JP7266007B2

JP7266007B2 - 無線拡声システム、拡声子局

Info

Publication number: JP7266007B2
Application number: JP2020047943A
Authority: JP
Inventors: 靖裕竹内
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2020-03-18
Filing date: 2020-03-18
Publication date: 2023-04-27
Anticipated expiration: 2040-03-18
Also published as: JP2021150773A

Description

本発明は、防災放送等を複数の箇所で行わせるために無線通信を行う無線拡声システム、これに用いられる拡声子局に関する。

防災放送として、地上において離間して設置された複数の拡声器によって一斉に行われるものは、特に津波等の緊急時において有効である。この場合においては、各拡声器に対応して拡声子局が複数設けられ、基地局から発せられた放送信号（音声信号）を拡声子局が無線通信によって受信することによって、放送が行われる。

この際、基地局と無線通信が可能な範囲（基地エリア）は、基地局に対応して定まり、基地エリア外では無線通信が困難となる。この場合には、基地局と拡声子局との間に無線通信を中継する中継局を設置し、これによって実質的に基地エリアを広くすることができる。このような防災のための無線拡声システムは、ＡＲＩＢ（ＡｓｓｏｓｉａｔｉｏｎｏｆＲａｄｉｏＩｎｄｕｓｔｒｉｅｓａｎｄＢｕｓｉｎｅｓｓ）ＳＴＤ－Ｔ８６の無線通信規格において、６０ＭＨｚ帯の周波数を用いて確立されている。

一方、上記のような拡声システムとしては用いられていないが、各種の公共用の無線通信システムとして、例えば２６０ＭＨｚ帯のものも用いられている。２６０ＭＨｚ帯の無線通信規格は、ＡＲＩＢＳＴＤ－Ｔ７９に記載され、前記の６０ＭＨｚ帯におけるものとは異なる。このような２６０ＭＨｚ帯の通信は、前記の拡声システムとしてではない他の公共用として、基地局と移動局との間、及び移動局間の間で各種データの送受信を行う無線通信として用いられている。

適用される無線通信規格が異なるため、例えば６０ＭＨｚ帯を利用する無線拡声システムにおける搬送周波数のみを変えて２６０ＭＨｚ帯で無線拡声システムを構築することはできない。例えば、特許文献１に記載の技術においては、上記移動通信系システムで実装される音声コーデックが拡声放送に適さないことを課題とし、拡声放送をする場合、非拡声放送で使用する音声コーデックより高ビットレートの音声コーデックにより符号化される。これによって、拡声子局は、６０ＭＨｚ帯を用いた場合と同様に、移動系無線通信システム上で拡声放送をすることができる。

また、特許文献２に記載の技術においては、拡声用の音声信号を、非拡声用の音声コーデックよりもビットレートが高い音声コーデックで符号化し、非拡声用の音声信号よりも多いスロット数を割当てて送信することで、移動系無線通信システムでも高音質な拡声放送をすることができる。

特開２０１２－１７５２５６号公報特許第５７２３１６２号公報

ＡＲＩＢＳＴＤ－Ｔ７９で規定された２６０ＭＨｚ帯の無線システムでは、基地局通信の信号が届かないエリアにいる端末局に対し、直接通信の信号を用いて信号を中継することで、通信エリアを拡張する機能がある。しかし、直接通信の信号は、１フレームで１スロット分のデータしか送信できない。よって、特許文献１、２に記載の技術のようなデータサイズが大きい拡声放送の信号を送信する場合、直接通信の信号には収まらないため、中継することができない。

本発明は、このような状況に鑑みなされたもので、上記課題を解決することを目的とする。

本発明の無線拡声システムは、ＴＤＭＡ方式の１フレームの内、複数のスロットに音声信号を振り分けた基地局通信信号を、第１の拡声子局へ送信する基地局と、前記基地局から前記基地局通信信号を受信し、複数のスロットに振り分けられた前記音声信号をそれぞれ異なる搬送波のスロットに振り分けた複数の子局間通信信号を、第２の拡声子局へ送信する第１の拡声子局と、前記第１の拡声子局から複数の子局間通信信号を受信し、当該複数の子局間通信信号から前記音声信号を取得する第２の拡声子局と、を有する。
本発明の拡声子局は、ＴＤＭＡ方式の１フレームの内、複数のスロットに音声信号が振り分けられた基地局通信信号を基地局から受信し、複数のスロットに振り分けられた前記音声信号をそれぞれ異なる搬送波のスロットに振り分けた複数の子局間通信信号を、別の拡声子局へ送信する。

