JP2018207236A - 同報通信システム、情報提供装置および信号送信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 過変調や信号対雑音比の劣化を防止し、信頼性を高めた同報通信システムを提供すること。【解決手段】 同報通信システムは、エリア向けコンテンツを放送する放送装置と情報提供装置とを具備する。放送装置は、プリエンファシス回路と放送部とを備える。プリエンファシス回路は、放送用の音声コンテンツを含むベースバンド信号の既定の帯域を強調する。放送部は、帯域を強調されたベースバンド信号を放送波に載せて放送する。情報提供装置は、信号生成部、帯域制限回路、送出部を備える。信号生成部は、放送波を受信したラジオ受信機のモードを選択的に切り替えるための制御信号を生成する。帯域制限回路は、制御信号の既定の帯域に対応する帯域をドロップさせる。送出部は、帯域をドロップされた制御信号とエリア向けの同報メッセージとを、放送装置へ順次送出する。【選択図】 図３

Description

本発明の実施形態は、例えばＦＭ（Frequency Modulation）放送波を介して防災情報を放送する技術に関する。

同報通信システムは、特定の地域に防災情報を放送するために用いることができる。例えば自治体により整備される防災行政同報通信システムでは、６０ＭＨｚ帯の専用波で防災行政情報が放送される。放送された情報は、屋外受信機や、戸別受信機（居宅内に設置される）で受信される。

これと類似するシステムに、コミュニティＦＭ局と連携するシステムがある。つまり、コミュニティＦＭ局の放送波を借用し、非常時に放送エリア内に防災行政情報を放送するシステムがある。この種のシステムでは、防災ラジオが、防災行政同報通信システムの戸別受信機に相当する。

特許第５７９４７００号明細書

防災ラジオは、平常時には普通のラジオとして使えるが、非常時には防災行政情報を受信するモードに自動的に切り替わる。つまりコミュニティＦＭ局以外の局を聴取しているときに防災行政情報が放送されると、防災ラジオはコミュニティＦＭ局に自動で同調する。電源オフであっても同様に、防災行政情報が放送されると自動で起動して、コミュニティＦＭ局の放送波を受信する状態に切り替わる。指定されたエリアの防災ラジオだけにこのような挙動をさせるために、選択呼出し機能が設けられている。

選択呼出し機能は、音声信号としての防災行政情報の前後に、起動信号および終了信号を付加して実現される。しかしこれらの信号は、ＦＭ放送で通常用いられるプリエンファシス回路による悪影響を受けやすい。つまりディジタル変調された起動信号あるいは終了信号は、その周波数成分がＦＭ波のベースバンド帯域の低域から高域（１５ＫＨｚ程度）にまで一様に分布しているので、音声信号と比較してプリエンファシスの影響を強く受け、過変調を生じてしまう。

これを避けるため起動信号、終了信号のレベルを下げると、信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）が劣化する。いずれにしても、起動信号や終了信号を正常に受信できなくなり、防災ラジオとしての機能に支障をきたすことから解決策が要望されている。

目的は、過変調や信号対雑音比の劣化を防止し、信頼性を高めた同報通信システム、情報提供装置および信号送信方法を提供することにある。

実施形態によれば、同報通信システムは、エリア向けコンテンツを放送するラジオ放送装置と、エリア向けの同報メッセージをラジオ放送装置から放送する情報提供装置とを具備する。ラジオ放送装置は、プリエンファシス回路と、放送部とを備える。プリエンファシス回路は、放送用の音声コンテンツを含むベースバンド信号の既定の帯域を強調する。放送部は、帯域を強調されたベースバンド信号を放送波に載せて放送する。情報提供装置は、信号生成部と、帯域制限回路と、送出部とを備える。信号生成部は、放送波を受信したラジオ受信機のモードを選択的に切り替えるための制御信号を生成する。帯域制限回路は、制御信号の既定の帯域に対応する帯域をドロップさせる。送出部は、帯域をドロップされた制御信号と同報メッセージとを順次送出する送出部とを備える。

実施形態に係る同報通信システムの一例を示すシステム図。 防災ラジオの一例を示す機能ブロック図。 防災行政情報送出設備１と、放送設備５の一例を示す機能ブロック図。 防災行政情報（音声信号）、起動信号、終了信号の送出順序を示す図。 狭帯域変調部１２による帯域制限を示す図。 ＦＭ放送局の送信段におけるプリエンファシス特性の一例を示す図。

図１は、実施形態に係る同報通信システムの一例を示すシステム図である。図１に示されるシステムは、放送局５０を中核として形成される。放送局５０は、例えばコミュニティＦＭ局であり、対象とする地域（以下、エリアと称する）向けのコンテンツを放送する。エリアは、例えば市町村などの地方自治体に代表されるが、沿岸地域、山間部などの局所的地域であっても良い。

