JP2014179828A - 伝送路適応装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、伝送路の伝送品質の著しい劣化に柔軟に適応して所望の伝送情報の伝送を支援する伝送路適応装置に関し、基本的な構成や方式が大幅に変更されることなく、広範かつ多様な環境や状況において所望の情報を確度高く安定に伝達でき、あるいは伝送可能な最大距離を極限まで拡大できることを目的とする。
【解決手段】伝送情報を蓄積する蓄積手段と、通常時に前記伝送情報に施される多値変調より多値数が少なく、かつ前記多値変調に適した復調方式の適用が可能な特異な多値変調を前記蓄積手段に蓄積された伝送情報に施し、変調波を生成する代替変調手段とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、伝送路の伝送品質の著しい劣化に柔軟に適応して所望の伝送情報の伝送を支援する伝送路適応装置に関する。

警察、消防、放送、電力等の業務に供されるＶＨＦ帯やＵＨＦ帯の業務用無線機は、例えば、地形、地理的条件、地物の分布が急峻な山岳地帯や渓谷だけではなく、構造が複雑である多様な規模の構造物、建造物、抗の内部で用いられる場合がある。

なお、本発明に関連性がある先行技術には、後述する特許文献１ないし特許文献５がある。
(1) 「送信する情報のレートに応じて、少なくとも最大情報レートの２倍のレートである異なる長さの直交符号の組の中から１つを選択し、送信信号に乗積する」ことによっり、「可変レート伝送を実現する」点に特徴がある可変レート送信方法…特許文献１

(2) 「受信側は、受信したデータ量に基づいて伝送路のビットレートを求めて、目標ビットレートとして送信側にフイードバックし、送信側は、該フイードバックされた目標ビットレートを基に画像符号化制御を行う」ことにより、「伝送速度が変動する伝送路においても安定した動画像・音声通信を可能にする」点に特徴がある動画像圧縮符号化伝送品質制御方法…特許文献２

(3) 「（ａ）ＣＤＭＡの通信で使用される回線の品質を示す回線品質情報を求めるステップと、（ｂ）前記回線品質情報に基づいて、レートマッチング属性値を設定するステップと、（ｃ）特定トランスポートチャネルを含む複数のトランスポートチャネルのそれぞれのデータに対して、前記レートマッチング属性値を用いてレートマッチングするステップとを備え、 前記（ｂ）は、前記回線の品質が低いときには、前記（ｃ）で行われる前記レートマッチングにおいて、前記特定トランスポートチャネルの伝送品質が向上するように前記レートマッチング属性値を設定する」ことにより、０「制御チャネル等の特定チャネルの伝送品質を向上させることのできる」点に特徴があるＣＤＭＡにおけるレートマッチング方法…特許文献３

(4) 「複数の復調部を持ち、ディジタル変調信号と、記憶・選択・制御部の出力する１つもしくは複数の異なる復調パラメータを入力とする前記複数の復調部の中の第１の復調部と、前記ディジタル変調信号と、前記記憶・選択・制御部の出力する１つもしくは複数の異なる復調パラメータを入力とする前記複数の復調部の中の第２の復調部と、前記第２の復調部が出力する１つもしくは複数の異なる伝送品質評価値を入力とし、前記記憶・選択・制御部から出力する前記第２の復調部への前記１つもしくは複数の異なる復調パラメータと伝送品質評価値とを対として記憶し、記憶した前記１つもしくは複数の異なる復調パラメータの中から伝送品質評価値が最も良くなる復調パラメータを選択し、前記第１の復調部へ与える前記記憶・選択・制御部とを備え、動的に前記第１の復調部の復調パラメータを最適にする」ことにより、「ディジタル復調における事前に想定されていない伝送路において、復調特性が劣化しない」点に特徴がある復調装置…特許文献４