本発明によると、音声信号の劣化を発生させずに２６０ＭＨｚ帯を用いて無線拡声システムを構築することができる。

実施の形態に係る無線拡声システムの構成を示す図である。実施の形態に係る無線拡声システムで用いられる拡声子局の構成を示す図である。実施の形態に係る無線拡声システムにおける基地局通信信号のフォーマットである。実施の形態に係る無線拡声システムにおける子局間通信信号（第１信号、第２信号、第３信号）のフォーマットである。

次に、本発明を実施するための形態を具体的に説明する。図１は、本発明の実施の形態に無線拡声システム１の構成を示す。この無線拡声システム１において、拡声統制台１０は、ユーザの操作によって入力された拡声放送する音声（各種の警報等）を、デジタル信号化（符号化）し、統制局制御装置２０へ送信する。統制局制御装置２０は、無線拡声システム１全体の管理を行うものであり、符号化された音声信号を所定の通信フォーマットで基地局３０へ送信する。拡声統制台１０、統制局制御装置２０は、共にコンピュータで構成され、拡声統制台１０、統制局制御装置２０、基地局３０の間の信号の授受は有線通信や近距離無線通信等により行われる。基地局３０は、統制局制御装置２０から受信した信号を基地局通信信号として発する。

この無線拡声システム１においては、複数の拡声子局４０が用いられる。拡声子局４０は、地上における離間した場所にそれぞれ配され、各々に対応して、拡声器５０が設けられる。このため、拡声子局４０が前記の音声信号を入手することによって、この音声信号を拡声器５０から出力させ、防災放送等を行わせることができる。ただし、拡声子局４０と対応する拡声器５０とは近接している必要はなく、例えば拡声器５０は地上に固定され、拡声子局４０は携帯型とされていてもよい。なお、図１においては、拡声子局４０、拡声器５０としては代表的な２組が記載されているが、実際にはより多数の組が設けられる。

基地局３０と拡声子局４０との間は、遠距離無線通信で接続される。このため、基地局３０と通信が可能な拡声子局４０は、通信可能エリアＡ内にあるもの（図１においては拡声子局４０Ａ）に限定される。しかしながら、拡声子局４０は、基地局３０から信号（基地局通信信号）を受信するだけでなく、この信号を中継して他の拡声子局４０に向けて送信する機能（中継機能）も有する。このため、通信可能エリアＡ外にある拡声子局４０（拡声子局４０Ｂ）にも上記の音声信号を伝送することができ、これによって実質的な通信可能エリアを拡大することができる。また、拡声子局４０Ｂも同様に他の拡声子局４０に対してこの音声信号を伝送することができるため、図１に示された以外の多くの拡声器５０からもこの音声信号による放送をすることができる。

ここで、基地局３０と拡声子局４０との間、及び拡声子局４０間の通信は、ＡＲＩＢＳＴＤ－Ｔ７９に記載された２６０ＭＨｚ帯の無線通信規格に対応して行われる。すなわち、基地局３０と拡声子局４０との間の通信（基地局通信）は、ＡＲＩＢＳＴＤ－Ｔ７９における基地局通信の通信フォーマットで行われる。一方、拡声子局４０間の通信（子局間通信）は、ＡＲＩＢＳＴＤ－Ｔ７９における移動局間直接通信の通信フォーマットで行われる。

ここで、本発明の基地局－子局間の通信（基地局通信）においては、上りと下りで異なる周波数の搬送波が用いられ、それぞれＴＤＭＡ方式で多元接続される。基地局３０側から拡声子局４０（４０Ａ）への信号の送信では、１フレームを４スロットに時分割している。本実施例では、符号化されたデータが、３スロットで同時に送信される。一方、子局－子局間の通信(子局間通信）においては、基地局通信とはフォーマットが異なり、１フレーム中１スロットの通信のみが可となる。このため、拡声子局４０Ａが基地局３０側から受信した信号をそのまま中継して拡声子局４０Ｂに送信することはできない。

