JP5884235B2 - 分散受信式無線マイクロフォンシステム - Google Patents

Description

本発明の分野は拡声装置に関し、特に無線マイクロフォンシステムに関する。

演説などの催し用拡声装置は、周知である。一般的に、演壇の話者が拡声装置のマイクロフォンを介して聴衆に語りかける。話者の声はマイクロフォンによって検出され、増幅器で増幅され、増幅された音声が１つ以上のスピーカを通じて聴衆に向けて流される。

より高度なシステムでは、マイクロフォンが無線装置の場合もある。この場合には、無線送信機がマイクロフォン内に組み込まれる。対応した無線受信機が送信機からのオーディオ信号を受信し、そのオーディオ信号を増幅器を介して各スピーカに送る。

無線マイクロフォンは、自由に移動可能であるため、有線マイクロフォンと比べ顕著な利点を有する。しかし、無線マイクロフォンは一般に、そのような装置で利用可能なパワー及びレンジが制限される無許可の周波数帯域で動作する。

高いフレキシビリティのため、無線マイクロフォンは多くの異なる話者がいる多くの公けの集まりの進行（public proceeding）において必須の要素となってきている。そのような場合、各無線マイクロフォンはそれぞれ独自の送信機と発信機を備え、独自の周波数で動作する。

無線マイクロフォンはよく機能するが、多くの分野で使用を困難にする多数の特徴も有している。例えば出力が制限されているため、無線マイクロフォンは一般に１００フィートより短いレンジで動作する。この制限されたレンジは、話者の体が無線マイクロフォンの送信機と発信機の間にあるとさらに減少する。さらに、使用可能な周波数の数が制限されており、隣り合う無線マイクロフォンは一般に同一または極めて接近した周波数レンジで動作する必要があるため、無線装置間で相互干渉をしばしば生じる。無線マイクロフォンの重宝さから、より多くの無線マイクロフォンを近接した状況でより良好に使用する方法が求められている。

図１は、本発明の例示の実施形態による無線マイクロフォンシステムの平面図。 図２は、例示の実施形態の代替例による無線マイクロフォンシステムの平面図。 図３は、図１のシステムで用いられる同期パルスのシーケンスのタイミング図。 図４Ａ−４Ｄは、図１のシステムで用いられる同期パルスのシーケンスの別のタイミング図。 図５は、図１のシステムで用いられるマイクロフォン送信機ユニットの同期状態図である。

図１は、本発明の例示の実施形態による分散受信式無線マイクロフォンシステム１０を概略的に示している。無線マイクロフォンシステム１０は、領域１２内におけるオーディオ情報を１つ以上の無線マイクロフォン送信機ユニット（ＭＴＵ）１４、１６を介して検出し、拡声（ＰＡ）システム１８でオーディオ情報を増幅し、増幅されたオーディオ情報をローカル配置された複数のスピーカを通じて領域１２に戻すのに使われる。

あるいは、増幅されたオーディオ情報は、離れた場所にいる多数の聴衆２１に分散配分されてもよい。例えば、システム１０は、公けの集まりの進行をモニターしながら、増幅されたオーディオ情報を公衆の通信回線（ラジオ、テレビなど）１９を経て配信するのに使える。従ってシステム１０は、エンターテインメント、通信または通知用オーディオを意図したシステムと呼ぶ方が、一部の実施形態ではより適切かもしれない。

領域１２内には、多数のデジタル受信機モジュール（ＤＲＭ）２０、２２が含まれる。デジタル受信機モジュール２０、２２は、調整器モジュール２４及び１つ以上のオーディオ制御インタフェース（ＡＣＩ）２６，２８を介してＰＡシステム１８に接続される。

システム１０のマイクロフォン送信機ユニット１４、１６とデジタル受信機モジュール２０、２２は、時分割マルチアクセス（ＴＤＭＡ）フォーマットに基づく無線インタフェースを経て情報を交換可能である。ＴＤＭＡフォーマットに基づく反復データフレームは、同期パルスとそれに続く多数のスロット（例えば１４個）によって形成され、マイクロフォン送信機ユニット１４、１６はオーディオ情報をそのスロットで送信可能である。