放送局５０は放送設備５を備え、この放送設備５は、ネットワーク２０を介して庁舎１０に接続される。庁舎１０は、例えば市役所などであり、対象とする地域（以下、エリアと称する）に係わる防災情報を統括する。庁舎１０は、放送局５０とは地理的に離れた場所にあっても良い。ネットワーク２０は、有線に限らず、無線ネットワークであっても良い。

放送局５０は、平常時においては放送プログラムに沿った放送コンテンツを放送する。放送波は他のＦＭ局と混信しない帯域で、放送設備５のアンテナ７０からローカルのエリア内に向けて放送され、屋外受信装置６０、あるいは家庭３０の防災ラジオ４０で受信される。防災ラジオ４０は、平常時においてはコミュニティＦＭを含む任意のラジオ局を聴取できるし、スイッチをオフにしておけば無音になる。つまり防災ラジオ４０は、平常時においては普通のラジオと同じである。この平常時のモードを通常モードと称することにする。

一方、例えば地震や災害が発生したり、Ｊ−ＡＬＥＲＴなどの警報が生じると、庁舎１０は、防災行政情報をネットワーク２０経由で放送局５０に送り込む。この防災行政情報の前後には起動信号、終了信号がセットされている。この起動信号を受信すると、防災ラジオ４０は防災行政情報受信モードに切り替わり、コミュニティＦＭ放送を通じて防災行政情報を受信する。

図２は、防災ラジオ４０の一例を示す機能ブロック図である。図２において、アンテナ４１に到来した放送波は分配部４２で２系統に分けられ、一方がラジオ受信回路（メイン）４５に、他方がラジオ受信回路（サブ）４６に導かれる。

ラジオ受信回路（メイン）４５は、コミュニティＦＭ放送に割り当てられた帯域を、固定的に受信復調する。つまり、ラジオ受信回路（メイン）４５は、防災ラジオ４０の電源のオン／オフによらず常時、コミュニティＦＭ放送からの音声信号を出力している。

ラジオ受信回路（サブ）４６は、ＦＭ放送に割り当てられた帯域（例えば７６ＭＨｚ〜９０ＭＨｚ）から任意のチャンネル選曲することができる。つまりラジオ受信回路（サブ）４６からは、ユーザにより選局されたチャンネルの音声信号が出力される。ユーザは操作部４１０（操作パネルなど）から選局できるようになっており、指定されたチャンネルは、制御部４３からラジオ受信回路（サブ）４６に通知される。

ラジオ受信回路４５、４６からの音声信号は、切替部４４を介してスピーカ４７に入力され、いずれかの系統からの音声が拡声出力される。通常モードでは、切替部４４において、ラジオ受信回路（サブ）４６からの音声信号が選択される。これにより防災ラジオ４０は普通のラジオとして機能し、ユーザの任意のチャンネルのＦＭ放送の音声がスピーカ４７から出力される。

ところで、通常モードにおいても、ラジオ受信回路（メイン）４５からの音声信号は復調部４９に入力されている。復調部４９は、音声信号に含まれる制御信号を復調し、再生されたパターンを制御部４３に通知する。制御部４３は、復調部４９から通知されたパターンが、予め定められた起動信号のパターン、または終了信号のパターンに該当するか否かを監視する。

起動信号のパターンが検知されない状態では、制御部４３は、ラジオ受信回路（サブ）４６からの音声信号をスピーカ４７に接続する。一方、起動信号のパターンを検知すると、制御部４３は、切替信号により切替部４４を制御し、ラジオ受信回路（メイン）４５からの音声信号をスピーカ４７に接続する。このとき、電源がオフ（スリープ状態）であれば、制御部４３は電源部４８を強制的にオンして防災ラジオ４０を起動させる。このような構成により、コミュニティＦＭ放送からの防災行政情報が、スピーカ４７から出力される。

図３は、防災行政情報送出設備1と、放送設備５の一例を示す機能ブロック図である。防災行政情報送出設備１は庁舎１０に設置され、コミュニティＦＭの音源の一つとして、ネットワーク２０経由で放送設備５に接続される。

情報提供装置の一例としての防災行政情報送出設備１は、信号生成回路１１、狭帯域変調部１２、信号切替部１３、マイク１５および増幅器（アンプ）１６を備える。非常時において、庁舎１０の防災放送担当者は、マイク１５に向かって音声で防災行政情報を入力する。この防災行政情報は増幅器１６を介して信号切替部１３に入力される。

