JP4411292B2 - 音声アダプター装置およびクロック同期方法 - Google Patents

Description

本発明は、カード型ＰＨＳ（パーソナルハンディフォンシステム）端末を用いたＰＨＳ公衆音声通話に関する。

ＰＣ（パーソナルコンピュータ）カードインターフェースやＣＦ（コンパクトフラッシュ）カードインターフェースを備えるカード型ＰＨＳ端末が提供されている。特許文献１には、外線および内線に接続されたＰＢＸ（構内交換機）と、このＰＢＸに接続された複数の公衆基地局（ＣＳ：Cell Station）と、これらＣＳのいずれかと無線通信を行う、カード型ＰＨＳ端末およびＰＨＳ端末とを有する構内電話システムが記載されている。この構内電話システムによれば、ユーザは、カード型ＰＨＳ端末やＰＨＳ端末を用いて、外線または内線に接続された端末との間で音声通話を行うことができる。
特開２００４−４０５３５号公報

最近では、ＰＨＳ端末を利用した音声通話に関して、様々なサービス（例えば定額サービスなど）が提供されている。ＰＢＸに接続されたキーテレホンを使用して音声通話を行う場合において、そのようなＰＨＳ網におけるサービスを受けることができれば、通話料金を低く抑えることが可能である。

しかしながら、特許文献１に記載の構内電話システムにおいては、カード型ＰＨＳ端末やＰＨＳ端末を用いてＰＨＳ網を利用した音声通話を行うことはできるが、内線に接続された端末（キーテレホン）を用いて、ＰＨＳ網を利用した音声通話を行うことはできない。このように、特許文献１に記載の構内電話システムでは、キーテレホンを使用した音声通話において、ＰＨＳ網におけるサービスを受けることはできない。

カード型ＰＨＳ端末を装着可能なアダプター装置をＰＢＸに接続し、ＰＢＸに接続されたキーテレホンと外部のＰＨＳ公衆基地局とをカード型ＰＨＳ端末を介して接続することで、キーテレホンを用いて、ＰＨＳ網を利用した音声通話を行うことが可能である。このようなＰＨＳ網を利用した音声通話を実現するためには、ＰＢＸをカード型ＰＨＳ端末に同期させる必要がある。具体的には、ＰＢＸとカード型ＰＨＳ端末を装着したアダプター装置との間において、音声データフレームを所定の周波数の基準クロック（網側から供給される８ｋＨｚの基準クロック）で送受信する必要がある。しかし、通常、ＰＨＳ公衆基地局からカード型ＰＨＳ端末を介して受信した音声データフレームの伝送レートは通信環境によって変化するため、基準クロックの周波数を固定とすると、音声データフレームを送信する際に、音声データフレームのビット信号がフレーム内に収まらず、音声が途切れる場合がある。音声データフレームの伝送レートの変化に応じて基準クロックの周波数を変化させてクロック同期をとることのできるシステムは提供されていない。

なお、ＰＢＸとＰＨＳ端末を装着したアダプター装置のそれぞれで、内部で生成した基準クロックで自走した場合は、ＰＢＸ側の基準クロックとアダプター装置側の基準クロックとの間に誤差があるために、両基準クロックの間においてクロック位相ずれが生じる。このため、ＰＢＸおよびアダプター装置の双方で処理する音声データフレームの間でフレーム同期外れが生じる。この場合も、音声データフレームのビット信号がフレーム内に収まらず、音声が途切れる、といった問題が生じる。

本発明の目的は、上記問題を解決し、キーテレホンを用いてＰＨＳ公衆網を利用した音声通話を行うことができ、音声途切れによる通信品質の劣化を抑制することのできる、音声アダプター装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、構内交換機に接続される音声アダプター装置であって、構内交換機に接続される音声アダプター装置であって、カード型ＰＨＳ端末を装着するためのスロットと、前記構内交換機に基準クロックを送信するとともに、前記スロットに装着されたカード型ＰＨＳ端末を介してＰＨＳ公衆基地局から、音声データがフレーム単位に格納された音声データフレームを受信し、該音声データフレームの平均伝送レートに基づいて前記基準クロックの周波数を補正する基準クロック周波数補正部と、を有することを特徴とする。