システム１０内の同期を維持するため、デジタル受信機モジュール２０、２２は各々、マイクロフォン送信機ユニット１４、１６に対して、ある適切な時間間隔（例えば１ミリ秒毎）で同期パルス２３を送信する。この同期パルスに応答して、マイクロフォン送信機ユニット１４、１６の各々が、それぞれ与えられたスロット内でオーディオ情報パルス１７を送信する。

マイクロフォン送信機ユニット１４、１６及びデジタル受信機モジュール２０、２２それぞれのトランシーバは、超広帯域（ＵＷＢ）フォーマットで動作可能である。同期パルス２３とオーディオ情報パルス１７は、適切な中心周波数（例えば６.３５０ＧＨｚ）、周波数レンジ（例えば６.１００ＧＨｚから６.６００ＧＨｚ）、及びパルス持続時間（例えば３ナノ秒）を含む同様の構造とし得る。

マイクロフォン送信機ユニット１４、１６は各々、送信機、受信機、マイクロフォン、及び不揮発性メモリを含む中央処理装置（ＣＰＵ）を備えることができる。ＣＰＵは、デジタル受信機モジュール２０、２２からの同期パルスをモニターして検出する同期化プロセッサを含む１つ以上のプロセッサを備えることができる。

マイクロフォン送信機ユニット１４、１６内の同期クロックプロセッサは、一定の間隔で受信される同期パルスによって同期化可能である。別のカウンタを用いて、欠落した同期パルスの数をウィンドウ機能に基づきカウントし、欠落した同期パルスが所定数（シーケンス）に達したら送信機の動作を停止してもよい。

各マイクロフォン送信機ユニット１４、１６内には、オーディオ情報パルスの送信を、受信した同期パルスに同期させる送信プロセッサを含めることができる。この場合には、マイクロフォン送信機ユニット１４、１６のメモリ内に格納されている所定のスロット識別子で、オーディオ情報パルスを送信するためのスロット位置を識別する。

各マイクロフォン送信機ユニット１４、１６内のオーディオ情報プロセッサは、マイクロフォンからオーディオ情報を受信し、マイクロフォン送信機ユニット１４、１６の識別子をメモリから取り出し、オーディオ情報と識別子をオーディオ情報パケット内に組み入れることができる。送信プロセッサはオーディオパケットを受信し、そのパケットを、識別されたスロット内の一致したオーディオ情報として送信する。

各デジタル受信機モジュール２０，２２によって送信された同期パルスは、調整器モジュール２４内のプロセッサによって制御される。調整器モジュール２４内のパルス制御プロセッサが、パルスを送信するその都度デジタル受信機モジュール２０，２２に指令を送ってもよいし、あるいは調整器モジュール２４の制御に基づき、各デジタル受信機モジュール２０，２２内のパルスプロセッサによってパルスを自動的に発生してもよい。いずれの場合も、調整器モジュール２４内のパルス制御プロセッサは、調整器モジュール２４の不揮発性メモリ内にある一組のパルスシーケンスファイルから所定のパルスシーケンスを取り出すことができる。パルスシーケンスファイルとパルスシーケンスは、システム１０内で動作しているデジタル受信機モジュール２０の数に応じて選択し得る。

各デジタル受信機モジュール２０，２２によって送信された同期パルスは、図３Ａに示すように、調整器モジュール２４の制御に基づき同期パルスのマルチフレームシーケンス（つまりスーパーフレーム）内に組み合わせ及び組み入れてもよい。図３に示すように、２つのデジタル受信機モジュール２０，２２はどちらも、同期パルスを同時には送信しない。

