JPH08204608A - 同時通話無線装置の時分割圧縮方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 時分割圧縮送受信方式の同時通話無線装置に
おける同期のずれに起因する再生音の雑音を低減する時
分割圧縮方法を提供する。 【構成】 同時通話無線装置の時分割圧縮方法におい
て、送信側の送話音を所定の時間毎に分割・圧縮する際
に各分割された１フレームの圧縮送話音が分割前後の隣
接するフレームの圧縮送話音の一部を取り込むように分
割・圧縮して各フレームＦ１…の圧縮送話音の前後が一
部重畳する（冗長部分Ｊ）ことを特徴とし、同期信号が
取れない場合に送信側及び受信側の無線装置自身が各々
有するクロックパルスＣＰ１、ＣＰ２のタイミングがず
れていても冗長部分Ｊの範囲内では同期のずれによって
伸長再生音のフレームのつなぎ目に無音域の空白が生じ
ない構成である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は単一周波数帯による同時
通話無線装置の送信側における送話音の時分割圧縮方法
に関し、特に同期信号が一時的に受信されない場合に生
じる同期のずれに起因する受信側の雑音防止に有効な時
分割圧縮方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、小型で高性能な無線装置（一般に
トランシーバーと称されている。）が市販されるに到
り、アマチュア無線や自動車無線等の分野への普及には
目を見張るものがある。

【０００３】上記無線装置の通話方式は概して二種類あ
り、相手側からの通話が終わらないとこちら側から通話
できない片通話切換方式（所謂プレストーク方式）と、
送信専用周波数帯と受信専用周波数帯を有する二周波数
帯方式を用いた同時通話方式があり、現在既に市販され
ている。

【０００４】この同時通話方式は携帯電話と同様の利便
性を有するが、二つの周波数帯を占有してしまい、且つ
混信するために該二周波数帯を近づけて設定することが
できないという問題点を有していた。

【０００５】そこで上記欠点を解決してコンピュータ制
御による超高速送・受信切換及び時分割圧縮の特殊音声
処理によって単一周波数帯での同時通話を可能にした同
時通話無線装置が開発された。

【０００６】上記時分割圧縮方式の同時通話無線装置の
基本原理の概要は昭和５９年特許願第２２４３２３号に
て開示されている。

【０００７】以下、上記同時通話無線装置における単一
周波数による送・受信原理について図３〜図６を参照し
つつ概説する。

【０００８】先ず、この同時通話無線装置は図３に示す
ように図４の回路を有する同一の無線機Ｍ、Ｓを組み合
わせて使用するもので、最初に無線機Ｍが送信を開始す
ると無線機Ｍが主局となり、無線機Ｓが従局となる。

【０００９】先ず主局無線機Ｍについて説明する。

【００１０】図５は主局となった無線機Ｍにおける図４
のＧ１〜Ｇ９各点の音声信号の特性を表すタイムチャー
トである。

【００１１】図４とともに主局無線機Ｍの動作を説明す
ると、低周波アンプ１で増幅されたマイク２からの送話
音Ｇ１は切換器３及び４の各端子３ａ、４ａに入力さ
れ、サンプリング区間ＴA の時間のみ切換スイッチ５は
端子３ａに、サンプリング区間ＴB の時間のみ切換スイ
ッチ６は端子４ａに各々投入されるようにマイコン７か
らのコントロールライン８、９で制御される。

【００１２】したがってサンプリング区間ＴA の時に図
５のＧ２に示す分割送話音Ｌ１が切換器３を介して波形
記憶素子１０に、次にサンプリング区間ＴB の時に図５
Ｇ３に示す分割送話音Ｌ２が切換器４を介して波形記憶
素子１１に入力される。

【００１３】波形記憶素子１０に記憶された分割送話音
Ｌ１は次のサンプリング区間ＴB で図５のＧ４に示す圧
縮された波形の圧縮送話音Ｓ１として出力され、また波
形記憶素子１１に記憶された分割送話音Ｌ２は次のサン
プリング区間ＴA で図５のＧ５に示す圧縮送話音Ｓ２と
して出力される。以上は遅延制御手段であり、波形記憶
素子１０、１１の制御はマイコン７からのコントロール
ライン４１で作動するフリップフロップ１２で制御され
る。

