JP6781392B2 - 無線通信システム、無線機、無線通信方法、パケットの生成方法およびパケットからのデータ再生方法 - Google Patents

Description

本発明は、デジタル方式の音声通信を採用した無線通信システム、そのシステムで用いられる無線機、ならびに当該システムに対応した無線通信方法、パケットの生成方法およびパケットからのデータ再生方法に関する。

近年、アマチュア無線等の世界において、より高速の通信を実現し、またクリアな音声での交信を楽しむために、音声通信のデジタル化とネットワーク化が普及しつつある。そしてこのデジタル方式の音声通信を採用した無線通信システムにおいては、音声信号は符号化されてデジタル信号に変換され、パケット化された後に送信される（例えば、特許文献１参照）。

上述の無線通信システムにおいては、パケットのヘッダ部に送信先、送信元のコールサイン等を示すデータが付加されたことに伴い、相手局を特定して交信を行う等の、アナログ方式の無線通信システムではできなかった多くの機能を実現できるようになった。

更に、上述の無線通信システムにおいては、ヘッダ部に続いて、所定長の音声フレームとデータフレームとを連続して交互に繰り返すことによって、音声通信用のデータとデータ通信用のデータとを同時に送信することができる。

従って、この機能を活用すれば、例えば、交信を行いながら、カメラで撮影した画像信号を、一方の無線機から他方の無線機に送信してディスプレイに表示し、画像を見ながら会話を楽しむこともできる。

特開2006-157477号公報

しかし、上述した従来の無線通信システムは、音声通信を前提とするものであることから、データ通信用として送信できるデータ量は音声通信用のデータ量に比較して少なく設定されており、データ通信の通信速度が必ずしも速くないため、改善が求められていた。

本発明は、このような状況に鑑みて成されたもので、データ通信の通信速度を速くすることができる無線通信システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明にかかる無線通信システムは、少なくとも２台の無線機で構成され、当該無線機は、アナログ音声信号をＡ／Ｄ変換および符号化してデジタル音声信号に変換した後、当該デジタル音声信号を含むパケットを生成し、更に、当該パケットを無線信号に変換して送信すると共に、無線信号に変換されたパケットを受信し、当該パケットからデジタル音声信号を取り出してアナログ音声信号に変換することができる無線通信システムであって、
前記各無線機は、
前記パケットとして、ヘッダ部に少なくとも送信先および送信元の無線局を識別する識別子のデータが含まれ、かつデータ部に所定長の音声フレームとデータフレームが交互に連続して配置されたパケットを生成する送信部と、
受信した前記無線信号からパケットを再生し、かつ当該パケットからデジタル音声信号を取り出す受信部と、
前記送信部に対してパケットの生成を指示し、かつ前記受信部に対して受信した無線信号からパケットの再生を指示するコントローラと、
送信と受信の切り替えを行うＰＴＴスイッチを含み、ユーザの指示を前記コントローラに伝達する操作部と、を備え、
前記音声フレームに、デジタル音声信号の代わりにデータ通信用のデータを挿入して送信するファーストデータモードで通信を行う場合、
送信側無線機の前記送信部は、前記コントローラの指示に従い、前記音声フレームおよびデータフレームにデータ通信用のデータを挿入し、更に前記データフレームに、前記音声フレームにデータ通信用のデータが挿入されていることを示す情報を挿入したパケットを生成し、
一方、前記ＰＴＴスイッチが押下され、前記音声フレームに音声信号のデータを挿入して送信するスローデータモードで通信を行う場合、
前記送信部は、前記コントローラの指示に従い、前記音声フレームに音声信号のデータを挿入し、前記データフレームにデータ通信用のデータを挿入し、更に前記データフレームにデータの種別を示す情報を挿入したパケットを生成し、
無線信号を受信した受信側無線機の前記コントローラは、前記受信部で再生されたパケットのデータフレームに挿入された情報を解析して、前記パケットがいずれの通信モードで送信されたものであるかを確認し、
前記パケットが前記ファーストデータモードで送信されたものである場合、前記受信部に対して前記パケットの音声フレームおよびデータフレームからのデータ通信用のデータの取り出しを指示し、
前記パケットが前記スローデータモードで送信されたものである場合、前記受信部に対して前記パケットの音声フレームからの音声信号のデータの取り出し、およびデータフレームからのデータ通信用のデータの取り出しを指示し、
更に、前記送信側無線機のコントローラは、前記ＰＴＴスイッチが押下されていない状態において、外部機器または前記無線機に内蔵された機器からデータ通信用のデータを受信したとき、前記送信部に前記ファーストデータモードでの通信を指示することを特徴とする。

ここで、前記データフレームには、データの種別を示す情報が記述されたミニヘッダが挿入され、前記音声フレームにデータ通信用のデータが挿入されていることを示す情報は、前記データの種別を示す情報の一つとして前記ミニヘッダに記述されることが好ましい。

更に本発明は、上述の無線通信システムを実現する無線機、ならびに上述の無線通信システムに対応した無線通信方法、パケットの生成方法およびパケットからのデータ再生方法を含む。

本発明にかかる無線通信システムを採用すれば、データ通信の通信速度を速くすることができるために、従来の無線通信システムと比較して、データ通信用のデータを高速で送信することができる。