上記の音声アダプター装置によれば、構内交換機に基準クロックを送信することで、音声アダプター装置と構内交換機の同期をとることが可能となっている。

また、構内交換機に送信する基準クロックの周波数は、ＰＨＳ公衆基地局から受信した音声データフレームの平均伝送レートに基づいて調整されるので、音声データフレームの伝送レートが変化した場合は、その変化した分だけ基準クロックの周波数も変化する。具体的には、平均伝送レートが減少すると、その減少量に応じて基準クロックの周波数が低くなり、反対に、平均伝送レートが増大すると、その増大量に応じて基準クロックの周波数が高くなる。このように、音声データフレームの伝送レートの変化に応じて基準クロックの周波数を変化させてクロック同期をとることが可能となっている。したがって、例えば、ＰＨＳ公衆基地局から受信した３２Ｋｂｐｓの音声データフレームを８ｋＨｚの基準クロックで構内交換機側に送出する場合において、カード型ＰＨＳ端末から供給される３２Ｋｂｐｓの音声データフレームをもとに、音声データフレームのビットずれが発生しないように、８ｋＨｚのクロックの周波数を微調整することが可能である。

本発明によれば、音声アダプター装置と構内交換機の間のクロック同期を取ることができ、かつ、音声データフレームの伝送レートの変化に応じて基準クロックの周波数を変化させることができるので、構内交換機に接続されたキーテレホンを用いて、ＰＨＳ公衆網を利用した音声通話を行う際において、音声途切れによる通信品質の劣化を抑制することができる。

次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態であるＰＨＳ公衆音声通話システムの概略構成を示すブロック図である。図１を参照すると、このＰＨＳ公衆音声通話システムは、ＰＨＳ公衆通信網（ＰＨＳ網）を構築するＰＨＳ公衆基地局４と無線通信を行うＰＨＳカード端末１と、ＰＨＳカード端末１を装着可能な音声アダプター装置２と、音声アダプター装置２が接続されるＰＢＸ３と、ＰＢＸ３に接続されるキーテレホン５とを有する。

キーテレホン５は既存のものである。ＰＨＳカード端末１は、ＰＣカードインターフェースやＣＦカードインターフェースを備えるカード型ＰＨＳ端末であって、ＰＨＳ公衆基地局４と無線による通信（音声やデータの通信を含む）を行う。ＰＨＳ公衆基地局４は、既存のＰＨＳ基地局である。

音声アダプター装置２は、ＰＨＳカード端末１を装着するためのスロットと、スロットに装着されたＰＨＳカード端末１とＰＢＸ３の間のクロック同期をとるために、基準クロックを生成しその周波数を微調整する基準クロック周波数補正部と、ＰＨＳカード端末１を介してＰＨＳ公衆基地局４から受信した、音声データが格納された音声データフレームを基準クロック周波数補正部からの基準クロックに基づいてＰＢＸ３に送信するデータ送信部とを、有する。基準クロック周波数補正部は、スロットに装着されたＰＨＳカード端末１を介してＰＨＳ公衆基地局４から音声データフレームを受信し、該音声データフレームの平均伝送レートに基づいて基準クロックの周波数を補正する。

ＰＢＸ３は、キーテレホン５を接続するためのキーテレホンインタフェースと、キーテレホン５からの音声データフレームを音声アダプター装置２およびＰＨＳカード端末１を介してＰＨＳ公衆基地局４に向けて送信したり、音声アダプター装置２およびＰＨＳカード端末１を介して受信した、ＰＨＳ公衆基地局４からの音声データフレームをキーテレホン５に送信したりするフレーム処理機能とを備える。ＰＢＸ３は、内部で発生した基準クロックを音声アダプター装置２から供給される基準クロックに同期させるためのＰＬＬ（Phase Locked Loop）回路を備え、フレーム処理機能は、このＰＬＬ回路からのクロックに基づいて音声データフレームを送受信する。