【００１４】尚、上記時分割・圧縮された各々区間ない
し圧縮送話音Ｓ１、Ｓ２の一つ一つをフレームと称す
る。

【００１５】上記圧縮送話音のＳ１、Ｓ２はマイコン７
のコントロールライン２２、２３にて適宜送・受信のタ
イミングで制御された切換器２０、２１の切換スイッチ
２４、２５にて混合器２８に入力され（送信時は切換ス
イッチは送信側端子２０ａ、２１ａ側に投入）、合成圧
縮送話音Ｃ（＝Ｓ１＋Ｓ２）となり、且つマイコン７か
らのコントロールライン２７により制御されて各サンプ
リング区間ＴA 、ＴBの圧縮送話音Ｓ１及びＳ２の後
（または前）に図５のＧ６に示すような同期信号発生器
２６が発する同期信号Ｘを加えることにより図５のＧ７
に示す合成圧縮送話音Ｄ（＝Ｃ＋Ｘ）が送信側混合器２
８より出力される。

【００１６】２９は送信時にマイコン７からのコントロ
ールライン３０で制御されることにより送信側端子２９
ａに切換スイッチ３１が投入される空中線切換器であ
り、混合器２８から出力される前記合成圧縮送話音Ｄを
マイコン７からのコントロールライン４２で制御されて
いる送信器３２を介して入力されることにより、アンテ
ナ３３（無線機Ｍのアンテナ３３Ｍ）から従局無線機Ｓ
のアンテナへ送信される。

【００１７】一方、従局無線機Ｓにおいては、待機状態
で空中線切換器２９の切換スイッチ３１は受信側端子２
９ｂにあってアンテナ３３Ｓで受信すると、マイコン７
からのコントロールライン４３で制御されている受信器
３４に入力され、主局無線機Ｍからの前記合成圧縮送話
音Ｄを受信して極性を反転して出力する。以下これを従
局無線機Ｓにおける合成圧縮受話音Ｄ′（図４のＧ
８′）と呼ぶ。

【００１８】次に上記合成圧縮受話音Ｄ′をローパスフ
ィルタとコンパレータで構成される同期信号検出器３５
とハイパスフィルタ４４に入力させて各々同期信号Ｘ′
と合成圧縮受話音Ｇ８を分離出力する。

【００１９】この検出された同期信号Ｘ′により従局無
線機Ｓは主局無線機Ｍと送受信のタイミングが合致した
サンプリング区間Ｔａ 、Ｔｂ が定まる。

【００２０】即ち、上記同期信号Ｘ′がマイコン７にコ
ントロールライン３６を介して入力されることにより、
マイコン７はサンプリング区間Ｔｂでは切換器３の切換
スイッチ５が端子３ａに、切換器４の切換スイッチ６が
端子４ｂに各々投入され、またサンプリング区間Ｔａで
は切換器３の切換スイッチ５が端子３ｂに、切換器４の
切換スイッチ６が端子４ａに各々投入されるようにコン
トロールライン８、９を介してコントロールする。

【００２１】そして、従局無線機Ｓにおける図４のＧ１
〜Ｇ５、Ｇ７〜Ｇ９各点とＸ′の波形を表す図６のタイ
ムチャートが示すように、サンプリング区間Ｔａの時に
図６のＧ２において切換器３を介して波形記憶素子１０
に入力された圧縮受話音Ｓ１′は次のサンプリング区間
Ｔｂで伸長再生された再生受話音Ｌ１′となり、またサ
ンプリング区間Ｔｂの時に図６のＧ３に示すように切換
器４を介して波形記憶素子１１に入力された圧縮受話音
Ｓ２′は次のサンプリング区間Ｔａで伸長再生された再
生受話音Ｌ２′となる。

【００２２】次にマイコン７からのコントロールライン
２２、２３で制御されて切換スイッチ２４、２５が受信
側端子２０ｂ、２１ｂに各々投入されている切換器２
０、２１を介して受信側混合器３８に前記再生受話音Ｌ
１′、Ｌ２′が入力されることにより、図６のＧ９に示
す連続した再生受話音（Ｌ１′＋Ｌ２′）が出力され、
低周波アンプ３９で増幅された後、受話器４０に入力さ
れることにより従局無線機Ｓは主局無線機Ｍからの通話
を聞くことができる。