(5) 「第１の無線装置と第２の無線装置との間で、ビデオデータ及び／又はオーディオデータの無線伝送を行う無線伝送システムにおいて、前記第１の無線装置として、ビデオデータ及び／又はオーディオデータの入力又は受信を行う入力部と、前記入力部に入力したビデオデータ及び／又はオーディオデータを第１の符号化方式で符号化する第１の符号化部と、前記入力部に入力したビデオデータ及び／又はオーディオデータを前記第１の符号化方式とは異なる第２の符号化方式で符号化する第２の符号化部と、前記第１又は第２の符号化部で符号化されたデータを無線送信する送信部と、前記送信部で送信させるビデオデータ及び／又はオーディオデータの符号化方式を、第２の無線装置からの伝送品質の判定情報に従って選定する制御部とを備え、前記第２の無線装置として、無線送信されたビデオデータ及び／又はオーディオデータを受信する受信部と、前記受信部が受信したビデオデータ及び／又はオーディオデータを前記第１の符号化方式に対応した復号化を行う第１の復号化部と、前記受信部が受信したビデオデータ及び／又はオーディオデータを前記第２の符号化方式に対応した復号化を行う第２の復号化部と、前記第１又は第２の復号化部のいずれか一方で復号化されたビデオデータ及び／又はオーディオデータを処理する処理部と、前記無線伝送の品質を判定して、その判定した伝送品質を前記第１の無線装置に伝える伝送品質判定部とを備える」ことにより、「無線伝送状態に応じて、適切なＡＶデータの伝送処理ができる」点に特徴がある無線伝送システム…特許文献５

ＷＯ９８／５２３０７号公報 特開２００３−１１６１３３号公報 特開２００３−２５９４４１号公報 特開２００４−２６６７５１号公報 特開２００７−４９２４２号公報

ところで、上述した従来の業務用無線機では、送信端から受信端に至る無線信号の伝搬損失が広範に変動する大きいために本来的な業務が妨げられ、あるいは支障が生じる可能性があった。
しかし、このような業務は、行政やインフラ等にかかわる重要な職務であるために、より広範な地域や環境下における業務に安定に適用できることが強く要望されている。

本発明は、基本的な構成や方式が大幅に変更されることなく、広範かつ多様な環境や状況において所望の情報を確度高く安定に伝達でき、あるいは伝送可能な最大距離を極限まで拡大できる伝送路適応装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明では、蓄積手段は、伝送情報を蓄積する。代替変調手段は、通常時に前記伝送情報に施される多値変調より多値数が少なく、かつ前記多値変調に適した復調方式の適用が可能な特異な多値変調を前記蓄積手段に蓄積された伝送情報に施し、変調波を生成する。

すなわち、多値数が通常時より少ないために伝送速度が低くなっても、受信端における復調方式が変更されることなく、本来的な伝送方式との互換性が担保されつつ伝送情報の伝送が実現される。

請求項２に記載の発明では、蓄積手段は、伝送情報を蓄積する。代替変調手段は、通常時における冗長度より高い冗長度による冗長化を前記蓄積手段に蓄積された伝送情報に施し、前記伝送情報の伝送に供される変調波を生成する。

すなわち、通常時に比べて冗長度が高いために無線伝搬路が劣化しても、本来的な伝送方式との互換性が担保されつつ伝送情報の伝送が実現される。

請求項３に記載の発明では、蓄積手段は、伝送情報を蓄積する。代替変調手段は、通常時における符号化率より低い符号化率による伝送路符号化を前記蓄積手段に蓄積された伝送情報に施し、前記伝送情報の伝送に供される変調波を生成する。

すなわち、通常時に比べて符号化率が低いために無線伝搬路が劣化しても、本来的な伝送方式との互換性が担保されつつ伝送情報の伝送が実現可能となる。

請求項４に記載の発明では、復調手段は、受信波を復調し、前記受信波のシンボルが示す伝送情報を得る。再生手段は、前記伝送情報に含まれる冗長分を前記シンボル単位で排除可能なシンボルレートで前記伝送情報を再生する。
すなわち、通常時により多値数が異なっても復調方式を共用可能な変調方式が送信端で適用され、伝送速度が低くなった場合であっても、本来的な伝送方式との互換性が損なわれることなく、伝送情報が確度高く得られる。

請求項５に記載の発明では、復調手段は、通常時より高い冗長度で冗長化された伝送情報で変調された受信波を復調し、前記伝送情報を得る。再生手段は、前記冗長度が前記通常時より高いために前記伝送情報に含まれる冗長分を排除して前記伝送情報を再生する。

