JP6969366B2 - 無線通信機 - Google Patents

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Description

本発明は、VOX(Voice-operated Transmit)機能を搭載する無線通信機に関する。
半二重通信方式を採用する無線通信機においては、PTT(Push To Talk)スイッチを押下することによって無線通信機を送信状態へと切り替え、PTTスイッチの押下を解除することによって無線通信機を受信待ち受け状態へと切り替える。
これに加えて、無線通信機は、ハンズフリー通話を実現するために、マイクロホンが所定のレベル以上の音声を収音したときに無線通信機を送信状態に切り替える、いわゆるVOX機能を搭載することがある(特許文献1参照)。
特許第3919697号公報
VOX機能を搭載する無線通信機において、VOX機能を働かせるためには、マイクロホンが所定のレベル以上の音声を収音しなければならない。そこで、ユーザは、VOX機能が働く音声のレベルを意識しながら話す必要があった。例えば、送信を開始したい場合に意図的に大きな音量で通話を開始するといったことを意識する必要があった。
そこで、全二重通信方式を採用する携帯電話のように、通話を開始するときの音声のレベルを意識することなく自然に通話することができる無線通信機の登場が望まれる。このとき、周囲音のレベルも意識することなくVOX機能を働かせることが望まれる。
本発明は、VOX機能が働く音声のレベル及び周囲音のレベルを意識する必要がなく、通信相手との会話が継続しているときには通常の音量で通話を開始することができる無線通信機を提供することを目的とする。
本発明は、音声入力信号を変調してRF信号として送信する送信部と、受信したRF信号を復調して音声出力信号として出力する受信部と、マイクロホンが音声を収音することによって得られた音声入力信号のレベルとVOX感度レベルとを比較する音声レベル比較部と、前記音声レベル比較部による比較結果に基づき、前記音声入力信号のレベルが前記VOX感度レベル以上であれば前記送信部に前記音声入力信号を送信するよう指示する送信判定部と、前記受信部が音声出力信号の出力を終了する直前までの所定の期間に、前記マイクロホンが収音した周囲音に基づいて、前記VOX感度レベルを算出するVOX感度レベル演算部とを備えることを特徴とする無線通信機を提供する。
本発明の無線通信機によれば、VOX機能が働く音声のレベル及び周囲音のレベルを意識する必要がなく、通信相手との会話が継続しているときには通常の音量で通話を開始することができる。
一実施形態の無線通信機を示すブロック図である。 一実施形態の無線通信機の音声送信処理に関する動作を示すフローチャートである。 一実施形態の無線通信機が受信中の動作を示すフローチャートである。 一実施形態の無線通信機におけるVOX感度レベルの第1の設定方法を概念的に示す図である。 一実施形態の無線通信機におけるVOX感度レベルの第2の設定方法を概念的に示す図である。 一実施形態の無線通信機が受信を完了した後に送信を開始するときの動作の一例を概念的に示す図である。
以下、一実施形態の無線通信機100について、添付図面を参照して説明する。図1に示すように、無線通信機100は、マイクロホン1、A/D変換器2、中央処理装置(以下、CPU)3、記憶部4、送信部5、受信部6、送受信用のアンテナ7を備える。記憶部4は不揮発性メモリであり、例えばEEPROM(Electrically Erasable and Programmable Read-only Memory)である。図1では、PTTスイッチの図示を省略している。マイクロホン1は無線通信機100に対して着脱自在であってもよい。
マイクロホン1はユーザが発する音声を収音し、アナログの音声入力信号をA/D変換器2に供給する。A/D変換器2は、アナログの音声入力信号をA/D変換して、デジタルの音声入力信号をCPU3に供給する。
送信部5は、マイクロホン1が検出した音声入力信号を所定の変調方式で変調してRF信号に変換し、アンテナ7からRF信号を送信する。受信部6は、アンテナ7で検出したRF信号を復調し音声出力信号とし、図示しないスピーカまたはイヤホンといった電気音響変換器から音声として出力する。
CPU3は、送信判定部31、バッファ32、VOX感度レベル演算部33、音声レベル比較部34、受信判断部35、経過時間計測部36、VOX感度レベル選択部37を有する。
