは、ミキシング機能をオンするとともに、ミキシンググループを選択してミキシング機能を動作させる。

またさらに、トランシーバ４（４１，４２，４３）から、ＤＴＭＦ信号や５トーン信号などのトーン信号を入力し、このトーン信号によって、ミキシング機能のオン／オフ、ミキシンググループの選択、または、ミキシンググループの設定を行えるようにしてもよい。

また、図６（Ａ）に示すように、上記構成の通信システム１０をネットワーク１を介して複数相互に接続することにより、通信システム１０の所謂タコ足接続やディジーチェーン接続が可能になり、通信エリアを超えた広範囲の相互通信も可能になる。

また、図６（Ｂ）に示すように、ネットワーク１上に無線アクセスポイント６を配置して、ＲＴＰパケットの送受信を可能にした多機能携帯電話（スマートフォン）７がネットワーク１にアクセスできるようにし、中継装置２のいずれかの通信系統の通信相手をこの多機能携帯電話機７に設定することにより、多機能携帯電話機７を相互通信のグループに入れることができ、多機能携帯電話機７を所謂インカムとして使用することも可能になる。

上記実施形態では、信号処理部２１およびパケット処理部２４が、音声信号を出力するとき並行して音声検出信号も出力するようにしているが、音声信号を出力する側が音声検出信号を出力するのではなく、音声信号を入力する側が入力される信号レベルを見てＶＯＸ処理（ＰＴＴ信号の発生）をするようにしてもよい。

１ ネットワーク
２ 中継装置
３（３１，３２，３３） 中継用トランシーバ
４（４１，４２，４３） ユーザ用トランシーバ（子機）
６ 無線アクセスポイント
７ 多機能携帯電話機（スマートフォン）
２０ 無線機インタフェース
２１ 信号処理部
２２ ミキシング部
２３ パケット処理部
２４ ネットワークインタフェース
２５ 制御部
２６ 記憶部
２７ 表示部
２８ 操作部

Claims (7)

1. 中継用無線機が接続され、該中継用無線機を介して、該中継用無線機と通信する子機から音声信号を受信する無線機インタフェースと、
   該無線機インタフェースに接続された信号処理部と、
   データ通信網であるネットワークに接続され、該ネットワークに接続されている他のネットワーク機器との間でパケットの送受信を行うネットワークインタフェースと、
   該ネットワークインタフェースに接続されたパケット処理部と、
   を備え、
   前記信号処理部は、前記無線機インタフェースから入力された音声信号を上り音声信号として前記パケット処理部に向けて出力するとともに、前記パケット処理部から入力された下り音声信号を前記無線機インタフェースに出力し、
   前記パケット処理部は、前記ネットワークインタフェースから入力されたパケットから音声信号を読み出し、この音声信号を下り音声信号として前記信号処理部に向けて出力するとともに、前記信号処理部から入力された上り音声信号でパケットを作成して前記ネットワークインタフェースに出力する
   中継装置であって、
   前記無線機インタフェース、前記信号処理部、および、前記パケット処理部を含む通信系統を複数備え、
   各通信系統に、前記上り音声信号に、他の通信系統の上り音声信号および下り音声信号を加算合成して前記パケット処理部に入力するとともに、前記下り音声信号に、前記他の通信系統の上り音声信号および下り音声信号を加算合成して前記信号処理部に入力するミキシング部を備えた中継装置。
2. 前記信号処理部は、上り音声信号の出力と並行して、上り音声検出信号を前記パケット処理部に向けて出力し、
   前記パケット処理部は、下り音声信号の出力と並行して、下り音声検出信号を前記信号処理部に向けて出力し、
   前記ミキシング部は、前記上り音声検出信号に、他の通信系統の上り音声検出信号および下り音声検出信号を論理和した信号を前記パケット処理部に入力するとともに、前記下り音声検出信号に、他の通信系統の上り音声検出信号および下り音声検出信号を論理和した信号を入力する
   請求項１に記載の中継装置。
3. 前記複数の通信系統の無線機インタフェースのうち一部に、複数種類のそれぞれ異なる通信方式の中継用無線機が接続される請求項１または請求項２に記載の中継装置。
4. 前記ミキシング部を用いて相互に前記音声信号の加算合成または前記音声検出信号の論理和を行わせるか否かの選択、または、前記複数の通信系統のうち前記ミキシング部を用いて相互に前記音声信号の加算合成または前記音声検出信号の論理和を行う通信系統の選択、を行う選択部を、さらに備えた請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の中継装置。
5. 前記選択部は、前記無線機インタフェースを介して入力される前記子機からの信号によって前記選択を行う請求項４に記載の中継装置。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の中継装置と、
   前記複数の通信系統に接続された複数の中継用無線機と、
   それぞれ前記複数の中継用無線機のいずれかと通信する複数の子機と、
   を有し、
   前記複数の子機のうち何れかの子機によって送信された音声信号が、前記中継装置を経由して、前記何れかの子機を除く前記複数の子機に伝達される通信システム。
7. 請求項６に記載の通信システムを複数設け、各通信システムの中継装置をネットワークに接続し、各中継装置が、前記ネットワークインタフェースを介して、前記パケットの送受信を行う通信システム。

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