すなわち、送信端で通常時より高い冗長度による冗長化が伝送情報に施された場合であっても、本来的な伝送方式との互換性が損なわれることなく、伝送情報が確度高く得られる。

請求項６に記載の発明では、復調手段は、通常時より低い符号化率で伝送路符号化された伝送情報で変調された受信波を復調し、前記伝送情報を得る。再生手段は、前記符号化率が前記通常時より低いために前記伝送情報に含まれる冗長分を排除して前記伝送情報を再生する。

すなわち、送信端で通常時より高い符号化率による伝送路符号化が伝送情報に施された場合であっても、本来的な伝送方式との互換性が損なわれることなく、伝送情報が確度高く得られる。

本発明では、基本的な構成や方式が大幅に変更されることなく、広範な環境や状況において所望の情報が確度高く安定に伝達される。
本発明では、伝送の可能な最大距離が極限まで拡大される。

したがって、本発明が適用された伝送系では、多様な地理的環境、物理的環境に対する柔軟な適応が可能となり、総合的な信頼性の向上に併せて、伝送路の確保ができないことに起因する様々な障害の克服が可能となる。

本発明の一実施形態を示す図である。 本実施形態の動作を説明する図である。 本実施形態における送信機の動作フローチャートである。 本実施形態における送信機の動作フローチャートである。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態を示す図である。
本実施形態は、図１に示すように、地理的に隔たった所定の地点（サイト）に個別に設置（配置）された送信機１０と受信機２０とから構成される。

上記送信機１０は、以下の要素から構成される。
(1) マイクが内蔵された録音部１１
(2) 操作者とのマンマシンインタフェースに供される操作表示部１２
(3) アンテナ１３

(4) 録音部１１の出力に接続された変調入力を有し、かつアンテナ１３の給電点に接続された送信部１４
(5) ＧＰＳ受信部１５

(6) 録音部１１、操作表示部１２、送信部１４およびＧＰＳ受信部１５に個別に接続された入出力ポートを有する制御部１６
また、受信機２０は、以下の要素から構成される。

(1) アンテナ２１
(2) アンテナ２１の給電点に接続された受信部２２
(3) 操作者とのマンマシンインタフェースに供される操作表示部２３
(4) 受信部２２および操作表示部２３に個別に接続された入出力ポートに併せて、後述する音声信号が出力されるアナログポートを有する制御部２４

図２は、本実施形態の動作を説明する図である。
図３は、本実施形態における送信機の動作フローチャートである。
図４は、本実施形態における受信機の動作フローチャートである。
以下、図１ないし図４を参照して本実施形態の動作を説明する。

〔通常時における各部の基本的な連係〕
通常時における送信部１０では、録音部１１は、制御部１６の配下で、既述のマイクを介して入力される音声信号を録音することなく、送信部１４の変調入力に引き渡す。

制御部１６は、操作表示部１２を介して操作者が与える指示に応じて、送信部１４に以下の指令を与える。
(1) ４値ＦＳＫ(Frequency Shift Keying)の変調方式としての採用
(2) 送信部１４が送信すべき期間の指定

送信部１４は、制御部１６の配下で、録音部１１によって引き渡される音声信号で所定の搬送波信号を４値ＦＳＫすることにより送信波を生成し、アンテナ１３を介してその送信波を送信する。

このような送信波は、無線伝送路を介してアンテナ２１に受信波として到来する。
一方、受信機２０では、制御部２４は、操作表示部１２を介して操作者が与える指示に応じて受信部２２の動作を主導的に決定し、その操作表示部１２を介して操作者に受信機２０の状況を適宜通知する。

受信部２２は、制御部２４の配下で上記４値ＦＳＫに適合した復調方式を適用して待機する。さらに、受信部２２は、アンテナ２１に到来した受信波をその復調方式に基づいて復調することにより、シンボル列を生成し、そのシンボル列のシンボルレートを識別する。

制御部２４は、このようなシンボルレートが公称値であることを識別すると、このシンボル列で示される音声信号を生成する。

したがって、通常時には、録音部１１によって引き渡された音声信号は、送信機１０から受信機２０に４値ＦＳＫ変調波として実時間で伝達される。

本発明の特徴は、本実施形態では、後述する「緊急時」における各部の連係の形態にある。
〔緊急時における各部の連係〕
送信部１０では、制御部１６は、操作表示部１２を介して操作者が与える指示（図２(1))に応じて、例えば、以下の要件の何れかが成立する「緊急時」を識別する（図２(2)，図３ステップＳ１）。

