JP4497534B2 - 無線通信装置及び無線通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信装置及び無線通信方法に関する。

音声チャネルや制御チャネルといった複数のチャネルを配備して各種の無線機器に通信サービスを提供する無線通信システムが知られている（例えば、特許文献１）。
特許第２７２４９１７号公報

ここで、無線周波数帯域の利用効率を向上させるなどの観点から、無線機器が使用する通信路の狭帯域化が進んでいる。例えば、米国のFCC（Federal Communications Commision）が規定するCFR（Code of Federal Regulation）47のpart90により、2005年から6.25kHzあたりでひとつの通信路を提供するよう義務付けられる無線機器がある。そして、この条件を満たすことができない無線機器については、2005年以降に型式認定を受けることができなくなり、米国国内で販売することもできなくなる。

この6.25kHzの帯域幅で動作する無線機器については、送信機での変調スペクトルが、図５に示すような「Mask E」と称される送信スペクトルマスクの範囲内にあることが要求されている。この「Mask E」で規定される送信スペクトルマスクによる制限事項は、例えば、搬送波から±3kHz離れた周波数において、送信スペクトルが−30dB未満であること、送信出力が１０Ｗ以上の無線機器の場合に搬送波から±4.6kHz離れた周波数において−65dB未満であること、搬送波から±3kHzと±4.6kHzの間の領域では、送信スペクトルが±3kHzにおける−30dBと±4.5kHzにおける−55dBを通過する直線よりも下になることである。

従来、12.5kHzの帯域幅や25kHzの帯域幅で動作する無線機器では、音声信号で搬送波を直接周波数変調（ＦＭ）して送信するアナログＦＭ方式が採用されている。しかしながら、図５に示すような「Mask E」で規定される送信スペクトルマスクに合致させるためには、ＦＭ変調度を相当に小さくする必要がある。このため、従来使用されているアナログＦＭ方式によると、Ｓ／Ｎ比が大きく劣化することになり、実使用に耐えられる十分な性能を得ることができなくなる。そこで、音声信号と制御信号を全てデジタル信号に変換して搬送波を周波数偏移（ＦＳＫ；Frequency Shift Keying）変調した４値ＦＳＫ信号を送信することで、送信スペクトルマスクに合致させつつ、十分な性能を得ることが考えられている。

図６は、「Mask E」の送信スペクトルマスクに合致させた４値ＦＳＫ信号におけるスペクトル分布の一例を示す図である。図６に示すように、所定の実験環境において４値ＦＳＫ信号を「Mask E」の送信スペクトルマスクに合致させることは可能である。図６を参照すれば、6.25kHzだけ離調した隣接チャネルにおける電力レベルは、ノイズフロアのレベルとなっている。この点からすると、隣接チャネルへの漏洩電力は十分に抑制されているようにも思われる。

しかしながら、ＦＳＫ変調は、振幅変調（ＡＭ；Amplitude Modulation）とは異なり非線形であることから、振幅変調などに比べて送信スペクトルが広がりやすい性質を有している。また、実際の使用環境で受信機が備えるフィルタ（BPF;Band Pass Filter）の帯域幅が±2kHzである場合には、送信周波数（搬送波周波数）を中心としたΔ4.25kHzの範囲を超えてΔ8.25kHzの範囲までに存在するスペクトル成分が、隣接チャネルへの漏洩電力として影響を与え得ることになる。図６に示す特性においても、送信周波数を中心としたΔ4.25kHzの範囲を超えて４値ＦＳＫ信号における周波数成分の存在が認められる。このため、従来の12.5kHzの帯域幅で動作する無線機器における隣接チャネルへの干渉レベルと比べても、6.25kHzの帯域で動作する無線機器における隣接チャネルへの干渉レベルは、大きくなってしまうことになる。このような４値ＦＳＫ信号の特性により、４値ＦＳＫ変調方式の無線機器を用いて音声通話を行うときには、隣接する通話チャネルを使用して通話を行っている他の無線機に対して、隣接チャネル干渉を与えてしまうことがある。

さらに、ＦＳＫ変調では、音声信号と制御情報をデジタル化した変調信号を用いているので、送信すべき音声が無音となっているときであっても、無音に対応した音声データが音声符号化回路から出力されることになる。これにより、ＦＳＫ信号は、常に一定した送信スペクトルの広がりを有するようになる。他方、従来の12.5kHzの帯域幅で動作する無線機器で採用されているアナログＦＭ方式では、音声信号で搬送波を直接周波数変調することから、無音のときにはほぼ無変調の搬送波のみが出力され、送信スペクトルも有音のときに比べて狭い範囲に限定される。そして、実際の会話では単語や文節の区切りにて音圧が低下する瞬間が多数あることからすれば、アナログＦＭ方式での平均的な周波数変調度（周波数偏位）は、最大変調度よりも相当程度に小さくなると考えられる。