本発明の実施の形態にかかる無線機の構成を示すブロック図である。 無線機によって送信されるパケットの構成を示す図である。 パケットのデータ部の各フレームに挿入されるデータの種類を示す図である。 ファーストデータモードにおいてパケットの送信を開始してから停止するまでのコントローラでの処理の流れを示すフローチャートである。 同モードにおいてパケットに挿入されるデータの種類を示す図である。 パケットを受信した無線機のコントローラでの処理の流れを示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態にかかる無線通信システムについて、図面を参照しながら説明する。

＜データ通信の通信速度を速める手段＞
最初に、本発明において採用したデータ通信の通信速度を速める手段について説明する。本発明では、音声信号のデータを送信するために用いられる音声フレームに、データ通信用のデータを挿入して送信することによって、データ通信の通信速度を速めている。

なお、以後の説明においては、データ通信の通信速度の違いに基づいて、音声フレームに音声信号のデータが挿入される通信形態を「スローデータモード」、音声フレームにデータ通信用のデータが挿入される通信形態を「ファーストデータモード」という。

ところで、上述した２つの通信モードのうちファーストデータモードで送信を行う場合、受信側では音声が再生されないために無音状態となる。従って、無線機に通信データを表示する機器が接続されていない場合、ファーストデータモードで通信が行われているのか、無音の通信が行われているのか識別できなくなる。

更に、ファーストデータモードに対応していない従来の無線機でファーストデータモードのパケットを受信した場合、当該パケットからデータ通信用データの再生ができないため、無音の妨害通信と誤認する恐れがある。

このため、本実施の形態では、ファーストデータモードにおいて、無線信号を受信した無線機のスピーカから一定の間隔でビープ音を出力させることによって、ファーストデータモードで通信が行なわれていることをユーザに報知している。

従って、無線信号を受信した無線機（相手局）のユーザは、周期的に出力されるビープ音から、ファーストデータモードでの通信が行なわれていることを簡単に確認できる。この効果は、特に、ファーストデータモードに対応していない無線機でファーストデータモードの無線信号を受信した場合に有効である。

＜無線機の構成＞
次に、図１を参照して、本実施の形態にかかる無線通信システムで用いる無線機について説明する。無線機１は、マイク１１、スピーカ１２、ＡＦ増幅器１３、音声コーデック１４、送信部１５、送受切替部１６、アンテナ１７、受信部１８、インターフェース部１９、コントローラ２１、操作部２６および表示部２８で構成されている。図中、太線の矢印は音声信号やデータの流れを示し、細線の矢印は制御系統の信号の流れを示している。

マイク１１は、送信用の音声を入力としてアナログ音声信号を生成し、その音声信号をＡＦ増幅器１３に出力する。一方、スピーカ１２は、ＡＦ増幅器１３から出力されたアナログ音声信号を音声に変換する。

ＡＦ（Audio Frequency）増幅器１３は、マイク１１から入力されたアナログ音声信号を増幅して音声コーデック１４に供給する。また、音声コーデック１４から供給された受信音声のアナログ音声信号を増幅してスピーカ１２に出力する。

音声コーデック１４は、ＡＦ増幅器１３から供給されたアナログ音声信号をＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換および符号化して送信部１５に出力する。音声コーデック１４はまた、受信部１８から供給されたデジタル音声信号を復号化し、更にＤ／Ａ（デジタル／アナログ）変換した後、ＡＦ増幅器１３に出力する。

送信部１５は、音声コーデック１４から供給されたデジタル音声信号に無線通信用のヘッダを付すと共に、後述するＰＴＴスイッチ２７の出力に基づいて、図２に示す送信用のパケットを生成する。パケットの構成については、後に図２を用いて詳述する。送信部１５は更に、パケットを構成するデジタルデータで搬送波を変調し、送受切替部１６を介してアンテナ１７から送信する。

送受切替部１６は、ＰＴＴスイッチ２７が押下されてオンになると送信部１５からの送信信号をアンテナ１７に導き、ＰＴＴスイッチ２７が放されてオフになるとアンテナ１７の受信信号を受信部１８に導く。

受信部１８は、コントローラ２１からの指示信号に従って受信周波数を切り替え、受信周波数に同調して得られた受信信号を増幅し、更に復調してパケットを再生する。そして再生したパケットからヘッダ部を取り除き、音声データについては音声コーデック１４に供給し、その他のデータ（例えば画像信号等のパケットデータ）についてはインターフェース部１９に供給する。

インターフェース部１９は外部接続端子２０を介して図示しない外部機器（例えばパーソナルコンピュータやスマートフォン）に接続され、外部機器から供給される画像信号等のパケットデータを送信部１５やコントローラ２１に供給する。またインターフェース部１９は、受信部１８から供給されたパケットデータを、外部接続端子２０を介して外部機器に供給する。

コントローラ２１は無線機１の動作を制御する。コントローラ２１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２２、ＣＰＵ２２の動作を規定するプログラムを記憶したＲＯＭ（Read Only Memory）２３、ＣＰＵ２２のワークメモリとして機能するＲＡＭ（Random Access Memory）２４、およびコールサイン等のデータを格納する不揮発性メモリ２５を備えている。

操作部２６は、種々の入力やユーザの指示をコントローラ２１に伝達する。操作部２６にはＰＴＴ（Push To Talk）スイッチ２７が含まれている。ＰＴＴスイッチ２７は、押下する（オンにする）と送受切替部１６が送信側に切り替わってアンテナ１７から送信が行われ、放す（オフにする）と、送受切替部１６が受信側に切り替わって受信した音声信号の再生が行われる。