送信判定部31からVOX感度レベル選択部37までの各部は、CPU3で実行されるソフトウェア(コンピュータプログラム)による機能として構成されているが、送信判定部31からVOX感度レベル選択部37までの各部をハードウェアで構成してもよい。ハードウェアとソフトウェアとを混在させてもよく、ハードウェアとソフトウェアとの使い分けは任意である。
A/D変換器2より出力された音声入力信号は、送信判定部31、バッファ32、及び音声レベル比較部34に供給される。受信判断部35は、受信部6がRF信号を受信中である否か、つまり受信部6が、RF信号を復調して音声出力信号を出力中であるか、出力を完了したかを判断する。例えば、受信判断部35は、ノイズスケルチにより音声出力信号を出力中であるか出力を完了したかを判断してもよい。
受信部6が受信中であるとき、つまり受信部6が音声出力信号を出力中であるとき、バッファ32は、A/D変換器2より出力された音声入力信号の所定時間分を保存する。つまり、受信部6が受信中であるときにマイクロホン1が検出する音声入力信号は周囲音であり、バッファ32は、受信部6が受信中であるときに、周囲音を保存する。受信部6が受信を終了した場合、VOX感度レベル演算部33は、バッファ32より読み出された周囲音の音声入力信号のレベルに基づいて、後述するようにしてVOX感度レベルを算出する。詳細には、VOX感度レベル演算部33は、第1のVOX感度レベルと、第1のVOX感度レベルよりも低いレベルを有する第2のVOX感度レベルとを算出する。
バッファ32は、少なくとも、VOX感度レベル演算部33がVOX感度レベルを算出するのに必要な所定時間だけ音声入力信号を保存する容量を有していればよい。バッファ32は、最新の所定時間の音声入力信号を保存するよう、音声入力信号を更新し記憶する。つまり、バッファ32は、受信部6が受信を終了する直前までの所定時間の周囲音を保存する。
VOX感度レベル演算部33がVOX感度レベルを算出するとき、マイクロホン1が、受信部6が受信している音声を収音しないようにしている。一例として、ユーザがヘッドセットを利用して受信部6が出力している音声を聞くことにより、マイクロホン1が、受信部6が出力している音声を収音せず、周囲音(環境音)のみを収音することができる。受信部6が受信している音声をスピーカより出力する場合には、マイクロホン1が、スピーカより出力された音声をキャンセルした音声を収音するように構成してもよい。
このようにして、VOX感度レベル演算部33は、マイクロホン1が周囲音を収音した音声入力信号のレベルに基づいてVOX感度レベルを算出する。即ち、VOX感度レベルは、周囲音のレベルに応じて可変される。
第1及び第2のVOX感度レベルは、記憶部4に供給されて記憶される。受信判断部35が受信を完了したと判断したとき、経過時間計測部36は受信を完了した時点からの経過時間を計測する。VOX感度レベル選択部37は、経過時間計測部36が計測する経過時間が所定の時間に到達するまでは、記憶部4より第2のVOX感度レベルを選択して読み出して、音声レベル比較部34に供給する。VOX感度レベル選択部37は、経過時間計測部36が計測する経過時間が所定の時間を超えたら、記憶部4より第1のVOX感度レベルを選択して読み出して、音声レベル比較部34に供給する。
音声レベル比較部34は、A/D変換器2より出力された音声入力信号のレベル(入力音声レベル)と、VOX感度レベル選択部37から供給されたVOX感度レベル(第1のVOX感度レベルと第2のVOX感度レベルとのうちのいずれか一方)とを比較する。音声レベル比較部34は、比較結果を送信判定部31に供給する。
送信判定部31は、比較結果に基づき、A/D変換器2より出力された音声入力信号のレベルがVOX感度レベル選択部37から供給されたVOX感度レベル以上であれば、音声入力信号を送信部5に供給し、音声入力信号を送信するよう送信部5に指示する。送信部5は、音声入力信号を符号化し、変調してアンテナ7より送信する。さらに、送信判定部31は、送信部5に音声入力信号を送信するよう指示する際に、受信部6に受信の動作を停止するよう指示する。
上記のように、第1のVOX感度レベルと第2のVOX感度レベルとは、第1のVOX感度レベル>第2のVOX感度レベルの関係にある。即ち、無線通信機100が第2のVOX感度レベルを基準として、マイクロホン1が収音する音声が所定のレベル以上であるか否かを判定すれば、比較的小さい音量でVOX機能が働くことになるので、VOX機能の感度を高くすることができる。
