JPH10190615A - 無線通信方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 既存の無線通信回線を有効活用し、低コスト
で有線通信回線の故障をバックアップできる無線通信方
式を提供する。 【解決手段】 送信機側で異常時にセンサ１０１が発生
した異常信号Ｓａが、コントローラ１０２を介して変調
及び疑似雑音符号付加器１０４に伝達されると、疑似雑
音符号Ｓｎが発生され、異常信号Ｓａと物件コードＳｉ
との連結信号Ｓｄと合成されて和の信号Ｓｘとなる。同
時に、コントロール信号Ｃａ、Ｃｂにより無線送信機１
０７、高周波スイッチ１０８を制御し、アンテナ１０９
から和の信号Ｓｘを送出する。このＳｘを受信機側で受
信すると、信号処理装置２０７により相関計算が行わ
れ、この結果に基づきＳｘからＳｎを差し引いて、連結
信号Ｓｄが求められる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、タクシー無線や警
備無線等の既に割り当てられている搬送周波数、変調方
式を変更することなく音声信号にデータ信号を混在させ
て通信しようとするものである。特に、電話回線を利用
した機械警備システムの回線切断時などのバックアップ
として利用することが期待される。

【０００２】

【従来の技術】火災や人の侵入、ガス漏れを検出するた
めの各種センサを設置した物件を通信回線を介して警備
センターで遠隔監視し、物件からの異常信号を受信する
と、無線により巡回・待機している警備員に現場に急行
するよう指示するのが従来の機械警備システムである。

【０００３】物件と警備センターを結ぶ通信回線には一
般公衆回線または専用回線が利用されている。一般公衆
回線は既に広く敷設されているので新たに通信線を敷設
する必要がないという経済的利点があるが、電話回線を
切断されても警備センターではこれを知ることができな
いので、回線を切断して侵入する侵入犯を検出できない
という問題がある。一方、専用回線は切断などの回線故
障を警備センターで即時に知ることができるのでかかる
犯罪を検出できるが、物件毎に新たに回線を敷設しなけ
ればならないという経済的な問題がある。このような事
情により、銀行等犯罪対象になりやすい重要警備物件に
は専用回線を、住宅、一般事務所、商店などには公衆回
線を使用している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、専用回線の場
合でも、警備センターと物件を結ぶ専用回線が警備セン
ターに入る所では多数の物件からの専用線が一括して敷
設されるため、センター周辺でこれらの専用線の束を切
断してから特定物件に侵入した場合、警備センターでは
一度に多数の物件が回線異常を表示することになる。数
千の物件の専用線が束になっているのが普通であるか
ら、数千の物件で異常が発生するため、事実上侵入犯が
侵入した物件を特定することが不可能となってしまう。
これら専用回線は地下の共同溝や地上の電柱等建物周辺
に敷設されているので、これらの切断を防止するため常
時監視するのは不可能といえる。かかる手口の犯罪には
専用回線を利用しても対策がないのが現状である。

【０００５】また、一般公衆回線を利用した警備システ
ムは新たに回線を敷設する必要がないので、経済的利点
から近年急速に普及しているが、災害や犯罪等で多数の
回線が断線されると結果的に多数の物件が警備不能とな
り、警備システムに対する社会的信用を失墜させると同
時に犯罪を誘発する危険があるという重大な欠陥が露呈
することになる。

【０００６】そこで、有線通信系のバックアップとして
の無線系システムが考えられるが、新たに既存の物件す
べてに無線通信系を設置するのは、有限な資源としての
電波から新たに電波を割り当てるという問題と、経済的
な負担が大きいという問題が生ずることとなり実現が困
難である。

【０００７】本発明は、上記従来の課題に鑑みなされた
ものであり、その目的は、警備センターと警備員との間
の連絡に使われている既存の無線系を利用して有線通信
回線の故障をバックアップする装置を構築することによ
り、既に割り当てられている電波を有効に利用し、資源
としての電波を有効に活用し、且つ、経済的負担を最小
限にして上記警備システムの欠陥を除去しようとするも
のである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は物件毎に設置さ
れるデータ送信用無線機と、警備センターの受信装置に
付加する音声信号を除去する装置と、疑似雑音符号相関
器を利用したデータ抽出装置及びデータ表示装置により
構成される。