表示部２８は液晶ディスプレイ等で構成され、種々のデータを表示するのに用いられる。表示部２８の画面には、無線機１がアマチュア無線信号を受信したこと（呼び出しがあったこと）や、送信元（自局）や送信先(相手局)のコールサイン、ニックネーム等が表示される。

本実施の形態にかかる無線機１は、上述した汎用の構成部材とは別に、ビープ音の生成手段である音声符号器２９を備えている。音声符号器２９は、ユーザへの報知音であるビープ音の符号データを生成するもので、コントローラ２１の指示に従ってビープ音を生成し、そのデータを送信部１５に出力する。

＜パケットの構成＞
次に、図２および図３を参照して、送信部１５で生成されるパケットの構成を説明する。パケットの構成は、デジタル方式の音声通信の一連のデータを、どのような順番でどのようにまとめて送信するかを示したものである。

図２に示すように、パケットＰａはヘッダ部Ｐｈとデータ部Ｐｄとで構成されている。ヘッダ部Ｐｈには、同期信号ｈ１、フラグｈ２、送り先レピータのコールサインｈ３、送り元レピータのコールサインｈ４、送信先コールサインｈ５、送信元コールサインｈ６が含まれている。

ヘッダ部Ｐｈのうち同期信号ｈ１は、受信信号の同期をとり、またこれより信号であることを表す。フラグｈ２は、レピータ経由通信、直接通信、レピータ制御信号等を表すデータであり、複数ビットのデータで構成されている。

送り先レピータのコールサインｈ３は、例えば送信先の無線局が属するレピータエリア内のレピータ局のコールサイン、送り元レピータのコールサインｈ４は送信元の無線局が属するレピータエリア内のレピータ局のコールサインである。また送信先コールサインｈ５は、送信する相手局のコールサイン、送信元コールサインｈ６は、自局のコールサインである。これらのコールサイン（ｈ３〜ｈ６）は、送信先および送信元の無線局、更には無線信号を中継するレピータ局を識別するための識別子としての役割を果たす。なお送信先コールサインｈ５については、不特定局を呼び出すＣＱとしてもよい。

データ部Ｐｄは、音声通信用のデータとデータ通信用のデータを同時に送信できるように、デジタル化された音声信号が挿入される所定長の音声フレームｄ１と、画像信号やメッセージ等のデータ通信用のデータが挿入される所定長のデータフレームｄ２が交互に配置され、最後にパケットの終わりを示す終話フレームｄ３が付加されている。

なお、データフレームｄ２については、一定間隔（例えば４２０ｍＳ）毎に、送信相手局の無線機との同期を取るための同期信号が挿入される再同期フレームｄ４に置き換えられている。

次に、図３に基づき、データフレームｄ２に挿入されるデータ通信用のデータについて説明する。図３は、データ部Ｐｄの各フレームに挿入されるデータの種類を示したものである。図において、「音声」はフレームに音声信号のデータが挿入されていることを示し、「データ」は、フレームにデータ通信用のデータが挿入されていることを示す。

データ部Ｐｄを構成する音声フレームｄ１とデータフレームｄ２は、音声信号のデータ送信が優先されることから、音声フレームｄ１のデータ量がデータフレームｄ２のデータ量より多く設定されている。通常、音声フレームｄ１には９バイトのデータが挿入され、データフレームｄ２には３バイトのデータが挿入される。

更に、データフレームｄ２の先頭部分には、データの種別等を記述したミニヘッダｄ５が挿入される。ただし、ミニヘッダｄ５をデータフレーム毎に設けると、データフレームに挿入できるデータ量が減るため、通常は、２つのデータフレーム毎に１つのミニヘッダｄ５を挿入している。

従って、パケットＰａを生成する際には、図３の下段に示すように、データ通信用の通信データを５バイト毎に分割し、その先頭に１バイトのミニヘッダｄ５を付加してデータブロックを構成した後、このデータブロックを３バイト毎に分割して、隣接する２つのデータフレームｄ２に挿入している。

そしてミニヘッダｄ５には、データの種別とデータ長を示す情報が記述される。データ長は、一つのデータブロック内に挿入される有効データ長を示している。例えば、１３バイトのデータ長を有する画像等の汎用データを送信する場合を考える。まず、前述の通り、送信するデータを５バイト毎に分割すると、５バイト、５バイト、３バイトに３分割される。そして、この分割されたデータそれぞれの先頭にミニヘッダｄ５が付加される。ここで、画像等の汎用データを示す情報が、例えば、０ｘ３とすると、１つ目および２つ目のデータブロックのミニヘッダｄ５は、それぞれ０ｘ３５となり、３つ目のデータブロックのミニヘッダｄ５は０ｘ３３となる。

コントローラ２１（図１参照）は、端子２０に接続された外部機器（図示せず）から送信されたデータ通信用のデータから、インターフェース部１９を介してデータの種別等を示すデータを取り出し、ＲＡＭ２４に格納する。また送信部１５で送信用のパケットを生成する際に、ＲＡＭ２４から上述のデータを読み出して送信部１５に転送する。転送されたデータのうちデータ種別を示す情報は、ミニヘッダｄ５に書き込まれる。

一方、受信部１８で再生されたパケットＰａからデータ通信用のデータを再生する際には、上述したのと逆の処理、すなわちミニヘッダｄ５の情報に基づいて、２つのデータフレームｄ２に含まれるデータから５バイトの通信データを取り出し、それらをつなぎ合わせてデータ通信用のデータを再生し、インターフェース部１９を介して、外部機器に送信する。