一実施形態においては、図３Ａに示すように、システム１０は８フレームの長いスーパーフレームで動作し得る。図示のごとく、第１のデジタル受信機モジュール２０（ＤＲＭ１）が４ｍｓの間に１ｍｓづつ隔てて４個の同期パルスを送信し，それに続いて第２のデジタル受信機モジュール２２（ＤＲＭ２）が４ｍｓの間に１ｍｓづつ隔てて４個の同期パルスを送信し、その後は同様のプロセスが繰り返される。各同期パルスが、８フレームのスーパーフレーム中の一部（フレーム）を決める。

同期パルスに続けて、マイクロフォン送信機ユニット１４、１６は、その同期パルスによって決まるフレームの所定のスロットでオーディオ情報を送信可能である。例えば、第１のマイクロフォン送信機ユニット１４が第１のスロットに割り当てられていれば、第１のマイクロフォン送信機ユニット１４は常に、各同期パルス後の第１のスロットで送信する。同じく、第２のマイクロフォン送信機ユニット１６が第８のスロットに割り当てられていれば、第２のマイクロフォン送信機ユニット１６は常に第８のスロットで送信する。

尚、各同期パルス後に、各デジタル受信機モジュール２０，２２内のフレームプロセッサは、それぞれのスロット内のオーディオデータをモニターする。各デジタル受信機モジュール２０，２２からの情報は、ＴＤＭフォーマットで調整器モジュール２４に送られ、そこで情報をさらに処理してもよい。この場合の処理とは、コンテンツプロセッサが各デジタル受信機モジュールから受信したスロットコンテンツを受け取り、そのスロットコンテンツを他のデジタル受信機モジュールから受信した対応するスロットコンテンツと比較することを意味する。最大振幅のスロットコンテンツを与えるデジタル受信機モジュールが、当該フレームでのマイクロフォン送信機ユニット１４、１６に対する好適なオーディオ信号源として選ばれる。あるいは、各デジタル受信機モジュール２０，２２からのそれぞれのスロットコンテンツの振幅を組み合わせて（加算して）、各マイクロフォン送信機ユニット１４、１６用のオーディオ出力を発生してもよい。

本例では、調整器モジュール２４のコンテンツプロセッサが、マイクロフォン送信機ユニット１４、１６からの単一ストリームのオーディオデータをオーディオ制御インタフェース２６、２８に送る。そして、オーディオ制御インタフェース２６、２８内の多重分離プロセッサが、各マイクロフォン送信機ユニット１４、１６からの供与物（つまりオーディオ信号）を認識し受信する。さらにオーディオ制御インタフェース２６、２８は、各マイクロフォン送信機ユニット１４、１６からのオーディオ信号を、ＰＡシステム１８の各入力に転送する。

あるいは、それぞれのスロット内で検出されたデータを、各デジタル受信機モジュール２０，２２内でパケット化し、調整器モジュール２４に送ってもよい。調整器モジュール２４内で、オーディオプロセッサが各デジタル受信機モジュールからのオーディオ情報を比較し、最も大きい振幅を有するパケットを選択する。あるいは、調整器モジュール２４が、各デジタル受信機モジュール２０，２２を介してマイクロフォン送信機ユニット１４、１６から受信したオーディオデータを加算することで、ＰＡシステム１８へ送る前にそれらの値を加算してもよい。

図２は、別の実施形態におけるシステム１０を示す。図２に示すように、このシステム１０は２つの領域５０，５２で動作する。第１組のマイクロフォン送信機ユニット５４、５６、５８、６０、６２が第１の領域５０に割り当てられ、第２組のマイクロフォン送信機ユニット６４、６６、６８、７０、７２が第２の領域５２に割り当てられている。さらに、マイクロフォン送信機ユニット５４、５６、５８、６０、６２、６４、６６、６８、７０、７２の各々は、登録してある領域５０,５２に従いマイクロフォン送信機ユニットを識別する固有のアドレスを有している。あるいは、一組のマイクロフォン送信機ユニット５４の各々が、各マイクロフォン送信機ユニットの固有の識別子に組み入れられたグループ識別子を含んでいてもよい。