このように、４値ＦＳＫ変調方式はアナログＦＭ方式とは異なる性質を有していることから、実際に会話している通話状態での隣接チャネルへの干渉の程度を比較すると、所定の実験環境で周波数変調度を一定にして測定した場合よりも、４値ＦＳＫ信号を用いることによる利益が減少してしまう可能性がある。

この発明は上記実状に鑑みてなされたものであり、通信路の狭帯域化に適合して隣接チャネルに与える影響を低減することができる無線通信装置及び無線通信方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、この発明の第１の観点に係る無線通信装置は、
音声を取り込んでデジタル化された音声データを生成する音声データ生成手段と、
前記音声データ生成手段によって生成された音声データを伝送するためのエリアを含んだフレーム構造の送信データを生成するフレームデータ生成手段と、
前記フレームデータ生成手段によって生成された送信データに対応してＦＳＫ変調を施した被変調波信号を生成するＦＳＫ変調手段と、
前記ＦＳＫ変調手段によって生成された被変調波信号を所定の無線周波数帯域にて外部装置へと送信する送信手段と、
前記音声データ生成手段に取り込まれた音声における有音期間と無音期間とを検出する音声有無検出手段とを備え、
前記送信手段は、前記音声有無検出手段によって検出された無音期間に対応して、無変調の搬送波信号を送信する、
ことを特徴とする。

前記フレームデータ生成手段は、前記音声有無検出手段によって検出された無音期間にて前記音声データ生成手段が生成した音声データを、前記送信手段に無変調の搬送波信号を送信させるための無変調設定データに変更し、
前記ＦＳＫ変調手段は、前記フレームデータ生成手段によって無変調設定データに変更された送信データのエリアにおいてＦＳＫ変調動作を停止することにより、前記送信手段から無変調の搬送波信号を送信させてもよい。

前記フレームデータ生成手段は、前記音声有無検出手段によって検出された無音期間にて前記音声データ生成手段が生成した音声データを伝送するためのエリアと同一フレーム内に、当該無音期間を特定可能に指示する識別データを含めた送信データを生成してもよい。

この発明の第２の観点に係る無線通信装置は、
音声を取り込んでデジタル化された音声データを生成する音声データ生成手段と、
前記音声データ生成手段によって生成された音声データを伝送するためのエリアを含んだフレーム構造の送信データを生成するフレームデータ生成手段と、
前記フレームデータ生成手段によって生成された送信データに対応して４値ＦＳＫ変調を施した被変調波信号を生成するＦＳＫ変調手段と、
前記ＦＳＫ変調手段によって生成された被変調波信号を所定の無線周波数帯域にて外部装置へと送信する送信手段と、
前記音声データ生成手段に取り込まれた音声における有音期間と無音期間とを検出する音声有無検出手段とを備え、
前記ＦＳＫ変調手段は、前記音声有無検出手段によって検出された無音期間に対応して、４値のシンボルのうちで搬送波周波数からの偏移が小さい２値のシンボルのみを用いてＦＳＫ変調を施した被変調波信号を生成する、
ことを特徴とする。

この発明の第３の観点に係る無線通信方法は、
無線通信装置による無線通信方法であって、
音声を取り込んでデジタル化された音声データを生成する音声データ生成ステップと、
前記音声データ生成ステップにて生成した音声データを伝送するためのエリアを含んだフレーム構造の送信データを生成するフレームデータ送信ステップと、
前記フレームデータ生成ステップにて生成した送信データに対応してＦＳＫ変調を施した被変調波信号を生成するＦＳＫ変調ステップと、
前記ＦＳＫ変調ステップにて生成した被変調波信号を所定の無線周波数帯域にて外部装置へと送信する送信ステップと、
前記音声データ生成ステップにて取り込んだ音声における有音期間と無音期間とを検出する音声有無検出ステップとを備え、
前記送信ステップは、前記音声有無検出ステップにて検出した無音期間に対応して、無変調の搬送波信号を送信するステップを含む、
ことを特徴とする。