＜スローデータモードでの交信動作＞
上述したように、本実施の形態にかかる無線機は、スローデータモードとファーストデータモードの２つのモードで通信を行うことができる。最初に、スローデータモードにおける交信動作について、前述の図１〜図３を参照して説明する。

図示しないが、操作部２６には通信モードを切り替えるモード切替手段としてスイッチが設けられており、ユーザがスイッチを切り替えることによってスローデータモードまたはファーストデータモードのいずれかを選択できる。通信モードを選択できない従来の無線機との間で通信を行う場合や、送信すべきデータ通信用のデータがない場合には、スローデータモードを選択する。なお、モード切替手段については、スイッチではなく、メニューボタン等を押下することで表示されるメニュー画面からモードを切り替えるようにしてもよい。

以下、スローデータモードにおける代表的なケースとして、任意のエリア内の無線機（自局）が異なるエリア内の無線局（相手局）を呼び出す場合について説明する。

ユーザは交信に先立ち、無線機１の操作部２６を操作して、交信に必要な情報、例えば送信元（自局）コールサインやレピータ局のコールサインを、不揮発性メモリ２５に格納しておく。

交信の際、ユーザは無線機１の操作部２６を操作し、送信先の無線局に付与されたコールサインおよび送り先レピータのコールサインを指定して呼び出しを指示する。

ユーザがＰＴＴスイッチ２７を押下すると、操作部２６から入力された情報は、コントローラ２１によって送信部１５に通知され、コントローラ２１の指示に従って送信部１５でパケットが生成される。図２に示したようにパケットＰａのヘッダ部Ｐｈには、送り先レピータのコールサインｈ３、送り元レピータのコールサインｈ４、送信先（相手局）のコールサインｈ５、および送信元（自局）のコールサインｈ６の各情報が含まれる。

一方、パケットＰａにデータ部Ｐｄのうち音声フレームｄ２１には、音声コーデック１４から出力された音声信号のデータが挿入され、データフレームｄ２には、インターフェース部１９から転送されたデータ通信用のデータが挿入される。

送信部１５で生成され無線信号に変換されたパケットＰａは、送受切替部１６およびアンテナ１７を介して送信される。無線機１（自局）から送信されたパケットＰａは、指定されたレピータ局によって中継され、無線機１（相手局）に到達する。

無線機１（相手局）で受信した無線信号は、アンテナ１７および送受切替部１６を介して受信部１８に供給され、受信部１８で復調されてパケットＰａが再生される。更に、受信部１８で再生されたパケットＰａからヘッダ部Ｐｈが取り除かれ、データ部Ｐｄの内容に応じて音声コーデック１４またはインターフェース部１９に供給される。

音声コーデック１４に供給された音声信号のデータは復号化され、さらにアナログの音声信号に変換されてＡＦ増幅器１３に供給される。ＡＦ増幅器１３で増幅された音声信号はスピーカ１２から出力され、送信元のユーザの声が再生される。

一方、図３に示すパケットを復調することによって得られたデータ通信用データは、インターフェース部１９を介して外部機器（図示せず）に転送される。

更に、受信部１８で再生されたパケットＰａはコントローラ２１に供給される。コントローラ２１のＣＰＵ２２は、ＥＣＣ（Error Check Code）チェックなどにより、受信したパケットＰａが有効なパケットであるか否かを判別する。

ＣＰＵ２２は、有効と判別されたパケットＰａのヘッダ部ＰｈのデータをＲＡＭ２４に格納すると共に、ヘッダ部Ｐｈの情報を解析する。ＣＰＵ２２は、解析結果に基づいて、受信したパケットＰａの送信先コールサインや送信元コールサインを表示部２８に表示する。

＜ファーストデータモードでの交信動作＞
次に、図４および図５、ならびに前述の図１〜図３を参照して、ファーストデータモードにおける交信動作について説明する。前述したように、本実施の形態にかかる無線通信システムにおいては、無線信号を受信した無線機１のスピーカ１２から一定の間隔でビープ音を出力させることによって、ファーストデータモードで通信が行なわれていることをユーザに通知している。

図４に、ファーストデータモードにおいてパケットＰａの送信を開始してから停止するまでのコントローラ２１での処理の流れを示す。また図５に、同期間に受信部１５で生成されるパケットＰａに挿入されるデータの種別を示す。

ユーザが交信に先立って行なう操作、例えば、交信に必要な情報の不揮発性メモリ２５への格納、送信先コールサインや送り先レピータのコールサインの指定等については、スローデータモードでの交信と変わらないため、説明を省略する。

ファーストデータモードへの切り替えるには２つの方法がある。第１の方法は、前述した操作部２６のモード切替スイッチ（図示せず）をファーストデータモードに切り替える方法である。外部機器に蓄積されたデータ通信用のデータを送信する場合等に行われる。

第２の方法は、ユーザがＰＴＴスイッチ２７を押下していない状態、すなわち音声信号の送信が指示されていない状態において、データ通信用のデータが外部機器もしくはＧＰＳ受信機等の無線機に内蔵された機器からインターフェース部１９へ送信されたときに、コントローラ２１がそれを検知して、自動的にファーストデータモードに切り替える方法である。

いずれの方法であっても、コントローラ２１は、送信部１５にファーストデータモードで送信の開始を指示するコマンドを送信する（ステップＳ１）。

コントローラ２１から送信開始を指示するコマンドを受信した送信部１５は、パケットＰａの生成を開始する。具体的には、送信部１５は、図５に示すように、音声フレームｄ１とデータフレームｄ２のそれぞれにデータ通信用のデータを挿入したパケットを生成する。生成されたパケットＰａは、更に送信部１５で高周波信号に変換され、アンテナ１７から無線信号として送出される。

