JP4493467B2 - 送信機、及び通信フレームの生成方法 - Google Patents

Description

本発明は、送信機、及び通信フレームの生成方法に関する。

通信機器には、ディジタルコードスケルチ機能を有するものがある（例えば、特許文献１参照）。このディジタルコードスケルチ機能は、選択呼び出し機能の一形態であるが、該機能の概略について以下に説明する。送信機側は、先頭にディジタルコードを挿入した送信信号を受信機に送信する。受信機側では、送信された前記ディジタルコードが自局のコードと一致する場合にのみ、受信処理を行う（即ち、スケルチを開く）。
特開平１０−２７６１０２号公報

しかし、前記従来のディジタルコードスケルチ機能を用いた場合、途中から受信を開始したときや先頭のコード部分を誤受信したとき等には受信処理が行われず、通信に支障を来すことがあった。

そこで、本発明は、送信機が送信した信号を受信機側で途中から受信を開始したときや、受信機側において先頭のコード部分を誤受信したときであっても、受信機側に受信処理を行わせることが可能な、送信機、及び通信フレームの生成方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の第１の観点に係る送信機は、音声通信用の音声信号を挿入するための音声フレームとデータ通信用のデータ信号を挿入するためのデータフレームとが交互に繰り返されるデータ部を備える通信フレームを生成して送信する送信機であって、
前記通信フレームの送信の相手方となる受信機に前記データ部の受信処理を行わせるスケルチコードが前記データフレームの所定間隔毎に挿入されるように前記受信機と同期を取るための同期信号を挿入するデータフレームの直後のデータフレームに挿入されて前記通信フレームを生成し、
前記同期信号を挿入するデータフレームと前記スケルチコードを挿入するデータフレームとが異なるようにしたことを特徴としている。

本発明の送信機によると、通信フレームのデータ部のデータフレームの所定間隔毎にスケルチコードが挿入されて通信フレームが送信されるので、送信の相手方である受信機に、音声信号とデータ信号を含むデータ部の受信処理を確実に行わせることができる。

即ち、相手方の受信機が送信機が送信した先頭のヘッド部を誤受信したり、途中から受信を開始したとしても、データ部の所定間隔毎のデータフレームに挿入されるスケルチコードにより受信機にデータ部の受信処理を行わせることができる。

また、受信機に同期信号に対する処理とスケルチコードに対する処理とを確実に行わせることができる。

これにより、データフレームをデータ通信のために有効利用することができ、データの送信効率を向上させつつ、相手方の受信機の受信処理を確実たらしめることができる

前記通信フレームを、前記データ部に対する先頭側に前記受信機との通信を確立するための情報信号が挿入されるヘッダ部を付加して生成し、
該ヘッダ部に前記スケルチコードを挿入しないようにすることができる。

即ち、受信機にデータ部の受信処理を行わせるためには、データ部にスケルチコードを挿入すればよく、ヘッダ部にスケルチコードを挿入する必要はない。この発明によると、スケルチコードがヘッダ部に挿入されず、ヘッダ部より不要なコードを除くことで、信号の送信効率を向上させることができる。

また、本発明の第２の観点に係る通信フレームの生成方法は、音声通信用の音声信号を挿入するための音声フレームとデータ通信用のデータ信号を挿入するためのデータフレームとが交互に繰り返されるデータ部を備える通信フレームを生成する通信フレームの生成方法であって、
前記通信フレームの送信の相手方となる受信機に前記データ部の受信処理を行わせるスケルチコードが前記データフレームの所定間隔毎に挿入されるように前記受信機と同期を取るための同期信号を挿入するデータフレームの直後のデータフレームに挿入されるスケルチコード挿入工程を備え、
前記同期信号を挿入するデータフレームと前記スケルチコードを挿入するデータフレームとが異なるようにしたことを特徴としている。

本発明の実施により得た通信フレームを通信の相手方である受信機に送信すると、通信フレームのデータ部のデータフレームの所定間隔毎にスケルチコードが挿入されるので、相手方の受信機に、音声信号とデータ信号を含むデータ部の受信処理を確実に行わせることができる。