この発明の第４の観点に係る無線通信方法は、
無線通信装置による無線通信方法であって、
音声を取り込んでデジタル化された音声データを生成する音声データ生成ステップと、
前記音声データ生成ステップにて生成した音声データを伝送するためのエリアを含んだフレーム構造の送信データを生成するフレームデータ送信ステップと、
前記フレームデータ生成ステップにて生成した送信データに対応して４値ＦＳＫ変調を施した被変調波信号を生成するＦＳＫ変調ステップと、
前記ＦＳＫ変調ステップにて生成した被変調波信号を所定の無線周波数帯域にて外部装置へと送信する送信ステップと、
前記音声データ生成ステップにて取り込んだ音声における有音期間と無音期間とを検出する音声有無検出ステップとを備え、
前記ＦＳＫ変調ステップは、前記音声有無検出ステップにて検出した無音期間に対応して、４値のシンボルのうちで搬送波周波数からの偏移が小さい２値のシンボルのみを用いて２値ＦＳＫ変調を施した被変調波信号を生成するステップを含む、
ことを特徴とする。

本発明によれば、通信路の狭帯域化に適合して隣接チャネルに与える影響を軽減することができる。

以下に、図面を参照して、この発明の実施の形態に係る無線通信装置１００について詳細に説明する。この無線通信装置１００は、例えば図示せぬPTT（Push-To-Talk）スイッチがオン操作（例えば押下）されたことに応答して、受信動作から送信動作への切り替えが行われ、他の無線通信装置との間でシンプレックス通信を行うことができるものであればよい。あるいは、無線通信装置１００は、例えば他の無線通信装置とともに所定数の無線チャネルを共用して無線基地局との間で無線周波数（RF;Radio Frequency）信号を送受信することによって無線通信を行うトランク方式の無線通信システムに適用されるものであってもよい。

図１は、この発明の実施の形態に係る無線通信装置１００の一構成例を示す図である。図１に示すように、無線通信装置１００は、マイクロフォン１０と、音声符号化回路１１と、有音無音検出器１２と、フレームデータ処理ユニット１３と、ＦＳＫ変調器１４と、送信処理回路１５と、アンテナ１６とを備えている。

マイクロフォン１０は、外部から音声を取り込み、電気信号としての音声信号を生成して音声符号化回路１１へと出力する。音声符号化回路１１は、例えばΔΣ（delta-sigma）変調器などのＰＣＭ（Pulse Code Modulation）回路、あるいはその他のＡ／Ｄ（Analog/Digital）変換器などから構成され、マイクロフォン１０から入力された音声信号をデジタル符号化した音声データを生成し、フレームデータ処理ユニット１３へと出力する。

有音無音検出器１２は、マイクロフォン１０から音声符号化回路１１へと送られる音声信号における信号レベルに基づいて、外部から取り込まれた音声における有音期間と無音期間とを検出する。具体的な一例として、有音無音検出器１２は、２０ｍｓ（ミリ秒）が経過する毎に、マイクロフォン１０からの音声信号における信号レベルを所定の有音基準値（例えば、４０dBの音声に対応した信号レベル）と比較して、音声信号の信号レベルが有音基準値以上であれば比較タイミングを含んだ２０ｍｓの期間を有音期間として検出する一方で、音声信号の信号レベルが有音基準値未満であれば比較タイミングを含んだ２０ｍｓの期間を無音期間として検出する。有音無音検出器１２は、有音期間であるか無音期間であるかの検出結果を示す音声有無識別信号を、フレームデータ処理ユニット１３に送る。

フレームデータ処理ユニット１３は、例えばＤＳＰ（Digital Signal Processor）あるいはＭＰＵ（MicroProcessor Unit）といったデジタルデータ処理に適合したプロセッサなどから構成され、音声符号化回路１１から入力された音声データを用いて所定のフレーム構造を有する送信データを生成する。フレームデータ処理ユニット１３によって生成された送信データは、ＦＳＫ変調器１４へと送られる。

図２は、フレームデータ処理ユニット１３が生成する送信データのフレーム構造を例示する図である。図２に示すように、１フレームの送信データは、同期ワードのエリアと、チャネル識別情報のエリアと、制御情報のエリアと、複数単位に区切られた音声データのエリアとを含んでいる。具体的な一例として、１単位の音声データは、２０ｍｓ間の音声に相当する音声データであり、１フレームあたり４単位の音声データが含まれることで、８０ｍｓ分の音声に相当する音声データを伝送できればよい。なお、同期ワードは受信側での同期処理に用いられる所定の符号パターンを有するデータであり、チャネル識別情報は無線チャネル及び機能チャネルを識別するデータであり、制御情報はＩＤ情報などを伝送するためのデータである。