図２に、音声アダプター装置２の基準クロック周波数補正部の概略構成を示す。図２を参照すると、基準クロック周波数補正部は、データ受信部２１、データフレームタイミング取得部２２、周波数補正演算部２３、および基準クロック送出部２４からなる。

データ受信部２１は、ＰＨＳカード端末１からの音声データフレームを受信する部分である。ＰＨＳカード端末１からの音声データフレームは、例えば、ＡＤＰＣＭ（Adaptive Differential Pulse Code Modulation：適応的差分パルス符号変調）信号であって、３２ｋｂｓの音声データフレームである。音声データフレームは、音声データをフレーム単位に格納したデータフレームからなる。データフレームは、２４０ビットの固定長で、フレームの先頭部分にスタートシンボルなどの情報を含む。フレームには、終わりであることを認識可能な情報も含まれる。

データフレームタイミング取得部２２は、データ受信部２１で受信された音声データフレームの各フレームについてデータフレーム時間を取得する。データフレーム時間は、スタートシンボルとフレームが終わりであることを認識可能な情報とに基づいて取得する。データフレームタイミング取得部２２では、フレーム毎にデータフレーム時間が検出され、その検出結果が周波数補正演算部２３に供給される。なお、データフレーム時間は、ＰＨＳ公衆基地局４からの音声データフレームをＰＨＳカード端末１にて受信する過程において変化するため、フレーム毎に検出されるデータフレーム時間は必ずしも同じ値とはならない。

周波数補正演算部２３は、データフレームタイミング取得部２２から供給されるフレーム毎のデータフレーム時間に基づいて、データフレームの伝送レートを以下の式により演算する。

ここで、データフレームビット数は１フレームあたりのビット数で、ここでは２４０ビットである。また、周波数補正演算部２３は、フレーム毎に演算した音声データフレームの伝送レートの平均値を算出する。伝送レートの平均値を算出するためのデータフレーム数は、適宜に設定可能である。具体的には、平均値を演算するためのデータフレーム数は、数十から数百フレームである。また、周波数補正演算部２３は、音声データフレームの平均伝送レートの値を所定の比率で分周して、送信すべき基準クロックの周波数を算出する。ここでは、３２ｋｂｐｓの音声データフレームを８ｋＨｚのクロックで伝送することを想定しているので、所定の比率は１／４（＝８÷３２）となる。周波数補正演算部２３は、算出した音声データフレームの平均伝送レートの値を１／４分周して送信すべき基準クロックの周波数を算出する。

基準クロック送出部２４は、基準クロックをＰＢＸ３に送出するものであって、ＰＬＬ回路を備え、出力基準クロックの周波数が周波数補正演算部２３で算出された送信すべき基準クロックの周波数となるように構成されている。

音声アダプター装置２は、基準クロック送出部２４から送出した基準クロックに基づいて、ＰＨＳカード端末１からの音声データフレームをＰＢＸ３に送信する。すなわち、基準クロック送出部２４からの基準クロックが、音声アダプター装置２とＰＢＸ３の間のインターフェースのクロックとして用いられる。

次に、本実施形態のＰＨＳ公衆音声通話システムの動作について具体的に説明する。

図３に、音声アダプター装置２によるクロック同期手順を示す。

ユーザが、キーテレホン５上でＰＨＳ音声通話を開始するための入力操作を行うと、キーテレホン５は、ＰＢＸ３、音声アダプター装置２、およびＰＨＳカード端末１を介してＰＨＳ公衆基地局４と接続され、ＰＨＳ公衆網を通じた音声通話が開始される（ステップ１００）。

音声通話が開始されると、音声アダプター装置２では、データ受信部２１が、ＰＨＳカード端末１を介してＰＨＳ公衆基地局４からの音声データフレーム（キーテレホン５向けの音声データフレーム）を受信する（ステップ１０１）。次いで、データフレームタイミング取得部が、データ受信部２１にて受信した音声データフレームの各データフレームについて、データフレーム時間を取得し、該取得したデータフレーム時間を周波数補正演算部２３に供給する（ステップ１０２）。