なお、第２の方法によってファーストデータモードが選択された場合、無線信号を送出する前に、送信チャンネルが他局で使われているかどうかを確認するキャリアセンスを行うことによって、無線信号が錯綜することを防止している。

先に図３を用いて説明したように、スローデータモードにおける通信、すなわち音声フレームに音声信号のデータが挿入される通信形態において、音声通信とデータ通信とを同時に行う場合、音声フレームｄ１には、９バイトの音声信号のデータが挿入される。一方、データ通信用データは５バイト毎に分割された通信データｄ６と、その先頭に付加されたミニヘッダｄ５で構成されたデータブロックが２分割されて、２つのデータフレームｄ２に挿入される。

これに対し、ファーストデータモードにおける通信、すなわち音声フレームにデータ通信用のデータが挿入される通信形態において、音声フレームとデータフレームを用いてデータ通信用のデータだけを送信する場合、送信するデータは２０バイト毎に分割され、これにミニヘッダｄ５等が付加されてブロックを構成した後、このブロックのデータが隣接する２つの音声フレームｄ１と２つのデータフレームｄ２に分割して挿入される。

具体的には、ブロックは、２０バイトのデータ通信用のデータ、１バイトのミニヘッダ、異音軽減のために各音声フレームに挿入される２バイトの固有のデータおよびパケットロスの誤検出を防ぐためにデータフレームに挿入される１バイトのデータ、合計２４バイトのデータで構成され、これらのデータが、隣接する２つの音声フレームｄ１（９バイト×２）と２つのデータフレームｄ２（３バイト×２）に分割して挿入される。

パケットＰａの音声フレームｄ１に音声信号のデータが挿入される場合とデータ通信用のデータが挿入される場合を比較すると、後者におけるデータ通信の通信速度は前者のそれに比べて約３．５倍となるため、データ通信用のデータを高速で送信することができる。

図４の説明に戻って、コントローラ２１は、送信部１５に送信の開始を指示するコマンドを送信した時から第１の時間Ｔ１が経過したとき（ステップＳ２においてＹｅｓ）、音声符号器２９に対してビープ音の符号データ生成を指示するコマンドを送信し、更に、送信部１５に対して音声フレームｄ１へのビープ音の符号データ挿入を指示するコマンドを送信する（ステップＳ３）。ここで、第１の時間Ｔ１はビープ音の繰り返しの間隔を示す。

コントローラ２１からビープ音の挿入を指示するコマンドを受信した送信部１５は、図５に示すように、データ通信用データのブロックの切れ目まで待って、音声符号器２９から出力されたビープ音のデータを音声フレームｄ１に挿入する。

コントローラ２１は、送信部１５にビープ音の挿入を指示するコマンドを送信した後、第１の時間Ｔ１より短い第２の時間Ｔ２が経過したとき（ステップＳ４でＹｅｓ）、送信部１５にファーストデータモードに復帰するコマンドを送信すると共に、音声符号器２９に対してビープ音の生成停止を指示するコマンドを送信する（ステップＳ５）。ここで、第２の時間Ｔ２はビープ音が鳴っている時間を示す。

以後、送信部１５は、当初の形態に戻って、音声フレームｄ１とデータフレームｄ２のそれぞれにデータ通信用のデータを挿入したパケットを生成する。

次に、コントローラ２１は、インターフェース部１９でのデータ通信用データの受信状況を確認し（ステップＳ６）、継続してデータを受信している場合は（同ステップでＮｏ）、ステップＳ２の処理に戻って、第１の時間Ｔ１毎に、送信部１５に対してビープ音挿入の指示コマンドを、また音声符号器２９に対してビープ音の生成指示コマンドを繰り返し送信する。

一方、コントローラ２１は、インターフェース部１９でのデータ通信用データの受信が途切れてなくなった場合には（ステップＳ６でＹｅｓ）、送信部１５に対して送信の停止を指示するコマンドを送信する（ステップＳ７）。送信停止指示のコマンドを受信した送信部は、図５に示すように、パケットＰａに終話フレームｄ３を挿入してパケットの生成と送信を停止する。

なお、図４のフローチャートには示さなかったが、ファーストデータモードでの通信中に、ユーザがＰＴＴスイッチ２７を押下した場合、ＰＴＴスイッチ２７による操作が優先され、コントローラ２１は操作部２６からの信号を検知して、通信モードをスローデータモードに切り替える。

具体的には、コントローラ２１は、送信部１５に対して、スローデータモードでの送信すなわち音声フレームｄ１にデジタル音声信号を挿入することを指示するコマンドを送信する。

このコマンドを受信した送信部１５は、データ通信用データのブロックの切れ目まで待って、音声フレームｄ１に、音声コーデック１４から供給されるデジタル音声信号を挿入する。当然のことながら、スローデータモードにおいては、パケットＰａへのビープ音の挿入は行われない。

次に、図４に示した手順で作成され、無線機（自局）から送信された無線信号を受信した無線機（相手局）におけるデータ再生方法について説明する。コントローラ２１は、図６に示す流れに従って受信したデータの再生処理を行う。

コントローラ２１は、受信部１８で無線信号から再生されたパケットＰａのデータのうち、データフレームｄ２のデータを内蔵のレジスタ（図示せず）に取り込み（ステップＳ１１）、ミニヘッダの情報を解析して、パケットＰａがファーストデータモードで送信されたものであるか否かを確認する（ステップＳ１２）。

