JP3073043B2 - Same frequency communication method - Google Patents

Same frequency communication method

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JP3073043B2
JP3073043B2 JP03109855A JP10985591A JP3073043B2 JP 3073043 B2 JP3073043 B2 JP 3073043B2 JP 03109855 A JP03109855 A JP 03109855A JP 10985591 A JP10985591 A JP 10985591A JP 3073043 B2 JP3073043 B2 JP 3073043B2
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band
frequency
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Inventor
徹也 力石
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東洋通信機株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、無線通信その他の音声
通信に使用する同一周波数通信方式に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the same frequency communication system used for wireless communication and other voice communication.

【0002】[0002]

【従来の技術】無線通信において1つの回線を用いた場
合には順番に話をする半二重通信だけしか行なうことが
できず、同時に送信を行なう全二重通信を行なうために
は2回線必要であった。
2. Description of the Related Art When one line is used in wireless communication, only half-duplex communication that talks in sequence can be performed, and two lines are required to perform simultaneous full-duplex communication. Met.

【0003】しかし、1回線で同時に送信を行なう技術
もあり、その例を図4に示す。
[0003] However, there is also a technique of transmitting data simultaneously on one line, and an example is shown in FIG.

【0004】即ち、まず帯域幅fc の音声信号をフィル
タリングして帯域幅を1/2すなわちfc /2としてか
ら低帯域を残して高帯域はカットする。これをサンプリ
ングクロック周波数fs でA/D変換してRAMに蓄え
る。そして、このデジタル信号をその後2倍のサンプリ
ングクロック周波数で2fs でD/A変換する。
That is, first, a voice signal having a bandwidth fc is filtered to reduce the bandwidth to 1/2, that is, fc / 2, and then cut a high band while leaving a low band. This is A / D converted at the sampling clock frequency fs and stored in the RAM. Then, the digital signal is D / A-converted at 2 fs at twice the sampling clock frequency.

【0005】この結果、図5に示すように、帯域幅はフ
ィルタリングする前と同じに戻るが、D/A変換の速度
が倍なので話の速度を倍にすることができる。
As a result, as shown in FIG. 5, the bandwidth returns to the same as before the filtering, but the speed of the talk can be doubled because the speed of the D / A conversion is doubled.

【0006】このようにしてから信号をパケットし、交
互に伝送すると、1つの回線でありながら同時に送受信
することが可能となる。
[0006] If packets are signaled and transmitted alternately in this manner, it is possible to transmit and receive simultaneously while using one line.

【0007】しかしながら、この方法ではフィルタリン
グによって下側帯域しか残さず、上側帯域はカットして
いるため明瞭度が落ち、音質が著しく劣化して話者識別
も困難になるという不都合があった。
However, in this method, only the lower band is left by filtering, and the upper band is cut, so that the intelligibility is lowered, the sound quality is remarkably deteriorated, and speaker identification becomes difficult.

【0008】[0008]

【発明の目的】本発明は上記従来の課題に鑑みなされた
もので、その目的は音声をさほど変質させることなく、
双方向からの同時送受信が可能な同一周波数通信方式を
提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and its purpose is to reduce the quality of voice so much.
An object of the present invention is to provide an identical frequency communication system capable of simultaneous transmission and reception from both directions.

【0009】[0009]

【発明の概要】上記目的を達成するため、本発明は、入
力された帯域幅fc のアナログ音声信号をサンプリング
クロック周波数fs によりA/D変換し、このデジタル
信号を高速フーリェ変換(以下FFT)やその応用であ
るフィルタバンク総和法(以下FBS法)を用いて周波
数分析し、この周波数分析により得られたスペクトルに
対して、間引き更にシフト処理を施すことによって帯域
圧縮し、帯域圧縮された信号を、逆FFTやFBS法に
より合成処理して時間領域信号に戻し、この時間領域信
号をRAMに蓄え、A/D変換したときのサンプリング
クロック周波数fs 2倍の周波数2fs でRAM内の信
号をD/A変換し、このアナログ信号を伝送することを
特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, the present invention performs A / D conversion of an input analog audio signal having a bandwidth of fc using a sampling clock frequency fs, and converts this digital signal into a fast Fourier transform (FFT) or the like. A frequency analysis is performed using a filter bank summation method (hereinafter referred to as an FBS method) which is an application thereof, and the spectrum obtained by this frequency analysis is band-compressed by performing thinning-out and further shifting, and the band-compressed signal is obtained. The signal is synthesized by the inverse FFT or the FBS method and returned to the time domain signal. This time domain signal is stored in the RAM, and the signal in the RAM is converted to a D / A signal at a frequency 2fs, which is twice the sampling clock frequency fs at the time of A / D conversion. A conversion is performed, and this analog signal is transmitted.