【０００９】以下、本発明の原理を説明する。

【００１０】本発明は、警備センターの管制官と巡回警
備員との連絡に使われる会話には空き時間があり、電波
を使っていない時間が断続的に存在すること、及び、警
備物件から送られる異常信号すなわち警備データの発生
頻度は極めて少なく且つ、内容も物件コードと火災、ガ
ス、侵入などと少ない情報量で充分であること、及び、
音声会話には冗長性があるため、音韻に比して充分短い
雑音が離散的に混入しても内容の理解に影響しないとい
うことに着目している。

【００１１】警備センターに接続される複数の無線基地
局と基地局がカバーする地域の物件を想定すると、警備
会社に一般に割り当てられている無線局は出力１０Ｗ、
ＦＭ変調方式の電話タイプである。従って、アンテナの
設置条件や地形にも依存するが、基地局周辺１０〜３０
キロメートルの地域をカバーすることになり、基地局あ
たりの警備物件数は高々１万件程度と想定できる。物件
コード１４ビット、内容コード２ビットの１６ビットで
警備データを構成した場合、１６３８４物件と火災、侵
入、ガス、その他の四種類の内容識別が可能となるの
で、かかる無線条件では妥当なデータ構成といえる。実
際にはこれに誤り訂正符号などを付加し２０ビット程度
にするのが現実的である。

【００１２】また、既に割り当てられている無線局は電
話タイプであるから帯域幅は少なくとも３ＫＨｚは確保
されている。現在の技術によれば、この帯域で充分な信
頼性で伝送できる伝送速度は２４００〜４８００ｂｐｓ
と想定できる。例えば、４８００ｂｐｓでは２０ビット
の警備データを約４．２ｍｓで伝送できる。例えば、こ
のデータを警備無線と同一搬送波で５〜１０秒間隔で数
分間送信を続ける。警備センターと巡回警備員が無線で
通話中に警備データが発信されると会話の中に雑音が入
るが、音韻に比較して短い雑音が５〜１０秒間隔に入っ
たとしても会話内容の理解に及ぼす影響は少ない。

【００１３】同一周波数で非同期でデータを送信するの
で、複数の物件から同時に異常信号の送信が発生する
と、信号同士の衝突によりデータを伝達できなくなる
が、実用上は無視できることを以下に示す。

【００１４】１つの警備センターが掌握する範囲すなわ
ち電波の届く範囲の契約物件数を１００００件、１物件
あたりの異常信号発生率をセンサーの誤動作が原因とな
るものも含めて１回／月、回線の切断などの故障が基地
局がカバーしている２０％で同時発生、異常信号は５秒
周期で１０分間送信され続けるものとすると、１基地局
あたりの異常信号の発生頻度は下記式で表される。

【００１５】信号発生率＝（データ長×物件数×０．２
×月当たり発生回数×連続送信数）÷１ヶ月の時間＝
３．８９×１０^-4 すなわち、送信信号同士が衝突しないで送信できる確率
は０．９９９６１１となる。更に、同一異常信号は５秒
周期で１０分間繰り返し送信されるので、例えば、平均
周期５秒を中心に周期をランダムに変えれば、衝突によ
る通信障害を著しく低下できると同時に異常信号の受信
信頼度も著しく上がるのは明らかである。本発明の方式
では、会話中に発生する異常信号を受信することができ
ないが、上記例のように５秒周期で１０分間送信を続け
ることにより、通話の空き時間が発生することを期待す
るものである。実際に、一般に使用されているブレスト
ゥートーク方式の無線機では、１分送信、４分受信する
というように予め１回あたりの通信時間を制限して同一
系内の無線機同士の混信を予防している方式が多い。例
えば、基地局からの送信搬送波と警備員からの送信搬送
波が異なる周波数の場合、異常信号を警備員の送信搬送
波と同一周波数で送信すると、警備員は１回あたり１分
以上送信することはないから、少なくとも１分後には異
常信号を基地局に伝達できる可能性が高いといえる。以
上のごとく、現在使用している無線系の空き時間を利用
して警備システムの有線系通信のバックアップが充分可
能なことがわかる。

【００１６】従来タクシー無線や警備無線においても、
通話に先立って自分のＩＤコードを送信する方式が一般
に採用されている。しかし、これらで採用されている伝
送方式では伝送速度は１２００〜２４００ｂｐｓと高速
で、データ長も数１０ｍｓと比較的短いが、伝送を確実
にするためデータ送信に先立って搬送波を送信すること
により受信機のスタンバイ時間を確保している。このた
め、ＩＤコード送出に当たって５００ｍｓ程度の搬送波
を送出しており、ここで採用されている通信方式で異常
信号を送信するには無理がある。以下に微小時間で異常
信号を通信する方式について説明する。