次いで、周波数補正演算部２３が、データ受信部２１にて受信したデータフレーム毎に、周波数補正演算部２３から供給されるデータフレーム時間に基づいて、伝送レートを算出し、その平均伝送レートを所定の比率で分周して伝送すべき基準クロックの周波数を算出する（ステップ１０３）。そして、基準クロック送出部２４が、周波数補正演算部２３で算出した周波数を有する基準クロックを生成してＰＢＸ３へ送出する（ステップ１０４）。

上記のクロック同期の処理によれば、音声アダプター装置２がＰＢＸ３に基準クロックを送信することで、音声アダプター装置２とＰＢＸ３の同期をとることが可能となっている。

また、ＰＢＸ３に送信する基準クロックの周波数は、ＰＨＳ公衆基地局４から受信した音声データフレームの平均伝送レートに基づいて調整されるので、平均伝送レートが変化した場合は、その変化した分だけ基準クロックの周波数も変化する。具体的には、平均伝送レートが減少すると、その減少量に応じて基準クロックの周波数が低くなり、反対に、平均伝送レートが増大すると、その増大量に応じて基準クロックの周波数が高くなる。このように、音声データフレームの伝送レートの変化に応じて基準クロックの周波数を変化させてクロック同期をとることが可能となっている。したがって、例えば８ｋＨｚの基準クロックをＰＢＸ３側に送出するとともに、ＰＨＳカード端末１から供給される３２Ｋｂｐｓの音声データフレームをもとに、音声データフレームのビットずれが発生しないように、８ｋＨｚクロックの周波数を微調整することが可能である。これにより、音声データフレームのビットずれの発生を抑制する。

なお、キーテレホン５から発信する場合において、音声通話開始時点では、音声アダプター装置２による上記クロック同期の処理は行われないが、ＰＢＸ３には、音声アダプター装置２から基準クロックが供給されているので、ＰＢＸ３は、その供給された基準クロックと同期したクロックで、キーテレホン５からの音声データフレームをＰＨＳカード端末１側へ送信する。これにより、ＰＢＸ３とＰＨＳカード端末１の同期をとる。

本実施形態のＰＨＳ公衆音声通話システムによれば、ＰＢＸ３とＰＨＳカード端末１を装着した音声アダプター装置２の間で同期をとることができるので、ＰＢＸ３において、カード型ＰＨＳ端末１からの音声データフレームを処理する際に、音声データフレームのビット信号がフレーム内に収まらず、音声が途切れる、といった現象の発生を抑制することができる。よって、音声途切れの発声を抑制した、通信品質の高い音声通話を実現することができる。

また、キーテレホン５を用いたＰＨＳ公衆網音声通話を実現することにより、ＰＨＳ網において提供されている各種サービス（音声定額サービスなど）を受けることが可能となるので、会社における通信費用を削減することができる。

以上説明した本実施形態のＰＨＳ公衆音声通話システムは、本発明の一例であり、その構成および動作は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜に変更することができる。

例えば、図１に示したシステムにおいて、ＰＢＸ３に接続されるキーテレホンは複数であってもよい。

また、ＰＢＸ３には、ＣＳや外線が接続されてもよい。

さらに、基準クロックの周波数を８ｋＨｚとしているが、別の周波数としてもよい。

本発明の一実施形態であるＰＨＳ公衆音声通話システムの概略構成を示すブロック図である。 図１に示す音声アダプター装置の基準クロック周波数補正部の概略構成を示すブロック図である。 図１に示す音声アダプター装置によるクロック同期手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１ ＰＨＳカード端末
２ 音声アダプター装置
３ 構内交換機
４ ＰＨＳ公衆基地局
５ キーテレホン

Claims (4)