即ち、相手方の受信機が送信機が送信した先頭のヘッド部を誤受信したり、途中から受信を開始したとしても、データ部のデータフレームの所定間隔毎に挿入されるスケルチコードにより受信機にデータ部の受信処理を行わせることができる。また、受信機に同期信号に対する処理とスケルチコードに対する処理とを確実に行わせることができる。

本発明によると、通信フレームのデータ部を構成するデータフレームにスケルチコードを挿入するので、通信フレームを送信する相手方の受信機に、音声信号とデータ信号を含むデータ部の受信処理を確実に行わせることができ。

本発明の実施の形態について、図１乃至図４により説明する。図１は、本発明の一実施形態の送信機を含んで構成される通信機３０のブロック図である。通信機３０は、信号の送信機能と受信機能を備えて構成される。この通信機３０の送信機能を実行する部分により、本発明の一実施形態である送信機を実施することができる。

通信機３０は、送信機として機能する場合、通信機３０を使用するユーザの通話音に基づく音声信号、及びデータ通信用のデータ信号を受信機に向かって送信する。一方、通信機３０は、受信機として機能する場合、送信機より送信された通話音に基づく音声信号を受信し、また送信機より送信されたデータ通信用のデータ信号を受信する。

通信機３０は、図１に示すように、アンテナ１と送受信切替部２と送信部３と受信部４と音声Ａ／Ｄ・Ｄ／Ａ変換部５とインターフェース部６とコントローラ７と増幅器８とマイク９とスピーカ１０を備えている。

また、通信機３０には、その動作についての条件情報を入力するための、図１に図示されない各種の操作キーが設けられている。通信機３０のユーザが、操作キーを操作して動作条件を入力することにより、その入力に基づく動作を通信機３０に行わせることができる。この操作キーとして、後に説明する通信フレームＦのヘッダ部Ｈの識別情報（ＩＤ）部のデータを入力するための操作キーも設けられている。

まず、通信機３０が、送信機として機能する場合のブロックについて説明する。通信機３０のユーザによる通話音はマイク９により音声信号に変換され、この音声信号は増幅器８に入力される。増幅器８に入力された音声信号は、増幅器８により増幅された後、音声Ａ／Ｄ・Ｄ／Ａ変換部５に出力される。

音声Ａ／Ｄ・Ｄ／Ａ変換部（音声アナログ／ディジタル・ディジタル／アナログ変換部）５は、音声信号をアナログ信号とディジタル信号間で信号変換を行うアナログ−ディジタル変換機能を備えている。

通信機３０が送信機として機能する場合、音声Ａ／Ｄ・Ｄ／Ａ変換部５は、アナログの音声信号をディジタルの音声信号に変換するディジタル変換機能を有する。また、音声Ａ／Ｄ・Ｄ／Ａ変換部５は、通信機３０が送信機として機能する場合、ディジタル信号とされた音声信号を圧縮する圧縮機能を有する。

音声Ａ／Ｄ・Ｄ／Ａ変換部５は、増幅器８より入力されたアナログの音声信号をディジタルの音声信号に変換する。そして、音声Ａ／Ｄ・Ｄ／Ａ変換部５は、このディジタル信号とした音声信号をさらに圧縮し、圧縮した音声信号を送信部３に出力する。

インターフェース部６に接続される外部入出力端子１２にはデータ通信用のパーソナルコンピュータ（以下、「パソコン」という）１５が接続されており、インターフェース部６には、外部入出力端子１２を介してパソコン１５よりデータ通信用のデータ信号が入力される。インターフェース部６は、入力されたデータ信号を送信部３に出力する。

送信部３は、入力された信号を変調する変調機能を備える。この通信機３０の例では、送信部３が信号を変調する方式として、ＧＭＳＫ（Gaussian filtered Minimum Shift Keying）変調方式が採用される。ＧＭＳＫ変調方式は、ディジタル変調方式の一つであり、２値の入力信号をいったんガウスフィルタと呼ばれるフィルタを通し、その後周波数変調を行うことにより、狭帯域化を図った変調方式である。送信部３は、入力された音声信号及びデータ信号を、このＧＭＳＫ変調方式により変調する処理を行う。

