JPS625737A - デ−タ／ト−ンおよび可聴信号の変調方式を改善した複信無線トランシ−バ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は、複信（ｄｕｐｌｅｘ）無線通信システムにお
けるデータ、トーンおよび可聴信号の変ＪＵに関する。

史に詳しくは、本発明はこの様な変調を行なう簡単化さ
れた回路構成に関する。

両方向（ｔｗｏ−ｗａｙ）移動無線通信システムは普及
性、複雑さおよび価格において成長しつつある。

典型的には、このようなシステムは１つの基地局と複数
の移動局を有し、種々の移動局間で無線通信サービスを
行えるように構成されている。このようなシステムでは
通常、基地局は、移動局からの到来信号を受信するため
に１チヤンネルが割り当てられている。基地局はまた移
動局に出力信号を送出するために第２のチャンネルが割
り当てられている。従来、はとんどの移動無線通信シス
テムは音声信号のみを取り扱うように設計されていた。

しかしながら、移動用ディジタルデータ端末装置が出現
したことにより、移動用音声端末装置とディジタルデー
タ端末装置とを移動局で組み合わせて音声通信のみなら
ずディジタルデータ通信機能も行なうことが可能である
ことが見い出された。

更に、単に音声通信システムは、移動局相互間および移
動局と基地局との間においてアドレス指定し、ハンドシ
ェーキング（ｈａｎｄｓｈａｋｉｎｇ）を行い、ステー
タスまたは制御等の情報を送信するためのディジタルデ
ータおよびトーン信号（例えば、監視用可聴周波トーン
、即ちｒＳＡＴＪを使用することによって大幅に改良し
得ることが見い出された。　このため、可聴信号、トー
ン信号およびディジタルデータ信号を同時に取り扱うこ
とができる移動無線局に対する要望が多くなっている。

従来の音声／データ共用両方向移動無線システムは単信
モードでのみ動作するものが多い。しかしながら、ディ
ジタルデータ信号の伝送が追加されるとき、システムの
チャンネル容量に対する需要が増大し、したがって全複
信チャンネルが屡々好ましいことがわかっている。

可ｅｆＫ号、トーン信号およびディジタルデータ信号を
取り扱うことができる全凌信無線通信システムを提供す
るためには、必要とするデータ、トーンおよび可聴信号
を同時に受信および送信できるように、可聴信号、トー
ン信号およびディジタルデータ信号を変調することがで
きる変調方式を設けることが必要である。

送信機の搬送波および受信機の第１の混合器への注入周
波数信号の両方を発生するために使用される単一の周波
数源を複信データで変調した場合には若干扱いにくいも
のである。このような場合には、受信データおよび送信
データは両者とも受信機出力に現われる。このようなデ
ータの混合は位相および振幅の両方を悪化させる。とい
うのは、変調された局部発振注入信号および到来信号が
混合して、受信機のＩＦ帯域幅を通過できるスペクトル
よりも広いスペクトルを何するＩＦ倍信号発生するから
である。帯域幅を増大することは（例えばＦＣＣによる
チャンネル間隔についての規定のような）システムの外
部条件のために一般的には不可能である。

更に、受信機出力における送信データの位ＩＪ打消しの
方法は、一部には複雑なデータ回復技術が必要なために
実用的ではない。この問題に対する１つの可能な解決法
が１９６４年１２月８日に発行された米国特許第３，１
６０．８１２号に提案されている。この米国特許では、
単一のＲＦ搬送波を発生し、この搬送波の位相をディジ
タルデータの関数として変化させ、この搬送波を可聴信
号の周波数の関数として振幅変調し、この工うにシフト
され変調された搬送波を送信することが提案されている
。この方式は、複雑な回路を必要とし、コストが増大す
るのに加えて、送信機の搬送波用および受信機の混合器
への注入信号用に別々の周波数源を使用している。