無線通信機100が第1のVOX感度レベルを基準として、マイクロホン1が収音する音声が所定のレベル以上であるか否かを判定すれば、第2のVOX感度レベルを基準とした場合よりも大きい音量でVOX機能が働くことになるので、VOX機能の感度を低くすることができる。
図2及び図3に示すフローチャートと図4A及び図4Bに示す概念図を用いて、無線通信機100の動作をさらに詳細に説明する。図2において、図示していない電源が投入されて無線通信機100が動作を開始すると、CPU3(受信判断部35)は、ステップS1にて、受信中であるか否かを判定する。受信中であれば(YES)、CPU3は、図3に示す処理を実行して、処理をステップS1に戻す。
ステップS1にて受信中でなければ(NO)、CPU3(送信判定部31)は、ステップS2にて、送信中であるか否かを判定する。送信中でなければ(NO)、CPU3(音声レベル比較部34)は、ステップS3にて、入力音声レベルがVOX感度レベル以上であるか否かを判定する。ここでのVOX感度レベルとは、第1または第2のVOX感度レベルである。入力音声レベルがVOX感度レベル以上でなければ(NO)、CPU3は、処理をステップS1に戻す。
ステップS3にて入力音声レベルがVOX感度レベル以上であれば(YES)、CPU3(送信判定部31)は、ステップS4にて、音声入力信号の送信を開始して、処理をステップS2に戻す。
ステップS2にて送信中であれば(YES)、CPU3(音声レベル比較部34)は、ステップS5にて、入力音声レベルが、VOX感度レベルから所定のオフセット値を減算した(VOX感度レベル−オフセット値)未満であるか否かを判定する。ここでのVOX感度レベルも、第1または第2のVOX感度レベルである。
入力音声レベルが(VOX感度レベル−オフセット値)未満であれば(YES)、CPU3(音声レベル比較部34)は、ステップS6にて、入力音声レベルが(VOX感度レベル−オフセット値)未満の状態が所定時間以上継続しているか否かを判定する。入力音声レベルがVOX感度レベル未満の状態が所定時間以上継続していなければ(NO)、CPU3(音声レベル比較部34)は、処理をステップS5に戻す。
ステップS6にて入力音声レベルが(VOX感度レベル−オフセット値)未満の状態が所定時間以上継続していれば(YES)、CPU3(送信判定部31)は、ステップS7にて、音声入力信号の送信を終了させる。
ステップS5にて入力音声レベルが(VOX感度レベル−オフセット値)未満であるか否かを判定しているのは、入力音声レベルがVOX感度レベルを下回る状態が所定時間以上継続したとしても送信を終了させず、ほぼ確実に通話が完了したと判断される状態で送信を終了させるためである。
なお、ステップS6での所定時間を長くすれば、ステップS5でのオフセット値を小さな値または0とすることも可能である。ステップS5でのオフセットは適宜の値に設定すればよい。
CPU3は、ステップS7に続けて、ステップS8にて、電源が切断されたか否かを判定する。電源が切断されなければ(NO)、CPU3は、無線通信機100を受信待ち受け状態として処理をステップS1に戻す。電源が切断されれば(YES)、CPU3は、無線通信機100の動作を終了させる。
次に、図3を用いて、ステップS1にて受信中であると判定されたときの動作を説明する。図3において、CPU3は、ステップS11にて、マイクロホン1からの入力音声(A/D変換器2より出力された音声入力信号)をバッファ32に保存させる。つまり受信中の周囲音を入力音声としてバッファ32に保存させる。CPU3(VOX感度レベル演算部33)は、ステップS12にて、所定時間内の入力音声レベルの最大値と平均値を取得する。
CPU3(VOX感度レベル演算部33)は、ステップS13にて、最大値から平均値を減算した減算値が所定の閾値を超えるか否かを判定する。減算値が閾値を超えていれば(YES)、CPU3(VOX感度レベル演算部33)は、ステップS14にて、平均値に所定のオフセット値を加算した加算値を第1のVOX感度レベルに設定する。減算値が閾値を超えていなければ(NO)、CPU3(VOX感度レベル演算部33)は、ステップS15にて、最大値に所定のオフセット値を加算した加算値を第1のVOX感度レベルに設定する。
図4Aは、VOX感度レベルの第1の設定方法であるステップS14の処理を概念的に示している。図4A、図4B、及び図5において、SinはCPU3に入力された音声入力信号を示している。図4Aにおいて、予め設定した時間T内において、入力音声レベルの最大値Lmaxから平均値Laveを減算した減算値は閾値を超えているとする。図4Aに示すように減算値が閾値を超えている場合、最大値Lmaxは瞬間的なピークノイズであると考えられ、最大値Lmaxを基準として第1のVOX感度レベルLvox1に設定することは好ましくない。