図２に示すように、第１の領域５０は第１及び第２のデジタル受信機モジュール７４，７６を備えている。同じく、第１の領域５２は第１及び第２のデジタル受信機モジュール７８，８０を備えている。

図２の実施形態では、調整器モジュール２４がデジタル受信機モジュール７４，７６、７８，８０の各々毎に同期パルスシーケンスを決めてもよい。４個のデジタル受信機モジュール７４，７６、７８，８０間で可能な１つの送信シーケンスが、図３Ｃに示してある。図３Ｃに示すように、第１のデジタル受信機モジュール７４が４個の同期パルスを含む第１のパルスシーケンスを送信し、第２のデジタル受信機モジュール７６が第１のパルスシーケンスの直後に４個の同期パルスを含む第２のパルスシーケンスで送信する。さらにその後、第３及び第４のデジタル受信機モジュール７８，８０が、それぞれ初めの４個の同期パルスを含む第３及び第４のパルスシーケンスを送信する。

図３Ｃの各同期パルス後に、各デジタル受信機モジュール７４，７６、７８，８０はマイクロフォン送信機ユニット５４、５６、５８、６０、６２、６４、６６、６８、７０、７２の各々からの送信をモニターする。マイクロフォン送信機ユニットから受信されるオーディオパケットはいずれも、その固有の識別子と共にそれぞれのデジタル受信機モジュール７４，７６、７８，８０によってパケット化され、調整器モジュール２４に送られる。

調整器モジュール２４内で、各パケットが比較（または組み合わせ）され、各マイクロフォン送信機ユニットからの最大限のオーディオ信号を得る。調整器モジュール２４は、各マイクロフォン送信機ユニット５４、５６、５８、６０、６２、６４、６６、６８、７０、７２に割り当てられた固有の識別子に基づいてそれぞれのパケットを送ってもよい。

その場合、第１の領域５０に割り当てられたマイクロフォン送信機ユニットからのオーディオパケットは第１のＰＡシステム８４に送られ、第２の領域５２に割り当てられたマイクロフォン送信機ユニットからのオーディオパケットは第２のＰＡシステム８６に送られる。いずれのケースでも、調整器モジュール２４はオーディオパケットをオーディオ制御インタフェース２６、２８に送り、そこで各パケットのソースアドレスが取り出され、各領域５０，５２に割り当てられたマイクロフォン送信機ユニットのリストと比較される。

システム１０は、従来のオーディオシステムと比べ顕著な利点をもたらす。例えば、多数の異なるソースから同期パルスが送信されるため、マイクロフォン送信機ユニットがどのデジタル受信機モジュールからも同期パルスを受け取れない場所にマイクロフォン送信機ユニットが位置する可能性が減少もしくは除去される。同様の理由から、デジタル受信機モジュール７４，７６が各々オーディオ信号を受信するため、複数のデジタル受信機モジュールのうち少なくとも１つが強いオーディオ信号を受信する可能性が著しく増大する。

各オーディオ信号に固有の識別子を用いているため、いずれのデジタル受信機モジュールもどのマイクロフォン送信機ユニットからのオーディオ信号でも受信でき、そのオーディオ信号をＰＡシステム８４，８６に転送できる。従って、領域５０、５２で発生したオーディオ信号を増幅し、その増幅されたオーディオ信号を、当該オーディオ信号が発生した領域にだけ送ることができる。

尚、上記の「だけ」という言葉は、増幅されたオーディオ信号を意図した領域に送ることを意味している。例えば、マイクロフォン送信機ユニット５８からのオーディオ信号を領域５２にいる聴衆に送るのは、そこにいる聴衆にとって不和になるかもしれない。しかし、マイクロフォン５８からの増幅されたオーディオ信号を、領域５０における公けの集まりの進行を聞きたいと思っているラジオの聴衆に送ることは、オーディオ信号が発生した場所と異なる領域へオーディオ信号を送ることになるとしても、意図した目的に適っている。