このため、拡声子局４０（４０Ａ）は、基地局３０から受信した信号を変換して、他の拡声子局４０（４０Ｂ）に送信する機能を有する。

図２は、この拡声子局４０の構成を示すブロック図であり、これは図１における拡声子局４０Ａ、４０Ｂにおける共通の構成である。この拡声子局４０には、以下に説明するように信号の調整や各構成要素の制御を行う調整部４１が設けられる。また、基地局３０との間の通信（基地局通信）をして基地局通信信号を受信するための基地局通信部４２が設けられる。前記の通り、基地局通信はＡＲＩＢＳＴＤ－７９における統制局－移動局間の通信フォーマットで行われ、その通信用物理チャネルはＡＲＩＢＳＴＤ－７９に記載された下りの通信用のものであり、かつこの通信は３スロットで行われる。このため、基地局３０から送信される信号（基地局通信信号）の信号フォーマットは、図３に示される通りとなる。ここでは、各スロットで３２０ビットが用いられ、図３においては、各項目名とそのビット数の配分が示されている。項目におけるＲ、Ｐ、ＴＣＨ等の定義はＡＲＩＢＳＴＤ－７９に記載されたものである。

ここで、前記のように伝送する対象となる符号化された音声信号（音声ファイル）は、図３におけるＴＣＨの項目（Ａ～Ｆ）に振り分けられる。実際にはこれらの各スロットにおける信号は同時に基地局３０から拡声子局４０に送信され、拡声子局４０（４０Ａ）の基地局通信部４２はこの基地局通信信号を３スロットで受信し、調整部４１は、この信号からＡ～Ｆの音声ファイルを取得して復号部４３に送信し、復号部４３は、これより音声信号を復号して出力する。図１における拡声子局４０Ａに接続された拡声器５０は、この音声信号を入手して出力をすることができる。

また、拡声子局４０（４０Ａ）は、他の拡声子局４０（４０Ｂ）との間の通信を行うための通信部として、第１子局間通信部４４Ａ、第２子局間通信部４４Ｂ、第３子局間通信部４４Ｃの３つを具備する。第１子局間通信部４４Ａ、第２子局間通信部４４Ｂ、第３子局間通信部４４Ｃは、それぞれが独立してＡＲＩＢＳＴＤ－７９における子局－子局間の通信フォーマットで通信（送受信）を行うものであり、それぞれ異なる周波数の搬送波を用いる。

調整部４１は、基地局通信部４２が上記の基地局通信信号を受信した場合において、この信号を元にして第１子局間通信部４４Ａ、第２子局間通信部４４Ｂ、第３子局間通信部４４Ｃの各々から他の拡声子局４０（４０Ｂ）に送信する信号（子局間通信信号）である第１信号、第２信号、第３信号を子局間通信信号作成部４５に作成させる。これらの信号は基地局通信部４２が入手した基地局通信信号(図３）とは異なる。

図４は、基地局通信部４２が図３に示された信号を入手した場合における、子局間通信信号作成部４５が作成する子局間通信信号（第１信号、第２信号、第３信号）のフォーマットを示す。このフォーマットは、ＡＲＩＢＳＴＤ－７９における子局－子局間の通信における直接通信用物理チャネルと同一である。ここで、各通信部では１フレームのうち、１スロットのみが用いられる。ここでは、上記のＡ～Ｆの内容が各信号におけるＴＣＨの項目に、信号毎に分割されて２つずつ振り分けられる。

この各信号においても前記の基地局通信信号と同様に３２０ビットが用いられるが、その項目及びその項目に割り当てられるビット数は異なる。しかしながら、図３におけるＡの内容、Ｂの内容を図４における第１信号に、Ｃの内容、Ｄの内容を図４における第２信号に、Ｅの内容、Ｆの内容を図４における第３信号に取り入れることができる。この際、例えば、図４におけるＴＣＨを更に区分し、一部のビットをヘッダとして用い、このヘッダにおいて、この信号がこのように音声信号が分割されたものである旨を特定することができる。図３におけるＴＣＨのビット数と図４におけるＴＣＨのビット数は一致しないが、このようにヘッダを設定することによって、第１信号等の作成、あるいはこれを用いた音声信号の復号を確実に行うことができる。

図１において、拡声子局４０Ａにおける第１子局間通信部４４Ａ、第２子局間通信部４４Ｂ、第３子局間通信部４４Ｃは、それぞれが個別に前記の第１信号、第２信号、第３信号をそれぞれ送信する。これらは、それぞれ異なる周波数で送信される信号であるため、同時に送信することができる。