送信部３は、前記変調する処理を行った信号を、送受信切替部２に出力する。送受信切替部２は、通信機３０が送信機として機能する場合、送信部３より入力された信号をアンテナ１に導く回路が形成される。そして、送受信切替部２に入力された信号は、アンテナ１に出力され、アンテナ１より通信機３０の相手方となる受信機へ送信される。

ここで、通信機３０が送信する信号の通信フレームについて、図２も参酌しつつ説明する。図２は、通信機３０が送信する信号の通信フレームＦの構成の概略を示している。

図２に示すように、通信フレームＦは、先頭のヘッダ部Ｈとこれに続くデータ部Ｄから構成される。ヘッダ部Ｈは、通信で相手方の受信機と接続するために使用される部分であり、受信機との通信を確立するための情報信号を含んでいる。

ヘッダ部Ｈに含まれるビット同期は、入力信号の同期を取るためのビット同期信号である。ヘッダ部Ｈに含まれるフレーム同期は、これより信号であることを表すフレーム同期信号である。

ヘッダ部Ｈに含まれる識別情報（ＩＤ）部は自局たる通信機３０を識別するためのデータ、相手方の受信機を識別するためのデータが挿入される。送り先中継局ＩＤは、中継局を介して相手局（相手方の受信機）と通信する場合における、受信機側の中継局を識別するための識別情報である。送り元中継局ＩＤは、中継局を介して相手局と通信する場合における、自局（通信機３０）側の中継局を識別するための識別情報である。

また、相手局ＩＤは相手方の受信機を識別するための識別情報であり、自局ＩＤは自局（通信機３０）を識別するための識別情報である。Ｐ_ＦＣＳは、ヘッダ部が有効かどうかのフレームチェックシーケンスを表す。

このヘッダ部Ｈを構成するためのデータは、コントローラ７より送信部３に入力される。相手方の受信機を特定するための前記各種ＩＤに関する情報は、通信機３０に設けられる操作キーをユーザが操作することにより入力され、コントローラ７に入力される。

データ部Ｄは、音声フレームとデータフレームとが交互に繰り返されて構成されている。音声フレームは、音声通信用の音声信号が挿入されるフレームであり、音声Ａ／Ｄ・Ｄ／Ａ変換部５より入力された音声データが挿入される。データフレームは、データ通信用のデータ信号が挿入されるフレームであり、インターフェース部６より入力されたデータが挿入される。

この通信機３０では、データフレームの所定間隔毎にスケルチコードが挿入される。通信機３０は、スケルチコードを送信することにより、受信機にデータ部Ｄの受信処理を行わせるスケルチ機能を実行する。このスケルチコードは、データフレームの所定間隔毎に挿入されるべく、コントローラ７により生成され出力される。

図３は、スケルチコードが挿入されたデータ部Ｄのフレーム構成の一例を示す。図３に示される例では、データフレームの２フレーム間隔でスケルチコードが挿入されている。

スケルチコードを挿入するデータフレームを同期信号を挿入するデータフレームと異ならせるのが好ましい。また、スケルチコードを挿入するデータフレームの間隔は、同期信号が挿入される間隔に対応させるのが好ましい。スケルチコードを挿入するデータフレームとして同期信号を挿入するデータフレームの直後のデータフレームを選択するのが好ましい。

これにより、受信機側では同期信号を処理した直後にスケルチコードを処理するので、受信機にデータ部の受信処理を効率良く行わせることができる。そして、受信機における、データ部の受信処理の不調を低減させることができる。これにより、スケルチコードを送信した後のデータフレームをデータ通信の目的のために有効利用でき、データ通信用のデータの送信効率を向上させることができる。

この通信機３０の例では、同期信号を挿入するデータフレームの直後のデータフレームにスケルチコードを挿入している。そして、この通信機３０の例では、同期信号を挿入するデータフレームの間隔を２１フレーム毎としており、スケルチコードを挿入するデータフレームの間隔も２１フレームとなる。

なお、図２、図３は、データ部Ｄにのみスケルチコードを挿入する例を示している。スケルチコードを、データ部Ｄに加えてヘッダ部Ｈに挿入してもよい。ただし、受信機にデータ部Ｄの受信処理を行わせるためには、スケルチコードをヘッダ部Ｄに挿入すれば足りる。そして、スケルチコードをデータ部Ｄにのみ挿入しヘッダ部Ｈに挿入しない場合、不要なコードをヘッダ部Ｈより除くことにより、信号の送信効率を向上させることができる。