【００１７】一般に、無線受信機は搬送波を受信してい
ない状態では、受信信号と同程度あるいはそれ以上の増
幅器の熱雑音が出力されており、この状態で数ｍｓ程度
のデータを受信しても解読が困難である。また、このよ
うに短いデータでは、イグニッションノイズや空電雑音
等の影響を受けやすくなり信号の解読が困難になる。更
に、本発明の方式では、音声信号に前後してデータを受
信するので、音声信号との識別も重要である。音声信号
は平均的に考えると、エネルギー、振幅変動共ランダム
ノイズと同等と考えられるので、従来採用されているＦ
Ｍ復調回路と２進回路による復調だけで信号抽出するの
は困難である。

【００１８】本発明では、データ信号の継続時間が音声
の継続時間に比較して極めて短いことに着目して、受信
搬送波の継続時間がデータのそれよりも長い場合には信
号ではないとしてデータ復調回路に入力させなくするこ
とにより、音声信号を誤ってデータと判断することを防
止する。更に、本発明では、データ信号に疑似雑音符号
を重畳して送信する。受信機に、通話回路であるＦＭま
たはＡＭの音声復調回路の後に、この疑似雑音符号に相
当する相関器を付加して信号の存在を検出するとともに
同期点を検出し、音声復調回路の出力から疑似雑音符号
を差し引くことにより送信された２進符号の正しい読み
取りを行う。上記数値例のように、３ＫＨｚの帯域で４
ｍｓ幅の疑似雑音符号としては、５次のＭ系列の疑似雑
音符号を採用可能である。この場合、生成できる疑似雑
音符号は２００個以上存在することが知られている。こ
の中から周期性などを考慮してより効果的な雑音符号と
しても数１０個以上割り当てることができる。このこと
は、例えば隣接する基地局間の物件コードの識別が、デ
ータに重畳する疑似雑音符号を変えることにより可能に
なることを示している。また、送信データ量が多く本例
の如く４ｍｓと短い時間に納まらない場合は、データを
２個に分割し、最初に送信するデータに重畳する疑似雑
音符号と２番目に送信するデータに重畳する疑似雑音符
号を別個のものとすれば、受信側にそれぞれの疑似雑音
符号に対応した相関器を用意し同様の方法で２個に分割
されたデータを抽出できる。

【００１９】また、自動車のイグニッション雑音や電動
機のブラシ雑音のようなデータと識別しにくいパルス性
の雑音に対しても、相関器を通すことにより、これらを
信号と誤認する確率を低下できる。

【００２０】

【発明の実施の形態】図１、２は、機械警備システムに
本発明を適用した場合の説明図である。図１（ａ）は物
件側に設置する無線送信機について、図１（ｂ）は警備
センター側のデータ受信機について示したものである。
また、図２はこれら各部の信号波形を示したものであ
る。この例では、警備員の無線送信機と物件に設置され
た本発明の異常信号送出用無線送信機の無線機仕様は同
一とする。

【００２１】図１（ａ）の１０１、１０２、１０３は従
来の端末装置、１０４〜１０９は本発明で付加されるデ
ータ送信部である。

【００２２】図１（ｂ）の２０１〜２０５は従来のセン
ター装置、２０６〜２０８は本発明により付加されるデ
ータ受信部である。

【００２３】図１（ａ）において、火災、断線あるいは
侵入などを感知するセンサ１０１で異常を感知すると、
コントローラ１０２に異常感知信号を伝達する。この場
合、コントローラ１０２は、専用線を通じて警備センタ
ーに異常信号を伝達するが、その前に専用線の電流監視
装置により専用線の断線を検出することになる。一般
に、専用線を利用した警備システムでは異常を検出しな
いときでも常時データを送信しているので、回線が正常
であれば常に回線には所定の信号電流が流れており、回
線の断線時は信号電流が０に、短絡の場合は所定以上の
電流が流れることになるので、通信電流監視装置１０３
で電流監視することにより専用回線の異常を検出でき
る。専用回線の異常を検出すると、通信電流監視装置１
０３はコントローラ１０２を介して変調及び疑似雑音符
号付加器１０４へ図２の３０１に示した２ビットの異常
信号Ｓａを送出する。また、図１（ａ）においては、物
件コードを設定するためのディップスイッチ１０５が設
けられている。