【００２３】ところで、前述のように従局無線機Ｓは既
に最初の主局無線機Ｍからの圧縮送話音の受信によって
同期信号Ｘを検出することにより以後の主局と従局相互
の送信・受信のタイミングは各フレーム毎に毎回同期さ
れるので、従局無線機Ｓから主局無線機Ｍへの送信は前
記主局無線機Ｍの送信時の手段を用い、これをマイコン
７にて同様に制御するようになっている。（従局側の分
割送話音及び圧縮送話音をＬ３、Ｌ４、Ｓ３、Ｓ４と図
中に表記する。）この点、従局側においては同期信号の
発生・混合は原理的には不要であるが、実際上は従局側
でも行っている。通常は主局側は従局側からの同期信号
は無視している。

【００２４】以上により主局無線機Ｍと従局無線機Ｓの
同期がなされ、１００ｍｓ以下のタイミングで交互に送
受信が切り換えられて単一周波数帯での同時通話を可能
としている。

【００２５】尚、前記波形記憶素子１０及び１１は例え
ば図５のＧ２とＧ４から判るようにサンプリング期間Ｔ
A においてはＬ１が入力記憶されると同時に以前に記憶
されていた相手局からの圧縮受話音Ｓ３′を伸長しなが
ら再生受話音Ｌ３′が出力されるのであって、データイ
ン、データアウトが並行して行われるものである。この
波形記憶素子としては例えば電荷転送素子ＢＢＤ（ｂｕ
ｃｋｅｔ ｂｒｉｇａｄｅ ｄｅｖｉｃｅ）が利用され
ている。

【００２６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な同時通話を実現するためには、送話音を一定時間毎に
区切り、それらに１／２以上の時間圧縮を施し、１フレ
ーム毎に順次相手側に送信し、相手側は受け取った断続
圧縮音を１フレーム毎に逆に伸長して元の音声としてこ
れらを順次つなぎ合わせて連続再生音とするのである
が、この場合必ず互いの送信もしくは受信の同期をフレ
ーム毎に確実に捕らえることが必要前提条件である。

【００２７】もし同期がずれると受信側で各フレーム毎
に伸長再生する際に、フレームの始めまたは終わり部分
に無音域ができてしまい、伸長再生音のフレーム間のつ
なぎ目に破裂音のような激しい雑音が混入して通話は殆
ど不可能になると考えられる。

【００２８】この点、無線方式の伝送路である空間は自
然現象による影響を受け状態が時々刻々変化し、受信点
での電波の強さが低下したり、伝送特性に変化を生じた
りするので一時的に同期信号が検出されず１フレーム毎
の同期ないし短時間間隔での同期が取れずに該同期のず
れが徐々におおきくなって再生音に上記雑音が顕現する
ことが頻繁に起こり得る。

【００２９】同時通話無線装置では内部に自身の同期タ
イミング（クロックパルス）を有しており（通常同期信
号発生器２６の発振子のパルスをマイコン７がカウント
する）、瞬間的に１フレームの同期が取れなくても自身
のクロックパルスＣＰを所定数カウントして独自に送受
信の切換、分割・圧縮、伸長再生を制御するようになっ
ているので、同期信号の検出が直ちに回復するような場
合は殆ど問題ないが、連続して数フレームにわたって同
期が取れないような場合は問題である。

【００３０】即ち、通常一組の無線装置Ｍ、Ｓは同等に
製作されているので、各々の有するクロックパルスは概
ね等しいタイミングであると考えられるが、電子部品の
個々の特性の僅かなばらつきや使用状況の違い（気温、
湿度等の環境変化）によって多少のパルス幅のずれが存
する。

【００３１】したがって、連続して数フレームにわたっ
て同期が取れない場合は図２のタイムチャートで示され
るように、上記送信側のクロックパルスＣＰ１と受信側
のクロックパルスＣＰ２のタイミングのずれが加算され
てしまい受信側の伸長再生音のフレーム間の隙間（タイ
ミングのずれ）が雑音を生じさせる程にずれてしまうの
は避けられない状況となるのである。