他の解決方法が、１９７６年６　Ｊ４８日に発行された
米国特許第３，９６２，６３８号に提案されている。こ
の米国特許の第２図には、データ信号を送信機の発振器
および位相変調器に入力し、音声信号を音声入力回路を
介して位相変調器に入力するトランシーバ回路が示され
ている。しかしながら、受信機の混合器への注入周波数
は送信機の発振器からも位相変調器からも導き出されて
いない。従って、この装置は余分な合成器（シンセサイ
ザ）が必要であり、このため回路が複雑になり、トラン
シーバ装置のコストが増大する。

更に別の解決方法としては、１９７８年１２月２６日に
発行された米国特許第４，１３１，８４９号に提案され
たものがある。本質的には、この米国特許の方法は全複
信動作モードで動作できるようディジタルデータおよび
音声信号の伝送を選択的に許容し、または禁止するもの
である。しかしながら、この回路では基地局において受
信信号用および送信信号用に別々のアンテナおよび別々
のチャンネルが設けられている。従って、送信機の搬送
波用および受信機の混合器への注入周波数用の両者に使
用される単一の周波数源は必要とされていない。

従って、全複信移動無線トランシーバにおいてディジタ
ルデータ、トーンおよび可聴信号を変調する低価格で簡
単な変調装置に対する要望は依然として残っている。

必要なディジタル、トーンおよび可聴信号の変調を行な
う他の方法は、送信系にのみ設けられている単一の合成
器の出力の後の位相変調器に全ての信号を同時に直接印
加するものである。この方法は初期の高度移動電話シス
テムの研究用に提案されたものである。しかしながら、
この提案は、合成器を所望の送信周波数の１／４で動作
させ、最終的な送信周波数において必要な位相偏移を得
ることを必要としていた。これは、実際の位相変調器が
所望の偏移の約１／４を達成できるだけであり、４倍の
周波数逓倍により必要とする偏移を得るということによ
るものである。一層簡単でコストの安い最新の無線装置
の設計においては、所望の送信周波数で動作し、逓倍を
必要としない合成器を必要としている。従って、初期の
ベル（Ｂｃｌｌ）の提案は所望の位相偏移を達成するた
めに直列の多数の位相変調器を必要としており、これは
高価になり、実施するのが困難である。

発明の概要 しかしながら、データおよびトーンの変調から音声（可
聴信号）の変調を取り除くことによって、必要とする位
相偏移の量を大幅に低減することができる。これは主に
、（セル形システムにおけるように）マンチェスタ（Ｍ
ａｎｃｈｅｓｔｅｒ）符号化データを使用し、かつ（セ
ル形システムにおけるように）トーンが十分高い周波数
である場合、その低い変調周波数成分の振幅が音声（可
聴信号）の変調の場合よりもかなり低いということによ
るものである。従来周知の位相／周波数変調理論によれ
ば、位相変調器で変調周波数に対して平坦な周波数偏移
応答特性を得るには、変調周波数が半分にカットされた
とき位相偏移を２倍にすることを必要とする。幸いなこ
とに、マンチェスターデータの場合、周波数スペクトル
の振幅は、（上述したように）位相変調器の偏移につい
ての要求条件が増大するよりも急速に、周波数の低下に
連れて低減する傾向にある。従って、音声（可聴信号）
中に存在する低い周波数成分はディジタルデータおよび
トーンの位相偏移の数倍の位相偏移をしばしば必要とす
る。

本発明においては、ディジタルデータおよびト−ンは送
信通路中にのみ設けた位相変調器を介して送信され、可
聴信号は単一の合成器（単一の周波数源）において直接
ＦＭ変調され、それから送信および受信周波数注入点に
供給される。受信機に供給される信号は電話機における
ように「側音」と呼ばれ、これにより自分自身の音声を
聞くことができる。この側音のレベルは適当なレベルで
聴取者に供給されるように調整することができ、これは
典型的には電話技術をほとんどそのまま近似したもので
ある（例えば、米国特許第３，９１６゜４１２号参照）
。

本発明は、全複信移動無線トランシーバにおいてディジ
タルデータ信号、可聴信号およびトーン信号を変調する
のに使用される低コストの変調回路構成を提供するもの
である。また、本発明は低コストの全複信移動無線トラ
ンシーバにおいて送信機の搬送波信号および受信機の混
合器注入信号の両方を発生するのに単一の周波数源（例
えば電圧制御発振器（ＶＯＣ）　）のみを必要とすると
いう利点がある。