また、フレームデータ処理ユニット１３は、有音無音検出器１２により無音期間が検出されたことに対応して、無線通信装置１００から無変調の搬送波信号を出力させるための設定を行う。具体的な一例として、フレームデータ処理ユニット１３は、有音無音検出器１２からの音声有無識別信号に基づき無音期間と検出された期間における音声データを、無線通信装置１００から無変調の搬送波信号を出力させるための無変調設定データに変更する。加えて、フレームデータ処理ユニット１３は、無音期間と検出された期間における音声データを無変調設定データに変更したときに、チャネル識別情報によって無音期間を特定可能とする送信データを生成する。例えば、チャネル識別情報は、同一フレーム内の送信データに含まれる４単位分の音声データのエリアにそれぞれ対応させた、４ビットの無変調識別データを含んでいる。そして、例えば音声符号化回路１１によって生成された音声データが伝送されるエリアに対応するビットを「０」とする一方で、音声データが無変調設定データに変更されたエリアに対応するビットを「１」とするなどの設定を行えばよい。

ＦＳＫ変調器１４は、例えば電圧制御発振器を含んだＰＬＬ（Phase Locked Loop）回路及び基準発振器や、ＤＤＳ（Direct Digital Synthesizer）、あるいは直交変調回路等を用いて構成され、フレームデータ処理ユニット１３からの送信データに基づいて周波数偏移（FSK；Frequency Shift Keying）変調を施した被変調波信号を生成する。また、ＦＳＫ変調器１４は、フレームデータ処理ユニット１３からの送信データが無変調設定データであるときに、例えばＦＳＫ変調動作を停止させるなどして、無変調の搬送波信号といった無変調波を生成する。ＦＳＫ変調器１４によって生成された被変調波信号や無変調の搬送波信号等といった、ＦＳＫ変調器１４からの出力信号は、送信処理回路１５へと送られる。送信処理回路１５は、例えばアップコンバータや電力増幅器等から構成され、ＦＳＫ変調器１４からの出力信号に基づき、無線通信装置１００が使用する無線チャネルに対応した帯域のＲＦ信号を生成して、アンテナ１６に供給する。例えば、送信処理回路１５は、ＦＳＫ変調器１４によって４値ＦＳＫ変調が施された被変調波信号や無変調の搬送波信号を、無線チャネルに対応した無線周波数帯域にてアンテナ１６から送信出力させる。

以下に、この発明の実施の形態に係る無線通信装置１００の動作を説明する。図３は、無線通信装置１００にて実行される処理の一例を示すフローチャートである。図３に示す処理を開始すると、無線通信装置１００は、まず、音声通話（会話）を開始するための初期設定を行う（ステップＳ１０１）。

より具体的には、無線通信装置１００が相手先の通信端末装置を呼び出す場合に、例えば図示せぬPTT（Push-To-Talk）スイッチがオン操作（例えば押下）されたことに応答して、図１に示す各部位への電力供給を開始するなどして、相手先の通信端末装置（あるいは所定の中継装置）などの外部装置に向けたＲＦ信号の送信動作を開始させる。

こうして音声通話が開始されると、マイクロフォン１０が外部からの音声を取り込んで音声信号を生成し、音声符号化回路１１へと送る（ステップＳ１０２）。音声符号化回路１１では、マイクロフォン１０からの音声信号をデジタル化した音声データが生成され、フレームデータ処理ユニット１３へと送られる（ステップＳ１０３）。このとき、有音無音検出器１２は、マイクロフォン１０から出力される音声信号のレベルを所定時間（例えば２０ｍｓ）が経過する毎にチェックして、有音期間であるか無音期間であるかの判定を行う（ステップＳ１０４）。

有音無音検出器１２によって有音期間であると判定されたときには（ステップＳ１０４；有音）、フレームデータ処理ユニット１３が音声符号化回路１１から送られた音声データを含んだ図２に示すようなフレーム構造の送信データを生成する（ステップＳ１０５）。これに対して、有音無音検出器１２によって無音期間であると判定されたとき（ステップＳ１０４；無音）、フレームデータ処理ユニット１３は、音声符号化回路１１から送られた音声データのうちで無音期間に相当する部分を無変調設定データに変更した送信データを生成する（ステップＳ１０６）。このとき、フレームデータ処理ユニット１３は、チャネル識別情報に含まれる無変調識別データにより、音声データが無変調設定データに変更されたエリアを、無音期間として特定可能に設定する。こうしてフレームデータ処理ユニット１３にて生成された送信データは、ＦＳＫ変調器１４へと送られる。