(1) 送信機１０（アンテナ１３）と受信機２０（アンテナ２１）との間における送信波の伝搬損失が著しく大きいために、通常時と同様の変調方式（４値ＦＳＫ）では音声通信が困難である（ことが予想される）。

(2) 先行して試行された音声通信が実現されず、あるいは通話品質が不十分であったり安定には確保されなかった。
(3) 通常時において音声通信を反復することにより、駆動電力（バッテリー等によって供給される）の無用な消費が回避されるべき状況である。

(4) 音声によるメッセージの迅速な伝達より、実時間性が損なわれても、そのメッセージの確実な伝達が優先されるべき状況である。

さらに、制御部１６は、このような「緊急時」を識別すると、以下の処理を行う。
(1) 録音部１１および送信部１４にその旨を通知する（図２(3)，図３ステップＳ２）。
(2) ＧＰＳ受信部１５に、送信機１０の測位を指示し、その測位の結果（以下、「位置情報」という。）に併せて、送信機１０に付与されたユニークな識別子ＩＤを送信部１４に引き渡す（図２(4)，図３ステップＳ３）。

送信部１４は、以下の処理を行う。
(1) 緊急時から脱却するまで、既述の４値ＦＳＫに代えて２値ＦＳＫ(Frequency Shift Keying)を変調方式としての採用する（図２(5)）。ここに、上記２値ＦＳＫは、既述の４値ＦＳＫの下でとり得る４通りの周波数変位の内、２通りの周波数変位がそれぞれシンボルとして選択されることによって実現される。

(2) 上記「位置情報」および識別子ＩＤを含む緊急情報を生成し、その緊急情報で記述の搬送波信号を２値ＦＳＫすることにより、緊急通報信号を生成し、アンテナ１３を介してその緊急通報信号を送信する（図２(6)）。

一方、受信機２０では、制御部２４は、上記「緊急時」を識別するまでは、通常時と同様にして、４値ＦＳＫに適応した復調方式の採用を受信部２２に指示する。

受信部２２は、このような復調方式を適用して待機し、アンテナ２１に到来した緊急通報信号をその復調方式に基づいて復調することにより、シンボル列（以下、「緊急シンボル列」という。）を生成し、その緊急シンボル列の冗長分が排除可能である実効的なシンボルレートを識別する（図２(8)）。

制御部２４は、以下の処理を行う。
(1) 上記シンボルレートが公称値であるか否か判別する（図２(9)，図４ステップＳ１）。
(2) その公称値未満である場合には、上記シンボル列の冗長分以外からなるシンボル（以下、「復元シンボル」という。）の列を解析することにより、既述の「位置情報」および識別子ＩＤを抽出する（図２(10)，図４ステップＳ２）。
(3) これらの「位置情報」および識別子ＩＤを操作表示部２３に引き渡す（図２(11)，図４ステップＳ３）ことによって、操作者に通知する。

また、送信機１０では、録音部１１は、制御部１６の配下で、マイクを介して入力された音声信号（例えば、送信機１０の操作者の位置や状況を示す）を録音し、録音された音声をその制御部１６が与える要求に応じて、送信部１４の変調入力に適宜に引き渡す（図２(12)）。なお、このような録音および引き渡しのきっかけは、例えば、操作表示部１２を介して操作者によって行われるプレストークキー等の操作に応じて与えられる。

さらに、送信部１４は、制御部１６の配下で、録音部１１が与える音声信号で既述の搬送波信号を逐次２値ＦＳＫすることにより、送信波を生成し、アンテナ１３を介してこれらの送信波を送信する（図２(13)）。

受信部２２は、復調方式として２値ＦＳＫを適用しつつ待機し、アンテナ２１に到来した受信波をその復調方式に基づいて復調することにより、シンボル列を生成し、そのシンボル列のシンボルレートを識別する（図２(14)）。

制御部２４は、このようなシンボルレートが公称値であるか否か判別し（図２(15)，図４ステップＳ４）、その公称値未満である場合には、上記シンボル列の冗長分以外からなるシンボル（以下、「復元シンボル」という。）の列をＦＩＦＯ(First-In First-Out)方式により蓄積しつつ読み出し、順次音声信号に変換する（図２(16)，図４ステップＳ５）。