【0010】なお、前記のFBS法は、“Digital Pr
ocessing of Speech Signals”,PRENTICE−
HALL,pp.250−310 (1979)に記載
されている。
[0010] The above FBS method is based on "Digital Pr".
ocessing of Speech Signals ", PRENTICE-
HALL, pp. 250-310 (1979).

【0011】従って、本発明によれば、D/A変換時に
A/D変換時の2倍のサンプリングクロック周波数でD
/A変換することにより、話す速度が2倍になり、伝送
する時間を1/2にすることができる。そして、音声の
帯域を元々1/2に圧縮しているので、話す速度が2倍
になると音声の帯域は元に戻り、うわずって聴きにくい
音声になることはない。
Therefore, according to the present invention, D / A conversion is performed at a sampling clock frequency that is twice that of A / D conversion.
By performing the / A conversion, the speaking speed is doubled, and the transmission time can be reduced to half. Since the audio band is originally compressed to 元, when the speaking speed is doubled, the audio band returns to its original state, and there is no chance that the audio will be difficult to hear.

【0012】また、これを通信する場合にデジタル信号
としてパケット化して伝送すると、話す速度は2倍にな
っているが音声帯域は従来のままなので、1/2のデー
タ量で伝送することが可能となる。
[0012] In the case of communication, if a packet is transmitted as a digital signal and transmitted, the speaking speed is doubled, but the voice band remains the same, so that it is possible to transmit with a data amount of 1/2. Becomes

【0013】これにより、伝送時間は1/2となり、従
来半二重通信しかできなかった回線でも、交互に送受を
繰り返すことによって全二重通信が可能となる。
As a result, the transmission time is halved and full-duplex communication is made possible by repeating transmission and reception alternately even on a line where only half-duplex communication was conventionally possible.

【0014】[0014]

【実施例】以下、図面に基づき本発明の好適な実施例に
ついて説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0015】本発明において特徴的なことは、従来技術
のように入力アナログ音声信号の下側帯域のみを残し、
上側帯域をカットして全くなくしてしまうことなく、上
側帯域のスペクトルもある程度残して帯域圧縮すること
である。すなわち、A/D変換された音声信号に対し、
FFTやFBS法を用いて周波数分析を行い、得られた
周波数スペクトルを最も適切な方法で間引きやシフト処
理を行うことによって帯域圧縮を行うという点にある。
What is characteristic of the present invention is that, as in the prior art, only the lower band of the input analog audio signal is left,
That is, band compression is performed without cutting off the upper band at all and leaving the spectrum of the upper band to some extent. That is, for the A / D converted audio signal,
The point is that the frequency analysis is performed using the FFT or FBS method, and the obtained frequency spectrum is subjected to decimation or shift processing by the most appropriate method to perform band compression.

【0016】図1は、本発明方式を用いた通信システム
における送信側の構成図を示し、図2は本発明方式を用
いた通信システムにおける受信側の構成図を示し、図3
は本発明方式を用いた通信システムの送信側の作用説明
図である。
FIG. 1 is a block diagram of a transmitting side in a communication system using the method of the present invention. FIG. 2 is a block diagram of a receiving side in a communication system using the method of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory diagram of an operation on a transmission side of a communication system using the method of the present invention.

【0017】図1及び図3において、入力端子10に供
給された帯域幅fc のアナログ音声信号S1 は、LPF
12を通過することによってその高域成分がカットされ
る。このアナログ信号S2 は、サンプリングクロック発
生部14から供給されるサンプリングクロック周波数f
s を用いてA/D変換器16によりデジタル信号S3に
変換される。
1 and 3, an analog audio signal S1 having a bandwidth fc supplied to an input terminal 10 is an LPF.
By passing through 12, the high frequency component is cut. This analog signal S2 has a sampling clock frequency f supplied from the sampling clock generator 14.
The signal is converted into a digital signal S3 by the A / D converter 16 using s.