信号生成回路１１は、防災ラジオ４０のモードを選択的に切り替えるための制御信号（起動信号、終了信号）を生成する。狭帯域変調部１２は、生成された制御信号をディジタル変調し、高域をドロップさせた制御信号を生成して信号切替部１３に入力する。特に、狭帯域変調部１２は、ＦＭ変調におけるプリエンファシス帯域に相当する帯域をドロップさせる。

信号切替部１３は、高域をドロップされた制御信号と、音声による防災行政情報（同報メッセージ）とを順次送出する。すなわち、信号切替部１３は、起動信号を送出した後、増幅器１６側に切替えて防災行政情報を送出し、それが終了すると再度、終了信号を送出するために狭帯域変調部１２側に切り替える。

図４は、防災行政情報（音声信号）、起動信号、終了信号の送出順序を示す図である。図示するように、非常時においては、起動信号、防災行政情報、終了信号の順でコミュニティＦＭ局から放送される。防災ラジオ４０は、この起動信号により防災行政情報が送出されることを検出する。さらに、防災行政情報が自局宛てであるか否かを、起動信号に含まれる選択呼出し情報により判断し、防災行政情報をスピーカから流すかどうかを決定する。

図３に戻って説明を続ける。図３において、ラジオ放送装置の一例としての放送設備５は、スイッチャ５１、プリエンファシス回路５２、発信器５３、アップコンバータ（Ｕ／Ｃ）５４、送信増幅器（ＡＭＰ）５５およびアンテナ５６を備える。

スイッチャ５１は例えばスタジオ内の操作卓から制御され、複数の音源ソースを切り替える。特に、非常時においては庁舎１０からの制御により、ネットワーク２０からの防災行政情報を取得すべく切り替えられる。

プリエンファシス回路５２は、複数の音源から選択された信号をエンファシスし、これをベースバンド信号として発信器５３に与える。発信器５３は、プリエンファシス特性を与えられたベースバンド信号を、ＦＭ変調する。これにより得られた変調信号はアップコンバータ５４で周波数変換され、送信増幅器５５で送信レベルにまで増幅されてアンテナ５６から放送される。そして、アンテナ５６からの放送波が、防災ラジオ４０で受信される。

プリエンファシス回路５２の後段の、発信器５３、アップコンバータ５４、送信増幅器５５、アンテナ５６は、帯域を強調されたベースバンド信号を放送波に載せて放送する放送部の一例である。

図５は、防災行政情報送出設備１（図３）の狭帯域変調部１２による帯域制限を示す図である。図５（ａ）に示されるように、ＦＭ放送においては、０〜１５ｋＨｚ程度の帯域にわたる音声信号を送出することができる。帯域制限をされない状態の制御信号の周波数成分は、０〜１５ｋＨｚの帯域に対してフラットに分布している。

ＦＭ変調は、搬送波周波数をベースバンド信号で変調することで実現される。しかし、一般にＦＭ変調は、ベースバンド信号に対して周波数特性を持つ。すなわち、ベースバンド信号の高域成分の変調度が低下するため、特に高域側で信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）が劣化する。そこでプリエンファシス回路を設け、ベースバンド信号の高域側を強調してから変調する方法がとられる。

日本におけるＦＭ放送局では、このエンファシス特性の時定数が５０μＳと規定されている。図６はそのエンファシス特性を示す図であり、１０ｋＨｚの信号に対して１０ｄＢ程度の強調（エンファシス）がかかっていることが分かる。一般のＦＭ放送におけるベースバンド信号は音声または音楽であり、これらの信号の周波数成分は高域がなだらかに減衰している。よってプリエンファシス回路５２を通しても高域側が大きく強調されることはなく、弊害は起こりにくい。

しかしながら、先に説明したように、制御信号の周波数成分は０〜１５ｋＨｚの帯域にフラットに分布しているので、高域成分がプリエンファシス回路５２で強調され、過変調を引き起こしてしまう。

そこで実施形態では、狭帯域変調部１２により、起動信号、終了信号の帯域を例えば図５（ｂ）に示されるように制限し、変調波を低域側に配置するようにした。これにより、プリエンファシス回路５２の影響で制御信号が過変調されることを防止できる。しかも、全体の信号レベルを下げる必要もない。従って、制御信号のＳ／Ｎが劣化することを防止でき、防災ラジオ４０の起動／終了に係わる信頼性を高めることができる。

制御信号のＳ／Ｎが劣化すると、放送局から比較的離れた場所にある防災ラジオ４０では、ただでさえ劣化した状態での聴取を余儀なくされるところ、起動信号、終了信号の受信状態がさらに劣化することになる。よって起動信号、終了信号を正しく復調できなくなり、防災ラジオ４０の起動・終了に失敗する確率が高まってしまう。