一方、図１における拡声子局４０Ｂは、拡声子局４０Ａと同様の構成（図２）を具備する。この際、拡声子局４０Ｂと拡声子局４０Ａにおける第１子局間通信部４４Ａ同士、第２子局間通信部４４Ｂ同士、第３子局間通信部４４Ｃ同士は、前記のように２６０ＭＨｚ帯での通信を個別にすることができる。すなわち、例えば拡声子局４０Ａ側の第１子局間通信部４４Ａが拡声子局４０Ｂ側の第１子局間通信部４４Ａを呼び出し、その後に拡声子局４０Ａ側の第１子局間通信部４４Ａから前記の第１信号が拡声子局４０Ｂ側の第１子局間通信部４４Ａに向けて発せられる。第２子局間通信部４４Ｂ、第２子局間通信部４４Ｃについても同様であり、同様に第２信号、第３信号が発せられる。

拡声子局４０Ｂ側で第１信号、第２信号、第３信号が入手できた場合には、拡声子局４０Ｂ側の調整部４１は、これらより、図４におけるＡ’～Ｆ’を認識することができる。これによって、前記の基地局通信信号を受信した場合と同様に、拡声子局４０Ｂ側の拡声子局４０Ｂの復号部４３は、音声信号を復号して出力することができる。

また、拡声子局４０Ｂは、拡声子局４０Ａと同様の構成を具備するため、拡声子局４０Ｂにおける第１子局間通信部４４Ａ、第２子局間通信部４４Ｂ、第３子局間通信部４４Ｃは、それぞれ受信した第１信号、第２信号、第３信号をそのまま他の拡声子局４０に対しても送信することができる。これによって、多くの拡声子局４０に対して前記の音声信号が伝達される。この場合には、拡声子局４０Ｂは、中継装置としての機能を有する。

上記の動作においては、基地局通信信号によって伝達されるＡ～Ｆは、第１信号、第２信号、第３信号によってそのまま拡声子局４０間の通信においても伝達される。このため、例えば特許文献１に記載の技術とは異なり、音声信号の劣化が発生しない。

また、前記のように、２６０ＭＨｚ帯の無線通信は、拡声システムとしてではない他の公共用として各種データの送受信を行うために用いられている。これに対して、上記の無線拡声システム１においては、このように通常用いられているシステムにおける基地局に上記のような音声信号を伝送するための基地局通信信号を送信させると共に、図２に示された拡声子局４０を用いて拡声器５０に接続することによって容易に実現することができる。これによって、従来は６０ＭＨｚ帯を用いて行われていた防災放送等を２６０ＭＨｚ帯でも実現することができ、防災放送の利便性が高まる、あるいは、６０ＭＨｚ帯の無線拡声システムに障害が発生した場合でも、確実に防災放送を行うことができる。

以上、本発明を実施形態をもとに説明した。この実施形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

１無線拡声システム
１０拡声統制台
２０統制局制御装置
３０基地局
４０、４０Ａ、４０Ｂ拡声子局
４１調整部
４２基地局通信部
４３復号部
４４Ａ第１子局間通信部（子局間通信部）
４４Ｂ第２子局間通信部（子局間通信部）
４４Ｃ第３子局間通信部（子局間通信部）
４５子局間通信信号作成部
５０拡声器

Claims

ＴＤＭＡ方式の１フレームの内、複数のスロットに音声信号を振り分けた基地局通信信号を、第１の拡声子局へ送信する基地局と、
前記基地局から前記基地局通信信号を受信し、複数のスロットに振り分けられた前記音声信号をそれぞれ異なる搬送波のスロットに振り分けた複数の子局間通信信号を、第２の拡声子局へ送信する第１の拡声子局と、
前記第１の拡声子局から複数の子局間通信信号を受信し、当該複数の子局間通信信号から前記音声信号を取得する第２の拡声子局と、
を有する無線拡声システム。
前記第１の拡声子局は、前記基地局通信信号の複数のスロットに振り分けられた前記音声信号を、１つの音声信号に復号し、復号した音声信号を拡声することを特徴とする請求項１の無線拡声システム。
ＴＤＭＡ方式の１フレームの内、複数のスロットに音声信号が振り分けられた基地局通信信号を基地局から受信し、
複数のスロットに振り分けられた前記音声信号をそれぞれ異なる搬送波のスロットに振り分けた複数の子局間通信信号を、別の拡声子局へ送信することを特徴とする拡声子局。
前記基地局通信信号の複数のスロットに振り分けられた前記音声信号を、１つの音声信号に復号し、復号した音声信号を拡声することを特徴とする請求項３の拡声子局。