【0018】次に、このデジタル信号S3 は、周波数ス
ペクトル分析部18においてDSP(Digital Signa
l Processor)等を用いてFFTやFBS法の分析処
理によって周波数スペクトルに分析される。これらのス
ペクトルS4 に対して、スペクトル間引きシフト部20
は、従来方式と異なり、スペクトルを1つおきに選び出
す等の高域のスペクトルも残すという特徴を持った選択
方式を用いてスペクトルの間引きを行い、更に残ったス
ペクトルをfc /2以下の帯域へシフトして帯域を1/
2にする。このように、DSPを用いると、高域のスペ
クトルも残しながら帯域を圧縮することが可能となる。
Next, the digital signal S3 is converted into a DSP (Digital Signal) by the frequency spectrum analyzer 18.
(1) The frequency spectrum is analyzed by an analysis process such as FFT or FBS using a processor or the like. For these spectra S4, the spectrum thinning shift unit 20
Is different from the conventional method in that a spectrum is decimated by using a selection method having a feature that a high-frequency spectrum such as selecting every other spectrum is also retained, and the remaining spectrum is further reduced to a band of fc / 2 or less. Shift the band to 1 /
Make 2 As described above, when the DSP is used, it is possible to compress the band while leaving the spectrum of the high band.

【0019】この帯域圧縮されたスペクトル間引きシフ
ト部20からの信号S5 は、時間領域信号合成部22に
おいて、逆FFTやその応用であるFBS法の合成処理
によって時間領域信号S6 に戻され、更に一時RAM2
4に取り込み、記憶する。このRAM24に記憶した信
号S7 を、D/A変換器26において、クロック発生部
25から供給されるA/D変換時の2倍のクロック周波
数2fs でD/A変換し、このアナログ信号S8 を更に
LPF28を通すことにより出力信号S9 を得る。この
出力信号S9 は、通信機器30を介して送信されてゆ
く。
The band-compressed signal S5 from the spectrum thinning shift unit 20 is returned to a time-domain signal S6 by an inverse FFT or an FBS method, which is an application thereof, in a time-domain signal synthesizing unit 22. RAM2
4 and store it. The signal S7 stored in the RAM 24 is D / A-converted by the D / A converter 26 at a clock frequency 2fs which is twice the A / D conversion supplied from the clock generator 25, and the analog signal S8 is further converted. The output signal S9 is obtained by passing through the LPF 28. This output signal S9 is transmitted via the communication device 30.

【0020】このように、D/A変換時にA/D変換時
の2倍のクロック周波数でD/A変換することにより、
話す速度が2倍になり、伝送する時間を1/2にするこ
とができる。そして、帯域を元々1/2に圧縮している
ので、話す速度が倍になると音声の帯域は元に戻り、従
来有り勝ちなうわずって聴きにくい音声になることはな
い。
As described above, by performing D / A conversion at a clock frequency twice that at the time of A / D conversion at the time of D / A conversion,
The speaking speed is doubled, and the transmission time can be halved. Since the band is originally compressed to 2, when the speaking speed is doubled, the band of the sound is returned to the original one, and there is no chance that the sound is difficult to hear because of the conventional win.

【0021】また、これを通信する場合には、デジタル
信号としてパケット化して伝送すると、話す速度は2倍
になっているが、帯域は従来のままなので1/2のデー
タ量で伝送することが可能となる。
In the case of communication, when packetized as a digital signal and transmitted, the speaking speed is doubled, but since the bandwidth is the same as before, it is possible to transmit with a half data amount. It becomes possible.

【0022】これにより、伝送時間は1/2になり、従
来半二重通信しかできなかった回線でも、交互に送受を
繰り返すことによって、全二重通信が可能となる。
As a result, the transmission time is reduced by half, and full-duplex communication is made possible by repeating transmission and reception alternately even on a line where only half-duplex communication was conventionally possible.

【0023】図2において、通信機器30により受信さ
れた信号S10は、LPF32により高域成分がカットさ
れる。この高域成分がカットされた低域信号S11は、サ
ンプリングクロック発生部33からのサンプリングクロ
ック周波数2fs によりA/D変換器34でデジタル信
号S12にA/D変換され、更に同じサンプリングクロッ
ク周波数2fs によりRAM36に書き込まれる。RA
M36内の信号は、クロック発生部38からの書き込ま
れたときの1/2のクロック周波数fs によりS13とし
て読み出され、周波数スペクトル分析部40へ供給され
る。
In FIG. 2, the high frequency component of the signal S 10 received by the communication device 30 is cut by the LPF 32. The low-frequency signal S11 from which the high-frequency component has been cut is A / D-converted into a digital signal S12 by an A / D converter 34 at a sampling clock frequency 2fs from a sampling clock generator 33, and further at the same sampling clock frequency 2fs. The data is written to the RAM 36. RA
The signal in M36 is read out as S13 at a clock frequency fs which is 1/2 of that written from the clock generator 38, and supplied to the frequency spectrum analyzer 40.