図５に示すように、ファーストデータモードでの通信において、パケットＰａのデータ部の先頭部分および第１の時間Ｔ１において第２の時間Ｔ２が経過した後の音声フレームｄ１には、データ通信用のデータが挿入されている。

コントローラ２１は、音声フレームｄ１にデータ通信用のデータが挿入されていることを確認した場合（ステップＳ１３でＹｅｓ）、受信部１８に対して、音声フレームｄ１から異音軽減用のデータ（本実施の形態では１バイト）を除いたデータ通信用データ（同８バイト）の取り出しを指示する（ステップＳ１４）。

続いてコントローラ２１は、隣接する２つの音声フレームｄ１および２つのデータフレームｄ２から取り出されたデータを、前述のブロックを作成するときと逆の順序でつなぎ合わせてデータ通信用のデータを再生する（ステップＳ１５）。再生されたデータ通信用のデータはインターフェース部１９に出力される。

コントローラ２１は、インターフェース部１９に対して、再生されたデータ通信用のデータを外部機器に転送するよう指示し、インターフェース部１９は、その指示に従って再生されたデータ通信用のデータを外部機器に出力する。このようにして通信速度が速められたデータ通信用データが外部機器に送信される。

一方、図５に示すように、第１の時間Ｔ１において第２の時間Ｔ２が経過するまでの間、パケットＰａの音声フレームｄ１にはビープ音の音声信号が挿入されている。コントローラ２１は、音声フレームｄ１にビープ音のデータが挿入されていることを確認すると（ステップＳ１３においてＮｏ）、受信部１８に対して、音声フレームｄ１に含まれるビープ音のデータ（本実施の形態では９バイト）の取り出しを指示する（ステップＳ１７）。

次に、コントローラ２１は、音声コーデック１４に対して、受信部１８から取り出されたビープ音のデータの復号化を指示し（ステップＳ１８）、音声コーデック１４は、コントローラ２１の指示に従ってビープ音の復号化処理を行う。復号化され、更にアナログ音声信号に変換されたビープ音は、スピーカ１２から出力される。

無線信号を受信した無線機１（相手局）のユーザは、時間Ｔ１の間隔で周期的に出力されるビープ音から、ファーストデータモードでの通信が行なわれていることを確認できる。この効果は、特に、ファーストデータモードに対応していない無線機がファーストデータモードの無線信号を受信した場合に有効である。

コントローラ２１は、ステップＳ１７、１８の処理と並行して、データフレームｄ２から取り出し、レジスタに格納したデータをつなぎ合わせてデータ通信用のデータを再生する（ステップＳ１９）。再生されたデータ通信用のデータはインターフェース部１９に出力される。

続いてコントローラ２１は、前述のステップＳ１６の処理、すなわちインターフェース部１９に対して、再生されたデータ通信用のデータを外部機器に転送するよう指示し、インターフェース部１９は、指示に従って再生されたデータ通信用のデータを外部機器に出力する。

上述の実施の形態において、ビープ音の繰り返しの第１の時間Ｔ１については、１秒程度が好ましい。またビープ音を出力する第２の時間Ｔ２については、長すぎるとデータ通信の通信速度が低下し、逆に短すぎるとビープ音の聞き取りが難しくなるため、０．１〜０．２秒程度が好ましい。

また、上述の実施の形態では、ビープ音を発生させるのに音声符号器２９を用いたが、ビープ音の発生手段はこれに 限らない。ビープ音の音声信号のデータそのものを不揮発性メモリ２５に格納しておき、第２の時間Ｔ２の間、コントローラ２１がそのデータを読み出して送信部１５に送信するようにしてもよい。

１ 無線機
１１ マイク
１２ スピーカ
１３ ＡＦ増幅器
１４ 音声コーデック
１５ 送信部
１６ 送受切替部
１７ アンテナ
１８ 受信部
１９ インターフェース部
２１ コントローラ
２５ 不揮発性メモリ
２６ 操作部
２７ ＰＴＴスイッチ
２８ 表示部
２９ 音声符号器
Ｐａ パケット
Ｐｈ ヘッド部
Ｐｄ データ部

Claims (12)