ＦＳＫ変調器１４は、フレームデータ処理ユニット１３からの送信データに基づくＦＳＫ変調動作の設定を行う（ステップＳ１０７）。このとき、送信データに無変調設定データが含まれている場合には、その無変調設定データの長さに対応した期間において、ＦＳＫ変調器１４は、例えばＦＳＫ変調動作を停止させることなどにより、無変調の搬送波信号を生成する。他方、送信データ内で同期ワードやチャネル識別情報、制御情報、あるいは音声符号化回路１１によって生成された音声データが含まれている部分では、ＦＳＫ変調器１４がフレームデータ処理ユニット１３から受けた送信データに対応したＦＳＫ変調動作を行い、例えば無線チャネルに対応した無線周波数帯域にて、４値ＦＳＫ信号を生成する。なお、ＦＳＫ変調器１４は、無線周波数帯域にて４値ＦＳＫ信号を生成するものに限られず、所定の中間周波数（IF；Intermediate Frequency）帯域の信号を生成するものであってもよい。こうしてＦＳＫ変調器１４にて生成された無線周波数帯域（あるいは中間周波数帯域）の被変調波信号は、送信処理回路１５へと送られる。

送信処理回路１５は、ＦＳＫ変調器１４から送られた信号の周波数を送信する無線チャネルの帯域へと変換（アップコンバージョン）したり、信号増幅を行うなどして、アンテナ１６に供給することにより、無線通信装置１００から外部へとＲＦ信号を出力させる（ステップＳ１０８）。また、無線通信装置１００では、音声通話を終了させるか否かの判定が行われる（ステップＳ１０９）。このとき、例えばPTTスイッチがオフ操作されたことなどに応答して、音声通話を終了させる旨の判定がなされると（ステップＳ１０９；Ｙｅｓ）、音声通話を終了させるための終話設定が行われる（ステップＳ１１０）。他方、ステップＳ１０９にて音声通話を終了させずに継続する旨の判定がなされたときには（ステップＳ１０９；Ｎｏ）、ステップＳ１０２の処理にリターンして、音声信号を生成する処理などを継続して実行する。

なお、ステップＳ１０２からステップＳ１０８の処理は、いずれか１つの処理のみが逐次に選択されて実行されなければならないものではなく、無線通信装置１００の各部位が処理を分担することで、複数の処理が並行して実行されてもよい。

次に、無線通信装置１００における具体的な動作の一例について、図４（Ａ）及び（Ｂ）を参照して説明する。ここで、図４（Ａ）は、無線通信装置１００内でフレームデータ処理ユニット１３からＦＳＫ変調器１４へと出力される信号の一例を示している。図４（Ｂ）は、無線通信装置１００内で送信処理回路１５による信号の出力動作例を示している。

例えば図４（Ａ）に示すように、フレームデータ処理ユニット１３は、タイミングＴ１までの期間において、有音無音検出器１２が有音期間と検出したことに対応して、音声符号化回路１１によって生成された音声データを図２に示すようなフレーム構造の送信データに含めてＦＳＫ変調器１４へと出力する。ここで、図４（Ａ）に示す例では、音声符号化回路１１によって生成される音声データが４値のシンボルデータ列として４つの信号レベルからなる矩形波信号となっている。

このとき、ＦＳＫ変調器１４は、フレームデータ処理ユニット１３からの送信データに対応したＦＳＫ変調動作を行うことにより、タイミングＴ１までの期間において、４値ＦＳＫ変調が施された被変調波信号を送信処理回路１５へと出力する。このＦＳＫ変調器１４によるＦＳＫ変調動作に対応して、送信処理回路１５は、図４（Ｂ）に示すように、タイミングＴ１までの期間において、４値ＦＳＫ変調が施された被変調波信号に対して電力増幅などを行い、無線通信装置１００から出力させる。

続いて、タイミングＴ１からタイミングＴ２までの期間は、図２に示すようなフレーム構造の送信データにおいて有音無音検出器１２が無音期間と検出した期間に対応した音声データの伝送期間に該当する。この場合、フレームデータ処理ユニット１３からは、例えば図４（Ａ）に示すように、音声符号化回路１１によって生成された音声データに代えて、無変調設定データとしてゼロレベルの送信データ信号が出力される。