図１に示されるコントローラ７は、通信機３０の動作の制御を行う。コントローラ７は、ＣＰＵ（中央処理装置）、ＲＯＭ（読み出し専用メモリ）、ＲＡＭ（読み書き可能メモリ）を備えて構成される。

コントローラ７が通信機３０の動作を制御するための制御プログラムは、ＲＯＭに格納されている。そして、通信機３０が送信機として用いられる場合、コントローラ７は、通信機３０が送信機として機能するよう制御する。また、インターフェース部６がデータ通信用のデータを送信部３に出力する動作は、コントローラ７の制御の下に行われる。

また、コントローラ７のＲＡＭには通信フレームＦを生成するためのデータが記憶されている。例えば、ＲＡＭは、ヘッダ部Ｄを構成するための自局（通信機３０）のＩＤや相手局となる受信機のＩＤのデータ等を記憶している。また、ＲＡＭは、コントローラ７が出力するスケルチコードを生成するためのスケルチコード生成用データを記憶している。

また、コントローラ７には、例えばＵＳＢ（Universal Serial Bus（ユニバーサルシリアルバス））インターフェースが接続されており、ＵＳＢインターフェースに接続される外部機器のデータがコントローラ７に入力される。ＵＳＢインターフェースに外部機器としてパソコンを接続し、このパソコンにより通信機３０を制御することもできる。

次に、通信機３０が受信機として機能する場合のブロックについて説明する。受信機としての通信機３０には、相手方の送信機より通話音の音声信号とデータ通信用のデータ信号とが送信される。通信機３０に送信される信号は、図２により説明した通信フレームＦを構成している。

アンテナ１は、通信機３０に送信された無線信号を受信する。アンテナ１が受信した無線信号は、送受信切替部２に入力される。送受信切替部２は、通信機３０が受信機として機能する場合、アンテナ１が受信した信号を受信部４に導く回路が形成される。

受信部４は、特定の通信チャンネルの信号を選択して受信するチューニング機能を備えている。受信部４には、受信する無線信号の周波数帯域が設定される。そして、受信部４に設定された周波数のチャンネルの受信信号がアンテナ１より送受信切替部２を通って受信部４に入力される。

また、受信部４は、入力された受信信号を復調する復調機能を備えている。この通信機３０の例では、受信部４は、ＧＭＳＫ復調を行う。受信部４が復調した受信信号の通信フレームＦに含まれるヘッダ部Ｈのデータはコントローラ７に入力される。

コントローラ７は、ヘッダ部Ｈの情報により受信信号が通信機３０宛てに送信されたか否か判断する。コントローラ７は、受信信号が通信機３０宛てに送信されたと判断しなかった場合、ヘッダ部Ｈのデータを廃棄し、データ部Ｄのデータを廃棄するように受信部４を制御する。一方、コントローラ７は、受信信号が通信機３０宛てに送信されたと判断した場合、受信した通信フレームＦを順次処理するように制御を行う。

そして、受信信号のデータ部Ｄに含まれるデータのうち、音声フレームに含まれる音声データは音声Ａ／Ｄ・Ｄ／Ａ変換部５に入力され、データフレームに含まれるデータ通信用のデータは、インターフェース部６に入力される。

コントローラ７は、受信信号のデータ部Ｄのデータフレームにスケルチコードが挿入されていることを検出すると、音声Ａ／Ｄ・Ｄ／Ａ変換部５を音声データを処理するよう制御し、インターフェース部６をデータを受信するよう制御する。インターフェース部６により受信されたデータは、外部入出力端子１２を通ってパソコン１５に入力される。

音声Ａ／Ｄ・Ｄ／Ａ変換部（音声アナログ／ディジタル・ディジタル／アナログ変換部）５は、音声信号をアナログ信号とディジタル信号間で信号変換を行うアナログ−ディジタル変換機能を備えている。通信機３０が受信機として機能する場合、音声Ａ／Ｄ・Ｄ／Ａ変換部５は、ディジタルの音声信号をアナログの音声信号に変換するアナログ変換機能を有する。