【００３２】つまり受信側で分割圧縮受話音のデータの
取り込みの際に送信側の分割圧縮と同じタイミングカウ
ント数ｎ、ｍであってもその時間間隔ｔm′、ｔn′は正
確には送信側の時間間隔ｔm、ｔnと等しくなく、Ｓの時
点で同期が取れた最初のフレームＦ１からＦ２、Ｆ３、
Ｆ４と連続して同期が取れないと徐々にその時間間隔の
ずれ、換言すれば同期のずれが加算されてＺ１、Ｚ２、
Ｚ３、Ｚ４と大きくなってしまい、伸長再生音のフレー
ム間に徐々に無音域の隙間Ｙ１…が発生して音声が途切
れて雑音として顕現する。

【００３３】この様な状況の中で無線装置Ｍ、Ｓ同士の
各々のフレームの同期を確実にするための種々の方法、
手段が考案されているが確実な同期方法は無いのが現状
である。

【００３４】確実なフレームの同期方法が無いのであれ
ば、前記の高速切り換えによる同時通話は不完全なもの
となり、実用に耐えないものとなる。

【００３５】但し、互いの同期信号を非常に高精度に出
来れば、ひとたびタイミングが一致させると相当に長い
時間ほぼ同期が取れた状態を維持することが出来るであ
ろう。

【００３６】例えば通常同期信号発生のために使われる
セラミック発振子の場合、５０００ＰＰＭ程度である
が、クリスタル発振子であれば３ＰＰＭ程度まで上げる
ことが可能である。

【００３７】しかし、高精度の発振子を使用することは
コスト的に問題があるし、精度が良くても完全に一致さ
せられない限り次第に同期はずれてしまうであろう。

【００３８】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、同期のずれによる問題を解決する方法として毎回
確実にフレームの同期が取れなくても、また高精度のタ
イミング用のクロックを用いなくても安定した通話を維
持することが出来るようにした同時通話無線装置の時分
割圧縮方法を提供するものである。

【００３９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を達
成するために、単一周波数帯にて送話音を所定の時間毎
に分割するとともに１／２以上の時間圧縮を施して１フ
レーム毎の圧縮送話音と成し、該各分割された圧縮送話
音を順次断続的に相手側に送信するとともに、相手側か
ら断続的に１フレームずつ送られてきた圧縮受話音を順
次伸長してつなぐことにより連続的な再生音とする時分
割圧縮送受信方式であって、送信開始側が主局となり受
信側が従局となる同一制御手段を有する一組の無線通信
機から成り、主局側の発する圧縮送話音に付加された同
期信号を従局側が検出して送受信のタイミングを整合す
るように構成された同時通話無線装置の時分割圧縮方法
において、送信側の送話音を所定の時間毎に分割・圧縮
する際に各分割された１フレームの圧縮送話音が分割前
後の隣接するフレームの圧縮送話音の一部を取り込むよ
うに分割・圧縮して各フレームの圧縮送話音の前後が一
部重畳することを特徴とする同時通話無線装置の時分割
圧縮方法を提供するものである。

【００４０】

【作用】本発明においては、送話音の分割・圧縮時に、
従来のように単に一定時間毎に区切った送話音を１フレ
ーム分とするのではなく、その前後の送話音の一部も含
めて１フレームとする。

【００４１】即ち、圧縮送話音の１フレームの始めと終
わりに前後のフレーム分に相当する送話音を取り込み、
仮に正確に同期が合っている場合には冗長部分となるよ
うな余分な送話音を含ませるのである。

【００４２】次に、受信側では従来通りの正確に区切ら
れた所定の時分割に従って圧縮受信音を抽出して伸長再
生する。

【００４３】こうすることにより正確に同期が合ってい
る場合には前記圧縮送話音の１フレームの始めと終わり
の冗長部分は切りとられて意味の無いものとなるが、同
期がずれている場合は受信側で圧縮送話音を取り込む時
に前記圧縮送話音の始めまたは終わりの冗長部分（送話
音が存在する）の一部を取り込むので圧縮送話音のない
空白部分を取り込まなくて済む。