【００２４】変調及び疑似雑音符号付加器１０４は、異
常信号Ｓａの後に物件コードＳｉを付加した連結信号Ｓ
ｄを生成すると同時に疑似雑音符号Ｓｎを生成する。Ｓ
ａをＳｉの前に付加した連結信号Ｓｄを図２の３０３
に、疑似雑音符号Ｓｎを３０４にそれぞれ示す。Ｓｄと
Ｓｎとは抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３で構成された回路で合成
されて和の信号Ｓｘが生成される。このＳｘを図２の３
０５に示す。和の信号ＳｘはＦＭ変調回路１０６に入力
され、無線送信機１０７のアンテナ１０９を通して電波
として空中に送出される。ＦＭ変調回路１０６、無線送
信機１０７の搬送周波数、出力、変調方式は警備用無線
機として認可されている無線仕様と同一とするので、送
信される情報が音声か異常信号かの違いがあるだけであ
る。

【００２５】なお、変調及び疑似雑音符号付加器１０４
は異常信号Ｓａを受信すると、送信機電源制御信号Ｃａ
により無線送信機１０７の電源を投入し搬送波発振器を
起動し、発振器の周波数が安定したら高周波スイッチ制
御信号Ｃｂにより高周波スイッチ１０８を作動させ、無
線送信機１０７とアンテナ１０９を接続し、上記和の信
号Ｓｘを送出し、Ｓｘ送出完了と同時に高周波スイッチ
１０８でアンテナ１０９を切り放すとともに無線機の電
源を切るという一連の制御を行う。

【００２６】次に、警備センターの受信機によるＳｘの
受信について説明する。

【００２７】図１（ｂ）において、警備員とセンターと
の交信は、受信アンテナ２０１、無線受信部２０２、Ｆ
Ｍ復調回路２０３、音声増幅器２０４、スピーカ２０５
を通して行われる。無線受信部２０２は、搬送波を受信
すると搬送波感知信号Ｃ０を出力する（図２の３０
７）。図１（ｂ）では、本発明のため、Ａ／Ｄコンバー
タ２０６、マイクロコンピュータを中心として構成され
ている信号処理装置２０７、表示器２０８が付加されて
いる。

【００２８】信号処理装置２０７は、搬送波感知信号Ｃ
０により搬送波の継続時間を検出し、Ｓｘの継続時間以
上の信号に対してはＦＭ復調回路２０３のＦＭ復調回路
出力Ｃ１を無視し、Ｓｘと同等の継続時間の信号に対し
てのみ以降のデータ復調処理を実行する。

【００２９】図２の３０６は、ＦＭ復調回路出力Ｃ１と
して、警備員の通話Ｖと異常信号ｎが同時に存在する状
態を示した例である。スピーカ２０５からはこれが出力
されるから、異常信号ｎも５秒周期で雑音として耳に入
るが、４ｍｓ程度と短時間の雑音であるからあまり問題
にならない。信号処理装置２０７により、Ｃ１（図２の
３０６）からＣ０（図２の３０７）の区間Ｘに相当する
部分すなわち警備員の通話Ｖは除外されて、Ｙに相当す
る部分すなわち異常信号ｎのみ以下の処理がされる。Ｙ
の部分には、Ｓｘと同一波形及びその前後に雑音が重畳
されたものが含まれ、図２の３０８の信号波形として示
される。この信号波形に対して、信号処理装置２０７の
中で送信機の変調及び疑似雑音符号付加器１０４で重畳
された疑似雑音符号に対応した相関計算をすることによ
り、雑音の中からも異常信号の存在する位置を検出でき
ることはよく知られている。送信データ前後に雑音を含
んだ波形（信号波形）に対して相関計算をした後の波形
を図２の３０８に相関計算結果として示す。この相関計
算結果のＰ点が信号の終端を示す同期点である。Ｐ点を
基準に３０８の信号波形から疑似雑音符号Ｓｎを差し引
けば送信データＳｄが求められる。

【００３０】自動車のイグニッションノイズなどのパル
ス性の雑音にも、データと同程度の継続時間の搬送波出
力があるが、信号処理装置２０７でデータ復調処理をし
た場合は、疑似雑音符号Ｓｎとの相関がないため相関計
算の出力が少なくなり、雑音と判断できる。この場合の
雑音波形の相関計算出力を３０９に示す。

【００３１】もし、Ｃ０による音声信号とデータ信号の
区別をせずに音声信号をも信号処理装置２０７で相関計
算をした場合には、音声信号の中に疑似雑音符号Ｓｎが
出現する確率が０とはいえないので、相関計算の出力が
所定以上の値になる可能性があり、データと音声の識別
が不能となり通信の信頼性を損なうことになる。