また、音声Ａ／Ｄ・Ｄ／Ａ変換部５は、通信機３０が受信機として機能する場合、アナログ変換するにあたり、ディジタル信号を伸張する伸張機能を有する。そして、音声Ａ／Ｄ・Ｄ／Ａ変換部５は、受信部４より入力されたディジタルの音声信号を伸張した後、アナログの音声信号に変換する。

音声Ａ／Ｄ・Ｄ／Ａ変換部５によりアナログ信号とされた音声信号は、増幅器８に入力される。増幅器８は、入力された音声信号を増幅し、スピーカ１０に出力する。スピーカ１０は、入力された音声信号に基づき、送信機のユーザの通話音を出力する。

コントローラ７は、前述のごとくＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭを備えている。そして、コントローラ７が通信機３０を受信機として機能させる制御を行うための制御プログラムは、ＲＯＭに格納されている。

次に、以上に説明した通信機３０の動作について、図４も参酌しつつ説明する。図４は、通信フレームＦを生成して送信する送信処理のフローチャートである。通信機３０のユーザが相手方の受信機と通信を開始する操作を行うと、送信処理が開始される。

ユーザが相手方の受信機のＩＤ等の相手局を特定する識別情報を入力する操作を行うと、コントローラ７は、通信フレームＦのヘッダ部Ｈを生成して送信するための処理を行う（ステップＳ１１）。コントローラ７は、ヘッダ部Ｈを生成して送信部３に出力する。ヘッダ部Ｈは、送信部３により処理され、アンテナ１より送信される。

次に、コントローラ７は、音声フレームを生成して送信するための処理を行う（ステップＳ１２）。コントローラ７の制御により、ユーザの通話音に基づく音声信号が音声フレームに挿入される。そして、この音声フレームは送信部３により処理され、アンテナ１より送信される。

次に、コントローラ７は、データフレームを生成して送信するための処理を開始する（ステップＳ１３）。コントローラ７は、生成するデータフレームがデータ部Ｄにおける先頭のデータフレームか（ＦＣ＝１）、先頭のデータフレームから２１フレーム毎のデータフレームか（ＦＣ＝１＋２１・ｎ、ｎ＝１、２、・・・）を判断する（ステップＳ１４）。

ステップＳ１４において、ＦＣ＝１又はＦＣ＝１＋２１×ｎと判断すると（ステップＳ１４、ＹＥＳ）、このデータフレームを同期信号を挿入するフレームとする処理を行う（ステップＳ１５）。

一方、コントローラ７は、ステップＳ１４において、ＦＣ＝１又はＦＣ＝１＋２１×ｎと判断しない場合（ステップＳ１４、ＮＯ）、生成するデータフレームがデータ部Ｄにおける２番目のデータフレームか（ＦＣ＝２）、２番目のデータフレームから２１フレーム毎のデータフレームか（ＦＣ＝２＋２１・ｎ、ｎ＝１、２、・・・）を判断する（ステップＳ１６）。

ステップＳ１６において、ＦＣ＝２又はＦＣ＝２＋２１×ｎと判断すると（ステップＳ１６、ＹＥＳ）、このデータフレームをスケルチコードを挿入するフレームとする処理を行う（ステップＳ１７）。一方、ステップＳ１６において、ＦＣ＝２又はＦＣ＝２＋２１×ｎでないと判断すると（ステップＳ１６、ＮＯ）、このデータフレームをデータ通信用のデータ信号を挿入するフレームとする処理を行う（ステップＳ１８）。

そして、以上のように生成されたデータフレームは、コントローラ７の制御により、送信部３により処理された後、アンテナ１より送信される（ステップＳ１９）。

そして、コントローラ７は、フレームカウンタのカウント値を一つインクリメントする処理を行う（ステップＳ２０）。次に、コントローラ７は、送信処理を終了するか否か判断する（ステップＳ２１）。

コントローラ７は、通信機３０のユーザが通信を終了する操作を入力したことを検出すると、送信処理を終了する（ステップＳ２１、ＹＥＳ）。一方、コントローラ７は、通信機３０のユーザが通信を終了する操作を入力したことを検出しない場合（ステップＳ２１、ＮＯ）、ステップＳ１２へ移行する。