【００４４】したがって、同期が取れずに同期のずれが
次第に大きくなっても該ずれが上記冗長部分の範囲内で
あれば概ね正常に伸長再生されて破裂音のような激しい
雑音が混入することはない。

【００４５】この間に再度同期が取れればなんら違和感
なく正規の同期タイミングで引き続き通話が維持できる
のである。

【００４６】このように、送話音の各フレームの前後に
冗長部分を設けることによりフレーム毎の確実な同期は
必要なく、また高精度な同期用のクロックも必要無くな
る。

【００４７】

【実施例】以下、本発明に係わる同時通話無線装置の時
分割圧縮方法について図面に基づいて詳細に説明する。
尚、前記従来と同様な構成部分は図面上で同一符号にて
表す。

【００４８】図１は本発明に係わる同時通話無線装置の
時分割圧縮方法を説明するためのタイムチャートであ
る。

【００４９】本発明に係わる時分割圧縮方法は基本的に
従来の時分割圧縮送受信方式を踏襲し、単一周波数帯に
て送話音を所定の時間毎に分割するとともに１／２以上
の時間圧縮を施して１フレーム毎の圧縮送話音と成し、
該各分割された圧縮送話音を順次断続的に相手側に送信
するとともに、相手側から断続的に１フレームずつ送ら
れてきた圧縮受話音を順次伸長してつなぐことにより連
続的な再生音とするコンピュータ制御による超高速送・
受信切換及び時分割圧縮を旨とするが、特に、送信側の
送話音を所定の時間毎に分割・圧縮する際に各分割され
た１フレームの圧縮送話音が分割前後の隣接するフレー
ムの圧縮送話音の一部を取り込むように分割・圧縮して
各フレームの圧縮送話音の前後が一部重畳することを特
徴とする。 即ち、図１に示されるように、本時分割圧
縮方法では送信側の送話音を各フレームＦ１、Ｆ２…に
分割する際に各フレームの始めと終わりの送話音を隣接
するフレームと互いに重畳して圧縮するのである。（同
期信号の合成は図示省略する。） 上記重畳部分は正確に送信側と受信側の同期が取れてい
る状態では受信側の圧縮受信音としてデータを取り込む
際に冗長部分Ｊとなって切り取られるものであるが、ひ
とたび受信側で同期信号が検出されなくなると自身のク
ロックパルスでもって送受信の切換、圧縮受信音のデー
タ取り込みを制御するので、図中のフレームＦ２、Ｆ３
では送信側の断続圧縮音のタイミングと受信側の取り込
む断続圧縮音のタイミングと徐々にずれが生じてくる。

【００５０】しかし、上記ずれが生じても送信側の断続
圧縮音は各フレームの幅が圧縮率に比して冗長部分Ｊだ
け前後に長くなっており、前後にタイミングのずれが多
少生じても該冗長部分Ｊの幅の範囲内では圧縮送話音の
データが存在するので、受信側の断続圧縮音の伸長再生
時に音声の空白を作らない。

【００５１】したがって、音声の途切れに起因する雑音
が防止されて概ね正常に聞き取ることができるのであ
る。

【００５２】ここに概ね正常というのは、受信側の伸長
再生音のつなぎ目は前述の装置自身のクロックパルスＣ
Ｐ２の送信側ｃｐ１との僅かの違いのためｔn＝ｔn′で
はないことから伸長再生音の波形の飛びが生じる。

【００５３】しかしながら、上記波形の飛びは音声が存
在する場合は殆ど聞き取りに支障を生じるものではなく
問題ない。

【００５４】付言すれば、音声が途切れて無音の空白部
分が存在することの方が雑音として遥かに重大である。

【００５５】尚、本発明の同時通話無線装置の時分割圧
縮方法を実現するには、何等新規の回路を必要とせず、
図４の従来の回路ブロック図におけるマイコン７のコン
トロールライン８、９によって切換器３及び４の切換ス
イッチ５、６のサンプリング区間の切換を制御し、する
ことによって簡単に行うことができる。

【００５６】念のため付言すれば、本方式の送話音の圧
縮率は冗長部分Ｊを含ませるために理論的には１／２を
超えて従来よりは多少高めの圧縮を行う必要があるが、
圧縮率は例え１／３程度に設定されても問題はなく、上
記マイコン７によるプログラムメモリによって容易に変
更でき、同期信号Ｘとの合成を配慮しつつ適宜設定され
ることは勿論である。