マイクロフォン送信機ユニットが１つ以上の同期パルスを検出できなくても、マイクロフォン送信機ユニットによる送信のスロット配分を著しく損なうことはない。その場合には、各マイクロフォン送信機ユニット１４、１６の内部時間軸が同期を比較的良好に維持する。但し、ある程度長い期間パルスが欠落したら（例えば、続けて２１個の同期パルスの欠落）、マイクロフォン送信機ユニットのオーディオ情報送信部が自動的に動作停止するようにしてもよい。動作停止した場合は、マイクロフォン送信機ユニット内の受信機が同期信号の探索及び検出を継続してもよい。その受信機が４個の同期パルスを続けて検出したら、当該マイクロフォン送信機ユニットは再び、オーディオ情報の送信を開始できる。

図４に示した別の例示の実施形態では、各デジタル受信機モジュールからの１シーケンス中の同期パルスの数が増加され、得られた同期状態にマイクロフォン送信機ユニットがロック等されるのを保証するのに必要な最少数の同期パルス（例えば、４ｍｓで４個の同期パルス）をマイクロフォン送信機ユニットが受信する可能性を増大させている。

図４Ｂは、２個のデジタル受信機モジュールを用いた例である。この例では、各デジタル受信機モジュールが１０個の同期パルスを含むシーケンスを送信した後、続く１０個の同期パルス分の間は送信を行わない。

図４Ｃは、３個のデジタル受信機モジュールを用いた例である。この例では、第１のデジタル受信機モジュールが７個の同期パルスを含むシーケンスを送信する。第１のデジタル受信機モジュールが７個の同期パルスを送信した後、第２のデジタル受信機モジュールが７個の同期パルスを含むシーケンスを送信し、それに続いて第３のデジタル受信機モジュールが７個の同期パルスを含むシーケンスを送信する。２１個の同期パルスの後、上記のプロセスが繰り返され、第１のデジタル受信機モジュールが再び送信を開始する。

図４Ｄは、４個のデジタル受信機モジュールを用いた例である。この例では、第１のデジタル受信機モジュールが５個の同期パルスを含むシーケンスを送信する。第１のデジタル受信機モジュールが５個の同期パルスを送信した後、第２のデジタル受信機モジュールが５個の同期パルスを含むシーケンスを送信し、それに続いて第３及び第４のデジタル受信機モジュールがそれぞれ５個の一連の同期パルスを送信する。この例では２０個の同期パルスの後、上記のプロセスが繰り返され、第１のデジタル受信機モジュールが再び送信を開始する。

図５は、マイクロフォン送信機ユニットのシーケンス図である。図５に示すように、マイクロフォン送信機ユニットは初め、初期取得・アパーチャ開状態にあり、マイクロフォン送信機が同期パルスをモニターする。マイクロフォン送信機ユニットが１ｍｓづつ離れた４個の同期パルスを含むシーケンスを検出すると、マイクロフォン送信機ユニットは初期取得・アパーチャ閉状態に入る。さらに、マイクロフォン送信機ユニットが１ｍｓづつ離れた４個の同期パルスを含むシーケンスを３回続けて（つまり３つのマルチフレームにわたって）検出すると、マイクロフォン送信機ユニットはロック・アパーチャ閉状態に入る。

以上無線マイクロフォンシステムの特定の実施形態を、本発明の構成及び使用方法を例示する目的で説明した。但し、本発明及びその各種の視点を上記以外の変形及び変更として実施することも当業者にとっては自明であり、本発明は上記の特定の実施形態によって限定されないことが理解されるべきである。従って、ここに開示し、請求の範囲に記載した基本的な根本原理の真の精神及び範囲内に含まれる変更、変形、または等価物はいずれも全て、本発明に包含される。

Claims (11)