これに対し実施形態によれば、起動信号、終了信号がプリエンファシス回路５２により過変調されることを防止でき、しかも、起動信号、終了信号の信号レベルを下げる必要もない。このようなことから実施形態によれば、過変調や信号対雑音比の劣化を防止することができ、信頼性を高めた同報通信システム、情報提供装置および信号送信方法を提供することが可能となる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば実施形態では起動信号と終了信号との双方の帯域を制限してプリエンファシスの影響を軽減するようにした。これに代えて、起動信号の帯域だけを制限しても良い。このようにすれば、少なくとも起動信号の受信性能が劣化することを防げるので、選択呼出し機能の信頼性を損なうことはない。

本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は例として提示するものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…防災行政情報送出設備、５…放送設備、１０…庁舎、１１…信号生成回路、１２…狭帯域変調部、１３…信号切替部、１５…マイク、１６…増幅器、２０…ネットワーク、３０…家庭、４０…防災ラジオ、４１…アンテナ、４２…分配部、４３…制御部、４４…切替部、４５…ラジオ受信回路（メイン）、４６…ラジオ受信回路（サブ）、４７…スピーカ、４８…電源部、４９…復調部、４１０…操作部、５０…放送局、５１…スイッチャ、５２…プリエンファシス回路、５３…発信器、５４…アップコンバータ、５５…送信増幅器、５６…アンテナ、６０…屋外受信装置、７０…アンテナ。

Claims (10)

1. エリア向けコンテンツを放送するラジオ放送装置と、
   前記エリア向けの同報メッセージを前記ラジオ放送装置から放送する情報提供装置とを具備し、
   前記ラジオ放送装置は、
   放送用の音声コンテンツを含むベースバンド信号の既定の帯域を強調するプリエンファシス回路と、
   前記帯域を強調されたベースバンド信号を放送波に載せて放送する放送部とを備え、
   前記情報提供装置は、
   前記放送波を受信したラジオ受信機のモードを選択的に切り替えるための制御信号を生成する信号生成部と、
   前記制御信号の前記既定の帯域に対応する帯域をドロップさせる帯域制限回路と、
   前記帯域をドロップされた制御信号と前記同報メッセージとを順次送出する送出部とを備える、同報通信システム。
2. 前記帯域制限回路は、前記制御信号をディジタル変調して前記帯域をドロップされた制御信号を生成する狭帯域変調部を含む、請求項１に記載の同報通信システム。
3. 前記放送部は、搬送波を前記ベースバンド信号でＦＭ（Frequency Modulation）変調して前記放送波を生成する、請求項１に記載の同報通信システム。
4. 前記同報メッセージは、前記エリア向けの防災行政情報を含む、請求項１に記載の同報通信システム。
5. エリア向けコンテンツを放送するラジオ放送装置から、前記エリア向けの同報メッセージを放送する情報提供装置であって、
   前記ラジオ放送装置からの放送波を受信したラジオ受信機のモードを選択的に切り替えるための制御信号を生成する信号生成部と、
   前記制御信号の、前記ラジオ放送装置に備えられたプリエンファシス回路の強調帯域に対応する帯域をドロップさせる帯域制限回路と、
   前記帯域をドロップされた制御信号と前記同報メッセージとを順次送出する送出部とを備える、情報提供装置。
6. 前記同報メッセージは、前記エリア向けの防災行政情報を含む、請求項５に記載の情報提供装置。
7. エリア向けコンテンツを放送するラジオ放送装置と、前記エリア向けの同報メッセージを前記ラジオ放送装置から放送する情報提供装置とを具備する同報通信システムに適用可能な信号送出方法であって、
   前記ラジオ放送装置は、
   放送用の音声コンテンツを含むベースバンド信号の既定の帯域をプリエンファシス回路により強調し、
   前記帯域を強調されたベースバンド信号を放送部により放送波に載せて放送し、
   前記情報提供装置は、
   前記放送波を受信したラジオ受信機のモードを選択的に切り替えるための制御信号を信号生成部により生成し、
   前記制御信号の前記既定の帯域に対応する帯域を帯域制限回路によりドロップさせ、
   前記帯域をドロップされた制御信号と前記同報メッセージとを送出部により順次送出する、信号送出方法。
8. 前記帯域制限回路は、前記制御信号をディジタル変調して前記帯域をドロップされた制御信号を生成する、請求項７に記載の信号送出方法。
9. 前記放送部は、搬送波を前記ベースバンド信号でＦＭ（Frequency Modulation）変調して前記放送波を生成する、請求項７に記載の信号送出方法。
10. 前記同報メッセージは、前記エリア向けの防災行政情報を含む、請求項７に記載の信号送出方法。