すなわち、緊急時には、録音部１１に内蔵されたマイクによって生成された音声信号は、その録音部１１に蓄積されつつ低速の２値ＦＳＫ変調波として受信部２０に引き渡され、かつ受信部２２と制御部２４との連係の下で、ＦＩＦＯ方式により順次復元される。

このように本実施形態では、緊急時には、通常時と互換性があるが伝送速度が半分である変調方式により無線伝送路が形成されるが、その無線伝送路を介して伝達されるべき音声信号は、録音されつつ通常時より低速で送信機１０から受信機２０に順次引き渡される。

したがって、構成が大幅に変更されたり複雑化することなく、緊急時における音声信号の伝達が実時間ではなくても確度高く安定に実現される。

また、本実施形態によれば、多様な地理的環境、物理的環境に柔軟に適応可能となり、総合的な信頼性の向上に併せて、伝送路の確保ができないことに起因する様々な障害の克服が可能となる

なお、本実施形態では、４値ＦＳＫに適応した復調方式で復調が可能な２値ＦＳＫが緊急時に適用されることによって、受信機２０において受信されるシンボル列が間接的に冗長化されている。

しかし、このような冗長化は、送信機１０と受信機２０との連係が何らかの形態で実現されるならば、例えば、以下に列記するように、如何なる方法で行われてもよい。
(1) 緊急時には、送信機１０は、既述の音声信号を示すディジタル情報の伝送路符号化（誤り訂正符号化）の符号化率を低く設定し、受信機２０は、このような符号化率を適用して伝送路復号化（誤り訂正復号化）を行う。

(2) 緊急時には、送信機１０は、既述の音声信号を予め決められた規定の下で連送し、受信機２０は、このようにして連送された音声信号を活用することにより、一本化された音声信号を復元する。なお、連送の回数や打ち止めについては、送信機１０と受信機２０との連係（操作者が与える指示に基づくものを含む。）の下でどのように設定されてもよい。また、一本化された音声信号については、最良の伝送品質または最小のビット誤り率で受信された１つの音声信号が選択されてもよいが、連送された音声信号の全ての尤度情報に基づく積分によって得られてもよい。

また、本実施形態では、受信機２０に対する既述の緊急情報の通知は、通常時における変調方式４値ＦＳＫの復調方式による復調が可能な２値ＦＳＫに基づいて行われている。
しかし、このような緊急情報の通知は、如何なる通信路、通信方式、伝送方式、変調方式に基づいて行われてよい。

さらに、このような緊急情報には、送信機１０と受信機２０との連係に必要な如何なる情報が盛り込まれてもよい。

また、本実施形態では、緊急時に適用される変調方式は、法令等による制約がない場合には、通常時に適用される変調方式と比べて、シンボルレートに併せて信号点配置が異なり、あるいは本質的に異なる変調方式であってもよい。

さらに、本発明は、既に例示した緊急時に限定されず、実時間性が損なわれても音声信号等の伝送情報の伝達が確実に実現されるべき状態であれば、同様に適用可能である。

また、本発明は、音声信号の伝送に限定されず、如何なる伝送情報の伝送にも同様に適用可能である。
さらに、本発明は、如何なる変調方式や多元接続方式が適用された（無線）伝送系にも適用可能である。

また、本発明は、上述した実施形態に限定されず、本発明の範囲において多様な実施形態の構成が可能であり、構成要素の全てまたは一部に如何なる改良が施されてもよい。

以下、本願に開示された発明の内、「特許請求の範囲」に記載しなかった発明の構成、作用および効果を「特許請求の範囲」、「課題を解決するための手段」および「発明の効果」の欄に準じた様式により列記する。

〔請求項７〕
所定の事象を識別し、伝送路を介して対向する通信装置に前記事象を通知する通知手段と、
請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の伝送路適応装置と、
前記伝送路適応装置によって生成された変調波を前記伝送路に送信する送信手段とを備え、
前記通知手段は、
前記変調波の送信に供される伝送方式と同じ伝送方式で前記事象を通知する
を備えたことを特徴とする送信装置。