そこで、VOX感度レベル演算部33は、平均値Laveに所定のオフセット値Loffsetを加算した加算値を第1のVOX感度レベルLvox1に設定する。オフセット値Loffsetは適宜の値に設定すればよい。
図4Bは、VOX感度レベルの第2の設定方法であるステップS15の処理を概念的に示している。図4Bにおいて、時間T内において、入力音声レベルの最大値Lmaxから平均値Laveを減算した減算値は閾値を超えていないとする。図4Bに示すように減算値が閾値を超えていなければ、最大値Lmaxはピークノイズではなく、最大値Lmaxを基準として第1のVOX感度レベルLvox1に設定するのがよい。
そこで、VOX感度レベル演算部33は、最大値Lmaxにオフセット値Loffsetを加算した加算値を第1のVOX感度レベルLvox1に設定する。
VOX感度レベル演算部33が時間T内の最大値と平均値を取得するとき、時間Tを単位時間ごとに分割して、単位時間ごとの最大値を求めて全ての最大値の平均を時間T内の平均値とし、全ての最大値の中の最大値を時間T内の最大値としてもよい。
図3に戻り、CPU3(VOX感度レベル演算部33)は、ステップS16にて、第1のVOX感度レベルより低いレベルを有する第2のVOX感度レベルを算出する。図4A及び図4Bに示すように、ステップS16の処理によって、第1のVOX感度レベルLvox1より低いレベルを有する第2のVOX感度レベルLvox2が設定される。第2のVOX感度レベルLvox2は、平均値Laveまたは最大値Lmaxにオフセット値Loffsetよりも小さいオフセット値を加算した加算値である。
図3において、CPU3(受信判断部35)は、ステップS17にて、受信を完了したか否かを判定する。受信を完了していなければ(NO)、CPU3は処理をステップS11に戻し、ステップS11〜S17の処理を繰り返す。従って、無線通信機100は、受信している期間中、時間Tごとに第1のVOX感度レベルLvox1及び第2のVOX感度レベルLvox2を算出する処理を繰り返す。
ステップS17にて受信を完了していれば(YES)、CPU3(VOX感度レベル演算部33)は、ステップS18にて、第1のVOX感度レベルLvox1及び第2のVOX感度レベルLvox2を記憶部4に記憶させる。記憶部4には、受信を完了する直前の時間Tにおいて算出された第1のVOX感度レベルLvox1及び第2のVOX感度レベルLvox2が記憶される。
即ち、記憶部4に記憶される第1のVOX感度レベルLvox1及び第2のVOX感度レベルLvox2は、受信を完了する直前の周囲音のレベルに応じて設定されたVOX感度レベルである。
CPU3(経過時間計測部36)は、ステップS19にて、受信を完了した時点からの経過時間を計測する。CPU3(経過時間計測部36)は、ステップS20にて、受信を完了した時点からの経過時間が所定の時間を超えたか否かを判定する。経過時間が所定の時間を超えていなければ(NO)、CPU3(VOX感度レベル選択部37)は、ステップS21にて、第2のVOX感度レベルLvox2を選択して、処理をステップS20に戻す。
ステップS20にて経過時間が所定の時間を超えていれば(YES)、CPU3(VOX感度レベル選択部37)は、ステップS22にて、第1のVOX感度レベルLvox1を選択して、処理を図2のステップS1に戻す。
以上の図3に示す処理によって、図2のステップS3及びS5において入力音声レベルと比較するVOX感度レベルは、受信部6が受信を完了した時点から所定の時間以内であれば第2のVOX感度レベルLvox2とされ、所定の時間を超えれば第1のVOX感度レベルLvox1とされる。
図5を用いて、無線通信機100が受信を完了した後に送信を開始するときの動作の一例を説明する。図5において、無線通信機100は、時刻t1にて、受信を完了する。前述のように、CPU3は、時刻t1以前の受信中に、第1のVOX感度レベルLvox1及び第2のVOX感度レベルLvox2を算出して、記憶部4に記憶させている。CPU3は、時刻t1から時刻t2までの時間においては、第2のVOX感度レベルLvox2を選択し、時刻t2以降、第1のVOX感度レベルLvox1を選択する。