この場合、ＦＳＫ変調器１４は、タイミングＴ１からタイミングＴ２までの期間にフレームデータ処理ユニット１３から出力される送信データ信号がゼロレベルであることに応答して、例えばＦＳＫ変調動作を停止させるなどして、図４（Ｂ）に示すように、送信処理回路１５によって無線通信装置１００から無変調の搬送波信号を出力させる。

このようにして無変調の搬送波信号が出力される期間については、図２に示すようなフレーム構造の送信データ内でチャネル識別情報に含まれる無変調識別データにより、受信側の通信端末装置にて特定することができる。無変調の搬送波信号が出力される期間では、受信側の通信端末装置にてクロック再生等の同期処理を実行することができず、受信動作が不安定になることが考えられる。そこで、無変調識別データにより受信側の通信端末装置にて無変調の期間を特定可能とすることで、受信動作が不安定な状態に陥ることを回避できる。すなわち、受信側の通信端末装置では、チャネル識別情報に含まれる無変調識別データによって特定した無変調の期間において同期処理の実行を中断し、例えば復調回路を自走周波数で動作（フリーラン）させるなど、クロック再生のタイミングを保持させるフリーホイール状態とすることで、無変調とされている音声データのエリアにおける不安定な動作を回避できる。

また、無変調の期間では音声符号化回路１１によって生成された音声データが伝送されないことにより受信側の通信端末装置では音声を出力させることができなくなる。そこで、無変調識別データにより受信側の通信端末装置にて特定された無変調の期間については、過去の音声データを繰り返し使用したり、あるいは予め用意した背景雑音等の固定データを使用して、利用者に違和感を与えない音声を出力させることが可能である。

さらに、フレームデータ処理ユニット１３は、タイミングＴ２以降の期間において、有音無音検出器１２が有音期間と検出したこと（あるいは、次のフレームの送信データにおける同期ワードの送信タイミングであること）に対応して、音声符号化回路１１によって生成された音声データ（あるいは、所定の同期ワード）に対応した４値のシンボルデータ列をＦＳＫ変調器１４へと出力する。ＦＳＫ変調器１４は、フレームデータ処理ユニット１３からの送信データに対応したＦＳＫ変調動作を行うことにより、タイミングＴ２以降の期間において、４値ＦＳＫ変調が施された被変調波信号を送信処理回路１５へと出力する。これにより、送信処理回路１５は、タイミングＴ２以降の期間において、４値ＦＳＫ変調が施された被変調波信号を無線通信装置１００から出力させる。

以上説明したように、この発明によれば、有音無音検出器１２によって無音期間が検出されたときには、フレーム構造を有する送信データのうちで無音期間に対応する音声データを伝送するエリアにおいて、ＦＳＫ変調器１４により無変調波が生成され、無線通信装置１００から無変調の搬送波信号が出力される。ここで、無変調の搬送波信号は、無線通信装置１００が使用する無線チャネルの中心周波数に相当する周波数成分のみを含んでおり、送信信号のスペクトルには、僅かな広がりしか見られない。従って、４値ＦＳＫ変調が施された被変調波信号に比べて大幅に狭帯域化されたＲＦ信号が出力されることになり、隣接チャネルへの影響を低減させることができる。

この場合、隣接チャネルへの干渉レベルは、有音期間における音声データや音声データ以外の送信データに対応して通常の４値ＦＳＫ変調が施された被変調波信号が出力される時間幅と、無音期間における音声データに対応して無変調の搬送波信号が出力される時間幅とを平均化したものとなる。そのため、有音無音検出器１２によって無音期間と検出される期間が多くなるほどに、隣接チャネルへの干渉レベルを低下させることができ、通信路の狭帯域化に適合して隣接チャネルに与える影響を低減することができる。

また、フレーム構造を有する送信データのうちでチャネル識別情報のエリアには、無音期間を特定可能とする無変調識別データが含まれている。これにより、受信側の通信端末装置で無変調の搬送波信号が送られてくる期間を特定して、例えば特定された期間では同期処理の実行を中断するといった、不安定な動作を回避するための制御を行うことが可能になる。

この発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形及び応用が可能である。すなわち、上記実施の形態では、無音期間に対応する音声データの伝送期間において無変調の搬送波信号を出力させるものとして説明したが、これに限定されるものではなく、隣接チャネルへの影響を低減させることが可能な他の方法を採用することもできる。例えば、無音期間に対応する音声データの伝送期間においては、４値ＦＳＫ変調で用いられる４つ（例えば、−３、−１、＋１、＋３）のシンボル（符号）のうちで、変調度が小さいシンボル、すなわち、搬送波周波数（チャネルの中心周波数）からの偏移が小さい２つ（例えば、−１と＋１）のシンボルだけを使用して２値ＦＳＫ変調を施した被変調波信号を出力するようにしてもよい。