この通信機３０では、以上に説明したように、データフレームの２１フレーム毎にスケルチコードを送信する。これにより、通信機３０がデータフレームを２１フレーム送信する毎に、受信機にデータ部Ｄの受信処理を行わせることが可能である。

従って、この通信機３０によると、受信機が途中から受信を開始した場合や、通信フレームの先頭のコードの部分を誤受信した場合であっても、受信機に受信処理を行わせることができる。

なお、以上の通信機３０の例では、同期信号を送信するデータフレームの直後に送信するデータフレームに、スケルチコードを挿入する例を挙げて説明した。

本発明を実施するにあたり、スケルチコードを送信するデータフレームとして、同期信号を送信するデータフレームの直後のデータフレーム以外のフレームを選択することもできる。そして、スケルチコードを送信するデータフレームの間隔も任意に選択することができる。

ただし、スケルチコードを送信するデータフレームが多くなると、データフレームのデータ通信への有効利用が妨げられる。従って、データ通信の効率を向上させるためには、スケルチコードを挿入するデータフレームの間隔を大きく取ることが好ましい。

また、以上に説明した通信機３０にあっては、送信する信号をＧＭＳＫ変調方式により変調するとして説明した。本発明を実施するにあたり、他の変調方式を採用することもできる。本発明を実施するための通信機が採用する変調方式として、ＱＰＳＫ変調方式やその他の変調方式を採用することもできる。

また、以上の説明では、パソコン１５より通信機３０に取り込んだデータをデータフレームにより送信する例を挙げた。本発明を実施するにあたり、パソコン以外の他の装置より出力されたディジタルデータを送信機に取り込み、このデータをデータフレームに挿入して送信することもできる。例えば、本発明に係る送信機により、ＧＰＳ（Global Positioning System）のデータを取り込み、このデータをデータフレームに挿入して送信することもできる。

本発明の一実施形態の送信機として機能する通信機のブロック図であ る。 通信機が送信する信号の通信フレームを示す図である。 通信フレームに含まれるデータ部の構成を示す図である。 送信処理のフローチャートである。

符号の説明

１ アンテナ
２ 送受信切替部
３ 送信部
４ 受信部
５ 音声Ａ／Ｄ・Ｄ／Ａ変換部
６ インターフェース部
７ コントローラ
８ 増幅器
９ マイク
１０ スピーカ
１２ 外部入出力端子
１５ データ通信用パソコン
３０ 通信機

Claims (3)

1. 音声通信用の音声信号を挿入するための音声フレームとデータ通信用のデータ信号を挿入するためのデータフレームとが交互に繰り返されるデータ部を備える通信フレームを生成して送信する送信機であって、
   前記通信フレームの送信の相手方となる受信機に前記データ部の受信処理を行わせるスケルチコードが前記データフレームの所定間隔毎に挿入されるように前記受信機と同期を取るための同期信号を挿入するデータフレームの直後のデータフレームに挿入されて前記通信フレームを生成し、
   前記同期信号を挿入するデータフレームと前記スケルチコードを挿入するデータフレームとが異なるようにしたことを特徴とする送信機。
2. 前記通信フレームは、前記データ部に対する先頭側に前記受信機との通信を確立するための情報信号が挿入されるヘッダ部が付加されて生成され、
   該ヘッダ部に前記スケルチコードを挿入しないことを特徴とする請求項１に記載の送信機。
3. 音声通信用の音声信号を挿入するための音声フレームとデータ通信用のデータ信号を挿入するためのデータフレームとが交互に繰り返されるデータ部を備える通信フレームを生成する通信フレームの生成方法であって、
   前記通信フレームの送信の相手方となる受信機に前記データ部の受信処理を行わせるスケルチコードが前記データフレームの所定間隔毎に挿入されるように前記受信機と同期を取るための同期信号を挿入するデータフレームの直後のデータフレームに挿入されるスケルチコード挿入工程を備え、
   前記同期信号を挿入するデータフレームと前記スケルチコードを挿入するデータフレームとが異なるようにしたことを特徴とする通信フレームの生成方法。

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