ユーザが、時刻t1から時刻t2までの時間内の時刻t3にて、送信するために所定の音量で通話を開始する。直後に、CPU3への入力音声レベルが第2のVOX感度レベルLvox2を超えるため、無線通信機100は時刻t4にてVOX機能が働いて音声入力信号を送信する。
図5における時刻t1以降の所定時間、ユーザは、応答するため送信しようとして通話を開始する可能性が高い。時刻t1から時刻t2までの時間において第2のVOX感度レベルLvox2が選択されているので、ユーザは、意図的に大きな音量で通話を開始する必要はなく、通常の音量で通話を開始することができる。よって、通信相手からの受信が終了した後にさほど時間を空けずに通話を開始するときに不自然に大きな音量で話す必要がなく、通信相手と自然な会話をすることが可能となる。
受信完了後の経過時間が所定時間を超えれば、通信相手との会話が一旦終了した状態である。このとき第1のVOX感度レベルLvox1が選択されているので、ユーザが通話を再開させようとするときには、意図的に大きな音量で話すことによってVOX機能が働いて通話を再開させることができる。
なお、無線通信機100が第2のVOX感度レベルLvox2を常時用いると、比較的小さい音量でVOX機能が働くため誤動作が発生するおそれがある。よって、第2のVOX感度レベルLvox2を常時用いることは好ましくない。第2のVOX感度レベルLvox2を用いる時間を、受信完了後の経過時間が所定時間以内と限定することによって誤動作の発生を防ぎつつ、通信相手と自然な会話をすることができる。
また、無線通信機100によれば、VOX感度レベルが周囲音のレベルに応じて可変されるので、周囲音のレベルに応じて最適なVOX感度レベルを設定することができる。よって、ユーザが音声を発生していないのに周囲音によってVOX機能が働くという誤動作の発生を防ぐことができる。ユーザは周囲音が小さい環境では小さな音量で通話すればよいため、大きな音量で通話する必要はない。
以上のように、本実施形態の無線通信機100によれば、VOX機能が働く音声のレベル及び周囲音のレベルを意識する必要がなく、通信相手との会話が継続しているときには通常の音量で通話を開始することができる。
本発明は以上説明した本実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。
1 マイクロホン
2 A/D変換器
3 中央処理装置(CPU)
4 記憶部
5 送信部
6 受信部
7 アンテナ
31 送信判定部
32 バッファ
33 VOX感度レベル演算部
34 音声レベル比較部
35 受信判断部
36 経過時間計測部
37 VOX感度レベル選択部
100 無線通信機

Claims (2)

  1. 音声入力信号を変調してRF信号として送信する送信部と、
    受信したRF信号を復調して音声出力信号として出力する受信部と、
    マイクロホンが音声を収音することによって得られた音声入力信号のレベルとVOX感度レベルとを比較する音声レベル比較部と、
    前記音声レベル比較部による比較結果に基づき、前記音声入力信号のレベルが前記VOX感度レベル以上であれば前記送信部に前記音声入力信号を送信するよう指示する送信判定部と、
    前記受信部が音声出力信号の出力を終了する直前までの所定の期間に、前記マイクロホンが収音した周囲音に基づいて、前記VOX感度レベルとして、第1のVOX感度レベルと、前記第1のVOX感度レベルよりも低い第2のVOX感度レベルとを算出するVOX感度レベル演算部と、
    前記受信部が音声出力信号の出力を完了した時点からの経過時間を計測する経過時間計測部と、
    前記音声レベル比較部が前記音声入力信号のレベルと比較するVOX感度レベルとして、前記経過時間計測部が計測する経過時間が所定の時間に到達するまでは前記第2のVOX感度レベルを選択し、前記経過時間計測部が計測する経過時間が前記所定の時間を超えれば第1のVOX感度レベルを選択するVOX感度レベル選択部と、
    を備えることを特徴とする無線通信機。
  2. 前記VOX感度レベル演算部は、
    前記音声入力信号の予め設定した時間内のレベルの最大値から平均値を減算した減算値が閾値を超えていれば、前記平均値に所定のオフセット値を加算した加算値を前記第1のVOX感度レベルとし、
    前記減算値が閾値を超えていなければ、前記最大値にオフセット値を加算した加算値を前記第1のVOX感度レベルとする
    ことを特徴とする請求項に記載の無線通信機。
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