このような改良は、例えば、受信機におい′Ｃ局部発振
注入信号として使用され、かつ位相塵、Ｂ器に対する搬
送波入力として使用されるＦＭ出力を有する１１１−の
ＶＣＯを周波数変調することによって行うことができる
。データおよび１・−ン信号は加算され積分されて、位
相変調器に対する変調制御入力として使用される複合波
形を形成する。

（ここで、トーンは積分を必要とせず、データが積分さ
れた後に加算できることに注意されたい）。

その結果発生する位相変５！Ｉ器のＦＭ出力は通常の送
信回路に供給される。実際、信号を積分し、この積分し
た信号を用いて搬送波を位相変調した場合には、その全
体の結果は周波数変調である。しかしながら、所望によ
りトーンおよびデータを積分せずに純粋なＰＭとして用
いてもよいが、この場合、所望の信号を適切に検出する
ために受信機において適切な検波や積分が必要になる。

受信機はアンテナから到来ディジタルデータ／トーンＦ
Ｍ信号および音声（ＦＭ）信号を受信し、また局部発振
注入信号により送出音声（ＦＭ）信号を受信する。従っ
て、受信機のＦＭ弁別器は受信データ、受信トーン、受
信可聴信号および送信「側音」情報を含む検出信号を出
力する。この検出信号は通常の可聴信号／データ処理お
よび制御回路に供給され、この回路は受信可聴信号、受
信データおよび送信「側音」可聴信号を適当な行先に出
力する。例えば、ＳＡＴトーンおよびデータ信号は制御
回路内で利用される。データ信号の幾つかまたは全ては
他の処理または表示回路に供給することができ、可聴信
号は最終的には操作者とのインタフェースとなるスピー
カまたは他のトランスジューサに供給される。典型的に
は、制御回路はまたマイクロフォンや他の入力装置との
インタフェースとし−０作用して、送信用の音声、デー
タおよびトーン信号を供給する。

本発明のこれら目的および他の目的ならびに利点は添付
図面を参照した本発明の実施例についての以下の詳細な
説明から一層明確に理解されるであろう。

第１図は本発明によるトランシーバの第１の実施例のブ
ロック図である。入力音声信号がマイクロフォン１０を
介して可聴信号／データ処理および制御回路１２に供給
される。更に、外部で発生されたディジタルデータを、
ディジタルデータ・ポート（図示せず）を介して可聴信
号／データ処理および制御回路１２に供給するようにし
てもよい。

可聴信号／データ処理および制御回路１２はそれ自身で
通常のディジタルデータおよびトーン（ＳＡＴ）信号を
発生するようにしてもよい。この信号は移動局のトラン
シーバで用いて、基地局および他の移動局のトランシー
バに対してハンドシェーキングおよび制御機能を行う際
に用いることができる。

可聴信号／データ処理および制御回路１２は通常の加算
回路を備えている。この回路はデータおよび１・−ン信
号を積分して１１１−の１Ｍ合波形を形成して、これら
の信号が通常の位相変調器１４の変調制御入力に共通に
印加されるようにする。デー夕信号は典型的にはデユー
ティサイクルが可変であるマンチェスタ符号化矩形波信
号であり、トーン信号は通常正弦波アナログ信号である
。従って、積分器の出力はデータおよびトーン信号を表
わす複合波形である。

また、可聴信号／データ処理および制御回路１２は（マ
イクロフォン１０からの入力音声信号に対応する）アナ
ログ音声信号および合成器チャンネル制御信号を合成器
１６に供給する。チャンネル制御信号は合成器を所定の
通信期間の間、特定の周波数チャンネルに合わせるため
のディジタルワードであってよい。重要なことは、音声
信号が位相変調器には直接供給されず、合成器のＶＣＯ
自身に供給され、それから位相変調器に供給される。位
相変調器はデータおよびトーン変調を加える。