【００３２】信号処理装置２０７で異常信号Ｓａを解読
したらこれを表示器２０８に入力し、物件コードＳｉと
異常内容を表示する。

【００３３】以上の本発明の応用例では、警備システム
の異常信号を送信する場合について説明したが、例えば
警備員の車に人工衛星を利用した位置検知システムを登
載して本発明を利用して定期的に車の位置を警備センタ
ーに送信するシステムを構築すれば、警備センターから
異常物件の最寄りの警備員に急行指令を出すことがで
き、警備の質を高めることもできる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による無線
通信システムを利用すれば、稼働している無線システム
の一部を改良するだけの極めて安いコストで有線通信系
の障害をバックアップする通信システムを構築できる。
このため、従来一般公衆回線の断線に対する警備上の不
安から専用線を敷設していたが、本発明を併用すれば、
既に広く普及している一般公衆回線で高い信頼性の通信
網を確保できるだけでなく、専用線の敷設費用と回線使
用料が不要となり、システムコストと運用費用を削減で
きる。

【００３５】また、既に実施されている専用線を利用し
た警備システムに本発明を採用すれば、警備センター周
辺で専用回線の束を一括切断することにより異常物件を
同時多発させることで警備員の対処不能状態をおこし、
実質的に無警戒状態にしてから宝石店等に侵入するなど
の悪質な知能犯をも防止できる。

【００３６】また、警備システムへの社会的ニーズの高
まりにより、物件での異常状況を詳細に知るために、警
備センターと物件との間で音声情報や静止画情報を授受
する必要性が生じつつあるが、従来より警備用に敷設さ
れている専用回線は通信速度が５０ｂｐｓと低速である
ため、かかるニーズに対応するのが不可能になってい
る。

【００３７】一方、一般公衆回線は近年の技術進歩によ
りデータ通信速度が１４４００ｂｐｓにまで向上してお
り、音声通信はもちろんのこと鮮明なカラー静止画像を
伝送できるまでになっているため、新しいニーズに十分
対応できるので、従来の警備情報通信を本発明でバック
アップし、一般公衆回線を使って新しいニーズに対応で
きるシステムを専用回線より高い信頼性で且つ安いコス
トで提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明にかかる無線通信方式を使用した機械
警備システムの無線送信機及びデータ受信機のブロック
図である。

【図２】 図１の各部の信号波形を示す図である。

【符号の説明】

１０１ センサ、１０２ コントローラ、１０３ 通信
電流監視装置、１０４ 変調及び疑似雑音符号付加器、
１０５ ディップスイッチ、１０６ ＦＭ変調回路、１
０７ 無線送信機、１０８ 高周波スイッチ、１０９
アンテナ、Ｃａ 送信機電源制御信号、Ｃｂ 高周波ス
イッチ制御信号、２０１ 受信アンテナ、２０２ 無線
受信部、２０３ ＦＭ復調回路、２０４ 音声増幅器、
２０５ スピーカ、２０６ Ａ／Ｄコンバータ、２０７
信号処理装置、２０８ 表示器、Ｃ０ 搬送波感知信
号、Ｃ１ ＦＭ復調回路出力、３０１ 端末機から出力
された異常信号、３０２ 物件コード、３０３ 物件コ
ードと異常信号の連結信号、３０４ 疑似雑音符号、３
０５ 疑似雑音符号と連結信号との和の信号、３０６
ＦＭ復調回路の出力信号、３０７ 搬送波感知信号、３
０８ 搬送波感知信号のＹ部の信号波形とこれの相関計
算結果、３０９ 雑音波形とこれの相関計算結果。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 断続的に音声信号を授受する無線通信方
   式であって、音韻に比して充分短い継続時間のデータ信
   号を音声と同一搬送周波数で送信するデータ送信機と、
   音声信号送信機とを備え、これらの送信機が互いに独立
   に送信する信号群から、信号継続時間の違いにより音声
   信号とデータ信号とを弁別することを特徴とする無線通
   信方式。
2. 【請求項２】 請求項１記載の無線通信方式において、
   データに疑似雑音符号を重畳したものを送信データと
   し、受信機側に受信データから該疑似雑音符号に対応す
   る相関器を使って疑似雑音符号を検出する疑似雑音符号
   相関器を備え、相関器出力のピーク位置からデータの同
   期点を検出するとともに、該受信データから疑似雑音符
   号を差し引くことにより信号を抽出することを特徴とす
   る無線通信方式。