1. 少なくとも２台の無線機で構成され、当該無線機は、アナログ音声信号をＡ／Ｄ変換および符号化してデジタル音声信号に変換した後、当該デジタル音声信号を含むパケットを生成し、更に、当該パケットを無線信号に変換して送信すると共に、無線信号に変換されたパケットを受信し、当該パケットからデジタル音声信号を取り出してアナログ音声信号に変換することができる無線通信システムであって、
   前記各無線機は、
   前記パケットとして、ヘッダ部に少なくとも送信先および送信元の無線局を識別する識別子のデータが含まれ、かつデータ部に所定長の音声フレームとデータフレームが交互に連続して配置されたパケットを生成する送信部と、
   受信した前記無線信号からパケットを再生し、かつ当該パケットからデジタル音声信号を取り出す受信部と、
   前記送信部に対してパケットの生成を指示し、かつ前記受信部に対して受信した無線信号からパケットの再生を指示するコントローラと、
   送信と受信の切り替えを行うＰＴＴスイッチを含み、ユーザの指示を前記コントローラに伝達する操作部と、を備え、
   前記音声フレームに、デジタル音声信号の代わりにデータ通信用のデータを挿入して送信するファーストデータモードで通信を行う場合、
   送信側無線機の前記送信部は、前記コントローラの指示に従い、前記音声フレームおよびデータフレームにデータ通信用のデータを挿入し、更に前記データフレームに、前記音声フレームにデータ通信用のデータが挿入されていることを示す情報を挿入したパケットを生成し、
   一方、前記ＰＴＴスイッチが押下され、前記音声フレームに音声信号のデータを挿入して送信するスローデータモードで通信を行う場合、
   前記送信部は、前記コントローラの指示に従い、前記音声フレームに音声信号のデータを挿入し、前記データフレームにデータ通信用のデータを挿入し、更に前記データフレームにデータの種別を示す情報を挿入したパケットを生成し、
   無線信号を受信した受信側無線機の前記コントローラは、前記受信部で再生されたパケットのデータフレームに挿入された情報を解析して、前記パケットがいずれの通信モードで送信されたものであるかを確認し、
   前記パケットが前記ファーストデータモードで送信されたものである場合、前記受信部に対して前記パケットの音声フレームおよびデータフレームからのデータ通信用のデータの取り出しを指示し、
   前記パケットが前記スローデータモードで送信されたものである場合、前記受信部に対して前記パケットの音声フレームからの音声信号のデータの取り出し、およびデータフレームからのデータ通信用のデータの取り出しを指示し、
   更に、前記送信側無線機のコントローラは、前記ＰＴＴスイッチが押下されていない状態において、外部機器または前記無線機に内蔵された機器からデータ通信用のデータを受信したとき、前記送信部に前記ファーストデータモードでの通信を指示することを特徴とする無線通信システム。
2. 前記データフレームには、データの種別を示す情報が記述されたミニヘッダが挿入され、
   前記音声フレームにデータ通信用のデータが挿入されていることを示す情報は、前記データの種別を示す情報の一つとして前記ミニヘッダに記述される、請求項１に記載の無線通信システム。
3. アナログ音声信号をＡ／Ｄ変換および符号化してデジタル音声信号に変換した後、当該デジタル音声信号を含むパケットを生成し、更に、当該パケットを無線信号に変換して送信する無線機であって、
   前記パケットとして、ヘッダ部に少なくとも送信先および送信元の無線局を識別する識別子のデータが含まれ、かつデータ部に所定長の音声フレームとデータフレームが交互に連続して配置されたパケットを生成する送信部と、
   前記送信部に対してパケットの生成を指示するコントローラと、
   送信と受信の切り替えを行うＰＴＴスイッチを含み、ユーザの指示を前記コントローラに伝達する操作部と、を備え、
   前記音声フレームに、デジタル音声信号の代わりにデータ通信用のデータを挿入して送信するファーストデータモードで通信を行う場合、
   前記送信部は、前記コントローラの指示に従い、前記音声フレームおよびデータフレームにデータ通信用のデータを挿入し、更に前記データフレームに、前記音声フレームにデータ通信用のデータが挿入されていることを示す情報を挿入したパケットを生成し、
   一方、前記ＰＴＴスイッチが押下され、前記音声フレームに音声信号のデータを挿入して送信するスローデータモードで通信を行う場合、
   前記送信部は、前記コントローラの指示に従い、前記音声フレームに音声信号のデータを挿入し、前記データフレームにデータ通信用のデータを挿入し、更に前記データフレームにデータの種別を示す情報を挿入したパケットを生成し、
   更に、前記コントローラは、前記ＰＴＴスイッチが押下されていない状態において、外部機器または前記無線機に内蔵された機器からデータ通信用のデータを受信したとき、前記送信部に前記ファーストデータモードでの通信を指示することを特徴とする無線機。
4. 前記データフレームには、データの種別を示す情報が記述されたミニヘッダが挿入され、
   前記音声フレームにデータ通信用のデータが挿入されていることを示す情報は、前記データの種別を示す情報の一つとして前記ミニヘッダに記述される、請求項３に記載の無線機。
5. 受信した前記無線信号から前記パケットを再生し、かつ当該パケットからデジタル音声信号を取り出す受信部を、更に備え、
   前記コントローラは、前記受信部で再生されたパケットのデータフレームに挿入された情報を解析して、前記パケットがいずれの通信モードで送信されたものであるかを確認し、
   前記パケットが前記ファーストデータモードで送信されたものである場合、前記受信部に対して前記パケットの音声フレームおよびデータフレームからのデータ通信用のデータの取り出しを指示し、
   前記パケットが前記スローデータモードで送信されたものである場合、前記受信部に対して前記パケットの音声フレームからの音声信号のデータの取り出し、およびデータフレームからのデータ通信用のデータの取り出しを指示する、請求項３または４に記載の無線機。
6. 少なくとも２台の無線機で構成され、当該無線機は、
   ヘッダ部に少なくとも送信先および送信元の無線局を識別する識別子のデータが含まれ、かつデータ部に所定長の音声フレームとデータフレームが交互に連続して配置されたパケットを生成する送信部と、