1. 複数の可搬式無線マイクロフォン送信機ユニット；
   無線同期パルスの送信と、同期パルスに同期された前記複数の可搬式無線マイクロフォン送信機ユニットからのオーディオ情報の受信とを交互に行う複数のデジタル受信機モジュール；
   前記デジタル受信機モジュールの各々と交信し、同期パルスの送信を複数のデジタル受信機モジュール間で所定の送信シーケンスに基づいて調整する調整器モジュール；及び
   前記複数の可搬式無線マイクロフォン送信機ユニットのうちの少なくとも一部から前記デジタル受信機モジュールを介してオーディオ情報を受信し、受信したオーディオ情報を増幅し、増幅されたオーディオ情報を意図した領域へ専一的に送るオーディオシステム、
   を備えた装置。
2. 前記複数の可搬式無線マイクロフォン送信機ユニット及びデジタル受信機モジュールは超広帯域フォーマットで動作する請求の範囲第１項に記載の装置。
3. 前記複数のデジタル受信機モジュールは択一的に同期パルスのシーケンスを送信する請求の範囲第１項に記載の装置。
4. 前記同期パルスはほぼ１ミリ秒づつ相互に離れている請求の範囲第１項に記載の装置。
5. 前記同期パルスは時分割マルチアクセスフレームを形成する請求の範囲第１項に記載の装置。
6. 複数の地理的領域をさらに備え、少なくとも第１のグループの前記複数の可搬式無線マイクロフォン送信機ユニットが前記複数の地理的領域のうち第１の地理的領域に割り当てられ、第２のグループの前記複数の可搬式無線マイクロフォン送信機ユニットが前記複数の地理的領域のうち第２の地理的領域に割り当てられている請求の範囲第１項に記載の装置。
7. 複数の地理的領域；
   前記複数の地理的領域のうち第１の地理的領域に割り当てられた第１のグループの複数の可搬式無線マイクロフォン送信機ユニットと、前記複数の地理的領域のうち第２の地理的領域に割り当てられた第２のグループの複数の可搬式無線マイクロフォン送信機ユニットとを含む複数の可搬式無線マイクロフォン送信機ユニット；
   前記複数の地理的領域のうち第１の地理的領域に割り当てられた第１のグループの複数のデジタル受信機モジュールと、前記複数の地理的領域のうち第２の地理的領域に割り当てられた第２のグループの複数のデジタル受信機モジュールとを含む複数のデジタル受信機モジュールで、無線同期パルスの送信と、同期パルスに同期された前記複数の可搬式無線マイクロフォン送信機ユニットからのオーディオ情報の受信とを交互に行う複数のデジタル受信機モジュール；
   前記デジタル受信機モジュールの各々と交信し、同期パルスの送信を複数のデジタル受信機モジュール間で所定の送信シーケンスに基づいて調整する調整器モジュール；及び
   前記複数の可搬式無線マイクロフォン送信機ユニットのうちの少なくとも一部から前記デジタル受信機モジュールを介してオーディオ情報を受信し、受信したオーディオ情報を増幅し、増幅されたオーディオ情報を意図した領域へ専一的に送るオーディオシステム、
   を備えた装置。
8. 前記複数のデジタル受信機モジュールは択一的に同期パルスのシーケンスを送信する請求の範囲第７項に記載の装置。
9. 前記同期パルスはほぼ１ミリ秒づつ相互に離れている請求の範囲第７項に記載の装置。
10. 前記同期パルスは時分割マルチアクセスフレームを形成する請求の範囲第７項に記載の装置。
11. 各々がグループ識別子を備えた複数の可搬式無線マイクロフォン送信機ユニット；
    無線同期パルスの送信と、同期パルスに同期された前記複数の可搬式無線マイクロフォン送信機ユニットからのオーディオ情報の受信とを交互に行う複数のデジタル受信機モジュール；
    前記デジタル受信機モジュールの各々と交信し、同期パルスの送信を複数のデジタル受信機モジュール間で所定の送信シーケンスに基づいて調整する調整器モジュール；及び
    前記複数の可搬式無線マイクロフォン送信機ユニットのうちの少なくとも一部から前記デジタル受信機モジュールを介してオーディオ情報を受信し、受信したオーディオ情報を増幅し、増幅されたオーディオ情報をソースのグループ識別子によって識別された目的箇所に送る拡声装置、
    を備えた装置。

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