合成器１６は被変調電圧制御発振器（ＶＣＯ）を育する
通常の周波数合成器であってよい。合成器１６の平均Ｖ
ＣＯ動作周波数は上述したように合成器チャンネル制御
信号によって制御することができる。そして、送信しよ
うとする音声信号は合成器１６において周波数変調され
、このＦＭ変調された音声信号が出力される。

位相変調器１４は通常の位相変調器であってよく、この
変調器は可聴信号／データ処理および制御回路１２から
積分されたデータおよびトーン信号を（変調制御入力と
して）受信し、また合成器１６からＦＭ変調された音声
信号を（搬送波入力として）受信する。この実施例にお
いては位相変調器１４は±１．２５ラジアンの変調を必
要とするように設計されている。位相変調器は、例えば
、位相変調を行なうために１つのポートに可変リアクタ
ンス終端部（例えばバリキャップ）を備えた４ポ一ト直
角結合器を移相器として使用するものでよい。この場合
、第２のポートは搬送波を受信し、第３のポートは固定
の特性インピーダンス（例えば５０オーム）で単に終端
されている。この直角結合器の第４のポートからのＦＭ
出力は通常の送信機１７（例えば周波数逓倍器、増幅器
等を含む）に供給され、それから無線周波アンテナ２０
によって送信するために通常の送受切換器１８に供給さ
れる。他の通常の位相変調器回路を代りに使用できるこ
とが理解されよう。

受信側においては、アンテナ２０はデータ／トーン（Ｆ
Ｍ）および可聴（ＦＭ）信号を含む被変調信号（すなわ
ち、変調された信号）を受信する。

この受信信号は送受切換器１８を介して通常の受信機２
２に供給される。また、受信機２２は（局部発振注入信
号を介して）合成器１６からのＦＭ音声信号を受信し、
送信する音声の「側音」を受信機の弁別器出力に加える
。

受信機２２は通常のセル形二ｆｆｌ変換ＦＭ受信機であ
ってよい。受信機は第１の混合器を含み、この混合器は
合成器からの変調されたＶＣＯ信号を注入信号として使
用して受信した到来信号と混合し、第１のＩＦ倍信号発
生する。この第１のＩＦ倍信号典型的には水晶フィルタ
回路網によって）Ｐ波され、それから別の混合器／　Ｉ
　Ｆ増幅機／カッド（Ｌｌｕａｄ）検出機ＩＣ（例えば
モトローラ社のＭＣ３３５６等）に（」（給される。受
信機は受信した可聴信号、トーン、データおよび側音信
号からなる複合信号を出力する。この受信し検出した複
合信号出力は可聴信号／データ処理および制御回路１２
に供給される。この回路１２は複合信号を分離して可聴
信号（側音を含む）をスピーカ２４に出力するように通
常のように設計されているかまたはプログラムされてい
る。従って、操作者は自己の音声を（受信した可聴信号
とともに）スピーカ２４から聞くことができる。

また、受信データは通常のように受信機の出力の複合信
号から分離され、可聴信号／データ処理および制御回路
１２からディジタルデータ出力ポート（図示せず）に出
力してもよい。もちろん、ＳＡＴ　（およびデータ）は
典型的には制御回路１２によって利用されることが理解
されよう。

第２図は本発明の第２の実施例のトランシーバのブロッ
ク図を示すものである。第２図において、同じ構成要素
は第１図と同じ符号によって示されている。第１図と同
様に、入力音声信号はマイクロフォン１０によって受信
され、次いで可聴信号／データ処理および制御回路１２
に供給される。

更に、ディジタルデータを回路１２に入力することがで
きる。積分されたデータおよびトーン信号は位相変調器
１４に供給され、またこの位相変調器１４は音声によっ
て周波数変調された信号を受信する。位相変調器１４は
トーン、音声およびデータ情報を含む変調された信号を
通常の送信機３０に出力する。送信機３０は通常の設計
のものであり、増幅された無線周波信号をアンテナ２０
によって送信するために送受切換器１８に供給する。