   受信した無線信号から前記パケットを再生し、かつ当該パケットからデジタル音声信号を取り出す受信部と、
   前記送信部に対してパケットの生成を指示し、かつ前記受信部に対して受信した無線信号からパケットの再生を指示するコントローラと、
   送信と受信の切り替えを行うＰＴＴスイッチを含み、ユーザの指示を前記コントローラに伝達する操作部と、を備え、
   前記各無線機は、アナログ音声信号をＡ／Ｄ変換および符号化してデジタル音声信号に変換した後、当該デジタル音声信号を含むパケットを生成し、更に、当該パケットを無線信号に変換して送信すると共に、無線信号に変換されたパケットを受信し、当該パケットからデジタル音声信号を取り出してアナログ音声信号に変換する無線通信方法であって、
   前記音声フレームに、デジタル音声信号の代わりにデータ通信用のデータを挿入して送信するファーストデータモードで通信を行う場合、
   送信側無線機の前記送信部は、前記コントローラの指示に従い、前記音声フレームおよびデータフレームにデータ通信用のデータを挿入し、更に前記データフレームに、前記音声フレームにデータ通信用のデータが挿入されていることを示す情報を挿入したパケットを生成し
   一方、前記ＰＴＴスイッチが押下され、前記音声フレームに音声信号のデータを挿入して送信するスローデータモードで通信を行う場合、
   前記送信部は、前記コントローラの指示に従い、前記音声フレームに音声信号のデータを挿入し、前記データフレームにデータ通信用のデータを挿入し、更に前記データフレームにデータの種別を示す情報を挿入したパケットを生成し、
   更に、前記送信側無線機のコントローラは、前記ＰＴＴスイッチが押下されていない状態において、外部機器または前記無線機に内蔵された機器からデータ通信用のデータを受信したとき、前記送信部に前記ファーストデータモードでの通信を指示することを特徴とする無線通信方法。
7. 前記送信側無線機のコントローラは、前記ファーストデータモードでの通信中に前記ＰＴＴスイッチが押下された場合、前記送信部に対して前記スローデータモードへの通信モードの切り替えを指示する、請求項６に記載の無線通信方法。
8. 前記送信部は、前記コントローラから前記スローデータモードへの通信モードの切り替えの指示があったとき、データ通信用のデータのブロックの切れ目まで待って、前記音声フレームにデジタル音声信号を挿入する、請求項７に記載の無線通信方法。
9. ヘッダ部に少なくとも送信先および送信元の無線局を識別する識別子のデータが含まれ、かつデータ部に所定長の音声フレームとデータフレームが交互に連続して配置されたパケットを生成する送信部と、
   前記送信部に対してパケットの生成を指示するコントローラと、
   送信と受信の切り替えを行うＰＴＴスイッチを含み、ユーザの指示を前記コントローラに伝達する操作部と、を備え、
   前記送信部で、アナログ音声信号がＡ／Ｄ変換および符号化されたデジタル音声信号を含むパケットを生成し、更に、当該パケットを無線信号に変換して送信する無線機におけるパケットの生成方法であって、
   前記音声フレームに、デジタル音声信号の代わりにデータ通信用のデータを挿入して送信するファーストデータモードで通信を行う場合、
   送信側無線機の送信部は、前記コントローラの指示に従い、前記音声フレームおよびデータフレームにデータ通信用のデータを挿入し、更に前記データフレームに、前記音声フレームにデータ通信用のデータが挿入されていることを示す情報を挿入したパケットを生成し
   一方、前記ＰＴＴスイッチが押下され、前記音声フレームに音声信号のデータを挿入して送信するスローデータモードで通信を行う場合、
   前記送信部は、前記コントローラの指示に従い、前記音声フレームに音声信号のデータを挿入し、前記データフレームにデータ通信用のデータを挿入し、更に前記データフレームにデータの種別を示す情報を挿入したパケットを生成し、
   更に、前記コントローラは、前記ＰＴＴスイッチが押下されていない状態において、外部機器または前記無線機に内蔵された機器からデータ通信用のデータを受信したとき、前記送信部に前記ファーストデータモードでの通信を指示し、
   前記送信部は、前記コントローラの指示に従い、前記音声フレームおよびデータフレームにデータ通信用のデータを挿入し、更に前記データフレームに、前記音声フレームにデータ通信用のデータが挿入されていることを示す情報を挿入したパケットを生成することを特徴とするパケットの生成方法。
10. 前記コントローラは、前記ファーストデータモードでの通信中に前記ＰＴＴスイッチが押下された場合、前記送信部に対して前記スローデータモードへの通信モードの切り替えを指示し、
    前記送信部は、前記コントローラによる通信モードの切り替えの指示に従い、前記音声フレームに音声信号のデータを挿入し、前記データフレームにデータ通信用のデータを挿入し、更に前記データフレームにデータの種別を示す情報を挿入したパケットを生成する、請求項９に記載のパケットの生成方法。
11. 前記送信部は、前記コントローラから前記スローデータモードへの通信モードの切り替えの指示があったとき、データ通信用のデータのブロックの切れ目まで待って、前記音声フレームにデジタル音声信号を挿入する、請求項１０に記載のパケットの生成方法。
12. 請求項９乃至１１のいずれかに記載のパケットの生成方法により生成されたパケットを含む無線信号を受信し、当該無線信号から前記パケットを再生し、かつ当該パケットからデジタル音声信号を取り出す受信部を備え、
    前記コントローラは、前記受信部で再生されたパケットのデータフレームに挿入された情報を解析して、前記パケットがいずれの通信モードで送信されたものであるかを確認し、
    前記パケットが前記ファーストデータモードで送信されたものである場合、前記受信部に対して前記パケットの音声フレームおよびデータフレームからのデータ通信用のデータの取り出しを指示し、
    前記パケットが前記スローデータモードで送信されたものである場合、前記受信部に対して前記パケットの音声フレームからの音声信号のデータの取り出し、およびデータフレームからのデータ通信用のデータの取り出しを指示することを特徴とするパケットからのデータ再生方法。

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