【0024】このようにして、話す速度は1/2にな
り、通常の会話の速度に戻る。また、帯域も半分にな
る。
In this way, the speaking speed is reduced by half, and returns to the normal conversation speed. Also, the bandwidth is halved.

【0025】この半分になった帯域を元の帯域に戻すた
め、前記送信側の場合の処理に対応して、周波数スペク
トル分析部40で求められたスペクトル信号S14がスペ
クトルシフト補間部42へ供給され、ここで送信時にシ
フトされたスペクトルを逆の操作によって元に戻すとと
もに、欠落しているスペクトルの補間が行われる。
In order to return the half band to the original band, the spectrum signal S14 obtained by the frequency spectrum analysis unit 40 is supplied to the spectrum shift interpolation unit 42 corresponding to the processing on the transmitting side. Here, the spectrum shifted at the time of transmission is restored by the reverse operation, and the missing spectrum is interpolated.

【0026】スペクトルシフト補間部42からの信号S
15は、時間領域信号合成部44にて時間領域信号S16に
合成され、更にD/A変換器46において前記クロック
発生部38からのクロック周波数fs によりD/A変換
される。このD/A変換されたアナログ信号S17がLP
F48を通ることにより、元のアナログ音声信号S1が
得られることとなる。
The signal S from the spectrum shift interpolation unit 42
15 is synthesized into a time-domain signal S16 by a time-domain signal synthesizing section 44, and further D / A-converted by a D / A converter 46 according to the clock frequency fs from the clock generating section 38. The D / A converted analog signal S17 is LP
By passing through F48, the original analog audio signal S1 is obtained.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
FFTやFBS法を用いてスペクトルを周波数分析し、
それを帯域圧縮することにより、従来技術の問題であっ
た著しい音質の劣化を生じさせることなく、同時送受信
の双方向通信を行うことが可能となる。
As described above, according to the present invention,
Frequency analysis of spectrum using FFT and FBS methods,
By compressing the band, it becomes possible to perform simultaneous transmission and reception two-way communication without causing significant deterioration of sound quality which is a problem of the related art.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明方式を用いた通信システムの送信側の構
成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of a transmission side of a communication system using the method of the present invention.

【図2】本発明方式を用いた通信システムの受信側の構
成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram of a receiving side of a communication system using the method of the present invention.

【図3】本発明方式の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of the method of the present invention.

【図4】従来の通信方式の説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of a conventional communication system.

【図5】従来の通信方式の説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of a conventional communication system.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

12 LPF、16 A/D変換器、18 周波数スペ
クトル分析部、20 スペクトル間引きシフト部、22
時間領域信号合成部、24 RAM、26 D/A変
換器、28 LPF、30 通信機器
12 LPF, 16 A / D converter, 18 frequency spectrum analysis unit, 20 spectrum thinning shift unit, 22
Time domain signal synthesizer, 24 RAM, 26 D / A converter, 28 LPF, 30 communication equipment

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 入力された帯域幅fc のアナログ音声信
号をサンプリングクロック周波数fs によりデジタル変
換(A/D変換)し、このデジタル信号を高速フーリエ
変換(FFT)やその応用であるフィルタバンク総和法
を用いて周波数分析し、この周波数分析により得られた
周波数スペクトルに対して、スペクトルを間引き、更に
残ったスペクトルをfc /2以下の帯域へシフト処理を
施すことによって帯域圧縮し、帯域圧縮された信号を、
逆FFTやフィルタバンク総和法により合成処理して時
間領域信号に戻し、この時間領域信号をRAMに蓄え、
A/D変換したときの前記サンプリングクロック周波数
fs の2倍の周波数2fs でRAM内の信号をD/A変
換し、このアナログ信号を伝送することを特徴とする同
一周波数通信方式。
1. An input analog audio signal having a bandwidth of fc is digitally converted (A / D converted) by a sampling clock frequency fs, and this digital signal is subjected to a fast Fourier transform (FFT) or a filter bank summation method as an application thereof. , The frequency spectrum obtained by the frequency analysis is thinned out, and the remaining spectrum is band-compressed by performing a shift process to a band of fc / 2 or less, and the band is compressed. Signal
A synthesis process is performed by an inverse FFT or a filter bank summation method to return to a time domain signal, and this time domain signal is stored in a RAM,
A same frequency communication system, wherein a signal in a RAM is D / A converted at a frequency 2fs which is twice the sampling clock frequency fs at the time of A / D conversion, and this analog signal is transmitted.
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