受信側においては、第１図と同様にアンテナ２０で受信
した信号が送受切換器１８を介して受信機２２に供給さ
れる。

受信機の出力は側音レベル制御回路４０に供給される。

側音レベル制御回路４０はまた送信すべき音声信号も受
信するように接続されていて、この音声信号の発生を自
動的に検出して、振幅制御回路（例えば側音制御減衰器
）を作動する。手動制御器により操作者が側音音声信号
のレベルを調整できるようにして、スピーカ２４におけ
る側音の音量を所留通りに制御できるようにする。ここ
で側音レベル制御は、マイクロフォンからの反転された
可聴信号で二重変換受信機の第２の注入搬送波を変調す
ることによってＦＭ検出前に行なうことができることに
注意されたい。

側音レベル制御回路４０はデータ、トーンおよび音声信
号を含む受信機２２からの検出信号と共に音声の側音信
号を出力し、これらの信号の振幅は送信音声信号が発生
している間に別々に制御されて、側音レベル制御回路を
作動する。これらの信号が組み合わさった複合信号は可
聴信号／データ処理および制御回路１２に供給され、そ
こで分離されて、スピーカ２４に出力されるかまたはデ
ィジタルデータとして出力される。

このように、送信機の搬送波および受信機の局部発振注
入信号用に単一の周波数源のみを使用した低コストの複
信トランシーバ変調回路が実現されると共に、同時に送
信データ信号の側音が受信機の出力に存在するという好
ましくない状態が防止されている。