この場合、フレームデータ処理ユニット１３は、例えば図４（Ａ）に示すタイミングＴ１からタイミングＴ２までの期間のように、有音無音検出器１２が検出した無音期間に対応した音声データの伝送期間において、音声符号化回路１１によって生成された音声データに代えて、「＋１，−１」を示すシンボル系列を連続してＦＳＫ変調器１４へと出力する。そうすると、ＦＳＫ変調器１４は、例えばタイミングＴ１からタイミングＴ２までの期間などにおいて、「＋１」のシンボルと「−１」のシンボルに対応してＦＳＫ変調された被変調波信号を、送信処理回路１５によって無線通信装置１００から出力させる。すなわち、無音期間に対応した音声データの伝送期間では、ＦＳＫ変調器１４から送信処理回路１５に対して、２値ＦＳＫ変調が施された被変調波信号が送られて、無線通信装置１００からは、２種類のシンボル「＋１」、「−１」に対応したＦＳＫ変調を交互に施した被変調波信号が出力されることになる。

このように無音期間に対応する音声データの伝送期間においても２値ＦＳＫ変調を施した被変調波信号が出力される場合には、受信側の通信端末装置にてクロック再生等の同期処理を行うことができるので、上記実施の形態でチャネル識別情報に含ませた無変調識別データは省略されてもよい。あるいは、無音期間に対応する音声データの伝送期間において２値ＦＳＫ変調を施した被変調波信号が出力される場合であっても、上記実施の形態と同様にして、チャネル識別情報に無変調識別データを含ませて、受信側の通信端末装置にて無音期間を特定できるようにしてもよい。すなわち、無音期間に対応する音声データのエリアにて伝送されるデータは、音声符号化回路１１によって生成された有効な音声データとは異なるデータであることから、チャネル識別情報に無変調識別データを含ませることで、受信側の通信端末装置にて無効な音声データが伝送される期間を特定することができる。受信側の通信端末装置にて特定された無効な音声データが伝送される期間では、上記実施の形態と同様に、過去の音声データを繰り返し使用することや、あるいは予め用意した背景雑音等の固定データを使用することなどにより、利用者に違和感を与えない音声を出力させることが可能である。

また、上記実施の形態では、フレームデータ処理ユニット１３が、有音無音検出器１２によって無音期間が検出されたときに、フレーム内における音声データのエリアにて、音声符号化回路１１によって生成された音声データを無変調設定データに変更してＦＳＫ変調器１４へと出力することで、無変調の搬送波信号を無線通信装置１００から出力させるものとして説明した。しかしながら、この発明はこれに限定されるものではなく、ＦＳＫ変調器１４によるＦＳＫ変調動作を停止させる任意の構成とすることができる。例えば、送信データ内における無音期間に対応する音声データの出力タイミングにおいて、フレームデータ処理ユニット１３は、図２に示すようなフレーム構造の送信データとは別個に、ＦＳＫ変調器１４から無変調の搬送波信号（あるいは中間周波数信号）を出力させるための無変調制御信号を、ＦＳＫ変調器１４に送るようにしてもよい。

さらに、音声符号化回路１１からフレームデータ処理ユニット１３へと出力される音声データや、フレームデータ処理ユニット１３からＦＳＫ変調器１４へと出力される送信データは、音声通話の秘匿性を確保するために、所定の暗号化処理が施されたものであってもよい。

この発明の実施の形態に係る無線通信装置の一構成例を示す フレームデータ処理ユニットが生成する送信データのフレーム構造を例示する図である。 無線通信装置にて実行される処理の一例を示すフローチャートである。 無線通信装置における具体的な動作の一例を説明するための図である。 「Mask E」で規定される送信スペクトルマスクを示す図である。 図５に示す送信スペクトルマスクに合致させた４値ＦＳＫ信号におけるスペクトル分布の一例を示す図である。

符号の説明

１０ マイクロフォン
１１ 音声符号化回路
１２ 有音無音検出器
１３ フレームデータ処理ユニット
１４ ＦＳＫ変調器
１５ 送信処理回路
１６ アンテナ
１００ 無線通信装置

Claims (6)