請求項７に記載の発明では、通知手段は、所定の事象を識別し、伝送路を介して対向する通信装置に前記事象を通知する。送信手段は、請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の伝送路適応装置によって生成された変調波を前記伝送路に送信する。前記通知手段は、前記変調波の送信に供される伝送方式と同じ伝送方式で前記事象を通知する。

すなわち、所定の事象が識別されたときには、その事象および所望の伝送情報は、伝送速度が低くなっても、本来的な伝送方式との互換性が損なわれることなく、伝送路を介して対向する通信装置に引き渡される。

したがって、本発明によれば、基本的な構成や方式が大幅に変更されることなく、広範な環境や状況において所望の情報が確度高く安定に伝達される。

〔請求項８〕
伝送路を介して与えられる受信波を受信する受信装置であって、
請求項４ないし請求項６の何れか１項に記載の伝送路適応装置と、
前記伝送路適応装置によって再生された伝送情報から所定の事象を識別する識別手段と、
前記所定の事象が識別されないときに前記伝送路適応装置を無効化し、前記事象が識別されたときに前記受信波の受信のために適用される伝送方式の適用を差し控える制御手段と
を備えたことを特徴とする受信装置。

請求項８に記載の発明では、伝送路を介して与えられる受信波を受信する受信装置において、識別手段は、請求項４ないし請求項６の何れか１項に記載の伝送路適応装置によって再生された伝送情報から所定の事象を識別する。制御手段は、前記所定の事象が識別されないときに前記伝送路適応装置を無効化し、前記事象が識別されたときに前記受信波の受信のために通常時に適用される伝送方式の適用を差し控える。

すなわち、受信波の送信端で識別され、かつ伝送路を介して通知された事象は、その伝送路で通常時に適用される伝送方式を切り替えられることなく識別され、しかも、伝送情報を示す受信波もその伝送方式に互換性がある伝送方式に基づいて受信される。

したがって、本発明によれば、基本的な構成や方式が大幅に変更されることなく、広範な環境や状況において所望の情報が確度高く安定に伝達される。

１０ 送信機
１１ 録音部
１２，２３ 操作表示部
１３，２１ アンテナ
１４ 送信部
１５ ＧＰＳ受信部
１６，２４ 制御部
２０ 受信機
２２ 受信部

Claims (6)

1. 伝送情報を蓄積する蓄積手段と、
   通常時に前記伝送情報に施される多値変調より多値数が少なく、かつ前記多値変調に適した復調方式の適用が可能な特異な多値変調を前記蓄積手段に蓄積された伝送情報に施し、変調波を生成する代替変調手段と
   を備えたことを特徴とする伝送路適応装置。
2. 伝送情報を蓄積する蓄積手段と、
   通常時における冗長度より高い冗長度による冗長化を前記蓄積手段に蓄積された伝送情報に施し、前記伝送情報の伝送に供される変調波を生成する代替変調手段と
   を備えたことを特徴とする伝送路適応装置。
3. 伝送情報を蓄積する蓄積手段と、
   通常時における符号化率より高い符号化率による伝送路符号化を前記蓄積手段に蓄積された伝送情報に施し、前記伝送情報の伝送に供される変調波を生成する代替変調手段と
   を備えたことを特徴とする伝送路適応装置。
4. 受信波を復調し、前記受信波のシンボルが示す伝送情報を得る復調手段と、
   前記伝送情報に含まれる冗長分を前記シンボル単位で排除可能なシンボルレートで前記伝送情報を再生する再生手段と
   を備えたことを特徴とする伝送路適応装置。
5. 通常時より高い冗長度で冗長化された伝送情報で変調された受信波を復調し、前記伝送情報を得る復調手段と、
   前記冗長度が前記通常時より高いために前記伝送情報に含まれる冗長分を排除して前記伝送情報を再生する再生手段と
   を備えたことを特徴とする伝送路適応装置。
6. 通常時より低い符号化率で伝送路符号化された伝送情報で変調された受信波を復調し、前記伝送情報を得る復調手段と、
   前記符号化率が前記通常時より低いために前記伝送情報に含まれる冗長分を排除して前記伝送情報を再生する再生手段と
   を備えたことを特徴とする伝送路適応装置。