1. 構内交換機に接続される音声アダプター装置であって、
   カード型ＰＨＳ端末を装着するためのスロットと、
   前記構内交換機に基準クロックを送信するとともに、前記スロットに装着されたカード型ＰＨＳ端末を介してＰＨＳ公衆基地局から、音声データが格納された音声データフレームを受信し、該音声データフレームの平均伝送レートに基づいて前記基準クロックの周波数を補正する基準クロック周波数補正部と、を有し、
   前記基準クロック周波数補正部は、
   前記スロットに装着されたカード型ＰＨＳ端末を介して、前記ＰＨＳ公衆基地局から音声データフレームを順次受信するデータ受信部と、
   前記データ受信部で受信された音声データフレームのそれぞれについてデータフレーム時間を取得するデータフレームタイミング取得部と、
   前記データフレームタイミング取得部から供給される音声データフレーム毎のデータフレーム時間に基づいて、音声データフレーム毎に伝送レートを算出し、該伝送レートの平均値を算出し、該伝送レートの平均値を所定の比率で分周して送信すべき基準クロックの周波数を演算する周波数補正演算部と、
   前記基準クロックを生成するとともに、前記周波数補正演算部から供給される前記送信すべき基準クロックの周波数に基づいて前記基準クロックの周波数が調整される基準クロック送出部と、を有する、音声アダプター装置。
2. 前記カード型ＰＨＳ端末を介して前記ＰＨＳ公衆基地局から受信した音声データフレームを前記基準クロック送出部からの基準クロックに基づいて前記構内交換機に送信するデータ送信部を、さらに備える、請求項１に記載の音声アダプター装置。
3. 構内交換機と、
   ＰＨＳ公衆基地局と無線通信を行うカード型ＰＨＳ端末と、
   前記構内交換機に接続される音声アダプター装置と、を有し、
   前記音声アダプター装置は、
   前記カード型ＰＨＳ端末を装着するためのスロットと、
   前記構内交換機に基準クロックを送信するとともに、前記スロットに装着されたカード型ＰＨＳ端末を介して前記ＰＨＳ公衆基地局から、音声データが格納された音声データフレームを受信し、該音声データフレームの平均伝送レートに基づいて前記基準クロックの周波数を補正する基準クロック周波数補正部と、を有し、
   前記基準クロック周波数補正部は、
   前記スロットに装着されたカード型ＰＨＳ端末を介して、前記ＰＨＳ公衆基地局から音声データフレームを順次受信するデータ受信部と、
   前記データ受信部で受信された音声データフレームのそれぞれについてデータフレーム時間を取得するデータフレームタイミング取得部と、
   前記データフレームタイミング取得部から供給される音声データフレーム毎のデータフレーム時間に基づいて、音声データフレーム毎に伝送レートを算出し、該伝送レートの平均値を算出し、該伝送レートの平均値を所定の比率で分周して送信すべき基準クロックの周波数を演算する周波数補正演算部と、
   前記基準クロックを生成するとともに、前記周波数補正演算部から供給される前記送信すべき基準クロックの周波数に基づいて前記基準クロックの周波数が調整される基準クロック送出部と、を有し、
   前記構内交換機は、前記基準クロック周波数補正部からの基準クロックに同期したクロックに基づいて、前記音声アダプター装置からの音声データフレームを処理する、ＰＨＳ公衆音声通話システム。
4. 構内交換機に接続される音声アダプター装置において行われるクロック同期方法であって、
   前記構内交換機に基準クロックを送信するステップと、
   カード型ＰＨＳ端末を介してＰＨＳ公衆基地局から、音声データが格納された音声データフレームを受信し、該音声データフレームの平均伝送レートに基づいて前記基準クロックの周波数を補正するステップと、を含み、
   前記基準クロックの周波数を補正するステップは、
   前記ＰＨＳ公衆基地局から順次受信した音声データフレームのそれぞれについてデータフレーム時間を取得するステップと、
   前記取得した音声データフレーム毎のデータフレーム時間に基づいて、音声データフレーム毎に伝送レートを算出し、該伝送レートの平均値を算出するステップと、
   前記伝送レートの平均値を所定の比率で分周して送信すべき基準クロックの周波数を演算し、該周波数に基づいて前記基準クロックの周波数を調整するステップと、を含む、クロック同期方法。
   

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