1. 音声を取り込んでデジタル化された音声データを生成する音声データ生成手段と、
   前記音声データ生成手段によって生成された音声データを伝送するためのエリアを含んだフレーム構造の送信データを生成するフレームデータ生成手段と、
   前記フレームデータ生成手段によって生成された送信データに対応してＦＳＫ変調を施した被変調波信号を生成するＦＳＫ変調手段と、
   前記ＦＳＫ変調手段によって生成された被変調波信号を所定の無線周波数帯域にて外部装置へと送信する送信手段と、
   前記音声データ生成手段に取り込まれた音声における有音期間と無音期間とを検出する音声有無検出手段とを備え、
   前記送信手段は、前記音声有無検出手段によって検出された無音期間に対応して、無変調の搬送波信号を送信する、
   ことを特徴とする無線通信装置。
2. 前記フレームデータ生成手段は、前記音声有無検出手段によって検出された無音期間にて前記音声データ生成手段が生成した音声データを、前記送信手段に無変調の搬送波信号を送信させるための無変調設定データに変更し、
   前記ＦＳＫ変調手段は、前記フレームデータ生成手段によって無変調設定データに変更された送信データのエリアにおいてＦＳＫ変調動作を停止することにより、前記送信手段から無変調の搬送波信号を送信させる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
3. 前記フレームデータ生成手段は、前記音声有無検出手段によって検出された無音期間にて前記音声データ生成手段が生成した音声データを伝送するためのエリアと同一フレーム内に、当該無音期間を特定可能に指示する識別データを含めた送信データを生成する、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の無線通信装置。
4. 音声を取り込んでデジタル化された音声データを生成する音声データ生成手段と、
   前記音声データ生成手段によって生成された音声データを伝送するためのエリアを含んだフレーム構造の送信データを生成するフレームデータ生成手段と、
   前記フレームデータ生成手段によって生成された送信データに対応して４値ＦＳＫ変調を施した被変調波信号を生成するＦＳＫ変調手段と、
   前記ＦＳＫ変調手段によって生成された被変調波信号を所定の無線周波数帯域にて外部装置へと送信する送信手段と、
   前記音声データ生成手段に取り込まれた音声における有音期間と無音期間とを検出する音声有無検出手段とを備え、
   前記ＦＳＫ変調手段は、前記音声有無検出手段によって検出された無音期間に対応して、４値のシンボルのうちで搬送波周波数からの偏移が小さい２値のシンボルのみを用いてＦＳＫ変調を施した被変調波信号を生成する、
   ことを特徴とする無線通信装置。
5. 無線通信装置による無線通信方法であって、
   音声を取り込んでデジタル化された音声データを生成する音声データ生成ステップと、
   前記音声データ生成ステップにて生成した音声データを伝送するためのエリアを含んだフレーム構造の送信データを生成するフレームデータ送信ステップと、
   前記フレームデータ生成ステップにて生成した送信データに対応してＦＳＫ変調を施した被変調波信号を生成するＦＳＫ変調ステップと、
   前記ＦＳＫ変調ステップにて生成した被変調波信号を所定の無線周波数帯域にて外部装置へと送信する送信ステップと、
   前記音声データ生成ステップにて取り込んだ音声における有音期間と無音期間とを検出する音声有無検出ステップとを備え、
   前記送信ステップは、前記音声有無検出ステップにて検出した無音期間に対応して、無変調の搬送波信号を送信するステップを含む、
   ことを特徴とする無線通信方法。
6. 無線通信装置による無線通信方法であって、
   音声を取り込んでデジタル化された音声データを生成する音声データ生成ステップと、
   前記音声データ生成ステップにて生成した音声データを伝送するためのエリアを含んだフレーム構造の送信データを生成するフレームデータ送信ステップと、
   前記フレームデータ生成ステップにて生成した送信データに対応して４値ＦＳＫ変調を施した被変調波信号を生成するＦＳＫ変調ステップと、
   前記ＦＳＫ変調ステップにて生成した被変調波信号を所定の無線周波数帯域にて外部装置へと送信する送信ステップと、
   前記音声データ生成ステップにて取り込んだ音声における有音期間と無音期間とを検出する音声有無検出ステップとを備え、
   前記ＦＳＫ変調ステップは、前記音声有無検出ステップにて検出した無音期間に対応して、４値のシンボルのうちで搬送波周波数からの偏移が小さい２値のシンボルのみを用いて２値ＦＳＫ変調を施した被変調波信号を生成するステップを含む、
   ことを特徴とする無線通信方法。

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