本発明の最も実用的で好適と考えられる実施例を図示し
説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるもの
でなく、本発明の新規な特徴および利点を有する全ての
変更および変形を包含するものであることを理解された
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例のブロック図であり、 第２図は本発明の第２の実施例のブロック図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、可聴信号およびデータ信号を送受信する複信無線ト
   ランシーバであって、 局部発振注入信号入力ポートおよび検出出力ポートを有
   する無線周波は受信機と、 音声信号によって周波数変調されたＦＭ搬送波／注入信
   号を発生し、該ＦＭ搬送波／注入信号を前記受信機の局
   部発振注入信号入力ポートに接続する信号合成器と、 前記ＦＭ搬送波／注入信号を受信し、該信号を前記デー
   タ信号によって位相変調するように接続されていて、複
   合ＦＭ出力信号を発生する位相変調器と、 前記複合ＦＭ出力信号を送信するように接続された無線
   周波送信機と、 を有する複信無線トランシーバ。 ２、特許請求の範囲第１項記載の複信無線トランシーバ
   において、前記信号合成器に接続されていて、所望の無
   線周波通信チャンネルに対応するように前記ＦＭ搬送波
   ／注入信号の平均周波数を制御する制御手段を含んでい
   る複信無線トランシーバ。 ３、特許請求の範囲第１項記載の複信無線トランシーバ
   において、前記受信機の検出出力に直列に接続されてい
   ると共に前記音声信号に接続されていて、該音声信号の
   発生に応答して前記検出出力を通過した側音音声信号の
   振幅を制御する振幅レベル制御回路を含んでいる複信無
   線トランシーバ。 ４、特許請求の範囲第１項記載の複信無線トランシーバ
   において、前記位相変調器が、前記データ信号によって
   制御されるように接続された可変インピーダンス装置と
   、前記ＦＭ搬送波／注入信号を受信するように接続され
   た第１のポートと、前記複合ＦＭ出力信号を送出するよ
   うに接続された第２のポートとを有する複信無線トラン
   シーバ。 ５、データおよび可聴信号を送受信する複信無線トラン
   シーバであって、 送信すべきデータ信号および音声信号を形成する可聴信
   号／データ処理および制御手段と、前記音声信号を受信
   し、前記音声信号によって周波数変調された搬送波／注
   入信号を発生するように結合された周波数合成器手段と
   、 データおよび可聴信号で変調された到来無線周波信号を
   受信し、前記搬送波／注入信号を注入信号として受け取
   るように接続された混合器回路を含む受信機手段と、 前記周波数変調された搬送波／注入信号を一方の入力と
   して受信し、かつ送信すべき前記データ信号を第２の入
   力として受信して、変調された複合信号出力を発生する
   ように接続された位相変調器手段と、周波数変調された
   前記複合信号を受信して送信するように接続された送信
   機手段と、を有する複信無線トランシーバ。 ６、特許請求の範囲第５項記載の複信無線トランシーバ
   において、前記搬送波／注入信号を局部発振注入信号と
   して使用することによって生じる送信音声の側音の振幅
   を制御するために前記受信機手段に結合された側音レベ
   ル制御手段を有する複信無線トランシーバ。 ７、特許請求の範囲第６項記載の複信無線トランシーバ
   において、前記側音レベル制御手段が前記音声信号を前
   記可聴信号／データ処理および制御手段から受信して、
   該音声信号の発生に応答して側音信号レベルを自動的に
   制御する複信無線トランシーバ。 ８、特許請求の範囲第７項記載の複信無線トランシーバ
   において、前記データ信号がトーン信号を含んでいる複
   信無線トランシーバ。 ９、特許請求の範囲第８項記載の複信無線トランシーバ
   において、前記可聴信号／データ処理および制御手段が
   前記搬送波／注入信号の平均周波数を制御するための合
   成器チャンネル制御信号を発生して、前記合成器手段に
   供給する複信無線トランシーバ。 １０、特許請求の範囲第５項記載の複信無線トランシー
   バにおいて、前記合成器手段が被変調電圧制御発振器を
   含んでいる複信無線トランシーバ。 １１、特許請求の範囲第５項記載の複信無線トランシー
   バにおいて、前記位相変調器手段が直角結合器を有する
   複信無線トランシーバ。 １２、特許請求の範囲第５項記載の複信無線トランシー
   バにおいて、前記受信器手段が二重変換ＦＭ受信機で構
   成されている複信無線トランシーバ。 １３、ディジタルデータ、トーンおよび可聴信号で変調
   された無線周波信号を受信し、かつデータ、トーンおよ
   び音声信号で変調された無線周波出力信号を送信するア
   ンテナを有する全複信無線トランシーバにおいてディジ
   タルデータ、トーンおよび音声の変調を行なう装置であ
   って、 前記アンテナに結合され、受信信号を送信信号から自動
   的に分離する送受切換手段と、 該送受切換手段に結合され、前記受信信号および局部発
   振注入信号を受信して、変調されたディジタルデータ、
   トーンおよび可聴信号を有する複合検出出力信号を発生
   する受信機手段と、 （ａ）前記検出信号を受信し、（ｂ）出力可聴信号を発
   生し、（ｃ）送信すべき音声信号を供給し、（ｄ）ディ
   ジタルデータおよびトーン信号を共通の複合信号として
   供給する処理および制御手段と、 前記音声信号を受信して、周波数変調された音声信号を
   前記受信機手段に前記局部発振注入信号として供給する
   ように結合されていて、側音音声信号を受信機出力に生
   じさせて前記処理および制御手段の出力可聴信号中に生
   じさせる合成器手段と、 該合成器手段および前記処理および制御手段に結合され
   、前記複合信号および前記周波数変調された音声信号を
   受信して、ＦＭ変調された出力信号を発生する位相変調
   器手段と、 該位相変調器手段の出力を受信して、ＦＭ変調された無
   線周波信号を前記送受切換手段に送信のために供給する
   ように接続された送信機手段と、を有する装置。 １４、特許請求の範囲第１３項記載の装置において、前
   記合成器手段が電圧制御発信器を含んでいる装置。 １５、特許請求の範囲第１３項記載の装置において、前
   記位相変調器手段が直角結合機を有する装置。 １６、特許請求の範囲第１３項記載の装置において、前
   記受信機手段が二重変換ＦＭ受信機で構成されている装
   置。 １７、特許請求の範囲第１３項記載の装置において、前
   記処理および制御手段が前記受信機手段の前記検出出力
   信号から導き出したデータを含む出力データ信号を発生
   する装置。 １８、特許請求の範囲第１３項記載の装置において、前
   記受信機手段および前記処理および制御手段の間に結合
   され、送信すべき前記音声信号の発生に応答して前記側
   音音声信号の振幅を制御する側音レベル制御手段を含ん
   でいる装置。