【００５７】また、本発明者の研究によれば、送話音の
圧縮率は約１／２．３として、スムーズな同時通話を実
現するためには一回のサンプリング時間は１５０ｍｓ以
下が良好であり、例えばこれを６０ｍｓと設定すると、
送受信の際の音声の遅延は９０ｍｓとなるが、これに機
器内外の遅延要因を合わせても０．１ｓ程度の遅延であ
り、同時通話に支障はない。

【００５８】

【発明の効果】本発明に係わる同時通話無線装置の時分
割圧縮方法は上記のように構成されているため、以下に
記す優れた効果を有する。

【００５９】（１）電波伝搬状態が悪く従局側で同期信
号を検出できない場合に同期信号がずれても再生音が途
切れることなく正常に再生できるという優れた効果を有
する。

【００６０】（２）また、本発明によれば、特段の回路
を必要としないのでコストアップの虞もないという効果
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる同時通話無線装置の時分割圧縮
方法を説明するためのタイムチャートである。

【図２】従来の同時通話無線装置の時分割圧縮方法にお
ける同期のずれを説明するためのタイムチャートであ
る。

【図３】同時通話無線装置の主局無線機Ｍと従局無線機
Ｓである。

【図４】上記従来の同時通話無線装置の回路図である。

【図５】主局無線機Ｍにおける図４のＧ１〜Ｇ９各点の
信号のタイムチャートである。

【図６】従局無線機Ｓにおける図４のＧ１〜Ｇ５、Ｇ７
〜Ｇ９とＸ′各点のタイムチャートである。

【符号の説明】

Ｍ 主局無線機 Ｓ 従局無線機 ３、４ 切換器 ５、６ 切換スイッチ ７ マイコン ８、９ コントロールライン １０、１１ 波形記憶素子 １２ フリップフロップ ２６ 同期信号発生器 ２８ 送信側混合器 ２９ 空中線切換器 ３２ 送信器 ３４ 受信器 ３５ 同期信号検出器 ３８ 受信側混合器 ４０ 受話器 ＩＣ１、ＩＣ２ 波形記憶素子（ＢＢＤ） ＩＣ３ 分割・合成用集積回路素子 ＩＣ４ 同期信号・つなぎ電圧挿入用集積回路素子 Ｌ１〜Ｌ４ 分割送話音 Ｌ１′〜Ｌ４′ 再生受話音 Ｓ１〜Ｓ４ 圧縮送話音 Ｓ１′〜Ｓ４′ 圧縮受話音 Ｘ 同期信号（主局側） Ｘ′ 同期信号（従局側） Ｆ１〜Ｆ４ フレーム ＣＰ１、ＣＰ２ クロックパルス ｔn、ｔm 送信側のＣＰ１による時間間隔 ｔn′、ｔm′ 受信側のＣＰ２による時間間隔 Ｓ 同期合致点 Ｊ 冗長部分 Ｚ１… 同期のずれ Ｙ１… 伸長再生音のフレーム間の無音域の隙間

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 単一周波数帯にて送話音を所定の時間毎
   に分割するとともに１／２以上の時間圧縮を施して１フ
   レーム毎の圧縮送話音と成し、該各分割された圧縮送話
   音を順次断続的に相手側に送信するとともに、相手側か
   ら断続的に１フレームずつ送られてきた圧縮受話音を順
   次伸長してつなぐことにより連続的な再生音とする時分
   割圧縮送受信方式であって、送信開始側が主局となり受
   信側が従局となる同一制御手段を有する一組の無線通信
   機から成り、主局側の発する圧縮送話音に付加された同
   期信号を従局側が検出して送受信のタイミングを整合す
   るように構成された同時通話無線装置の時分割圧縮方法
   において、 送信側の送話音を所定の時間毎に分割・圧縮する際に各
   分割された１フレームの圧縮送話音が分割前後の隣接す
   るフレームの圧縮送話音の一部を取り込むように分割・
   圧縮して各フレームの圧縮送話音の前後が一部重畳する
   ことを特徴とする同時通話無線装置の時分割圧縮方法。