(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
音声を収集し集音信号を生成する集音部と、
前記集音信号に基づいて騒音データを生成する騒音データ生成部と、
前記集音信号を無線信号として送信する送信ユニットと、を備え、
前記送信ユニットは、
ユーザの操作に基づいて、前記無線信号を送信する送信オン状態、または、前記無線信号を送信しない送信オフ状態に切り換えられ、
前記集音部は、
時間経過と共に順次、前記集音信号として音声フレームを生成し、
前記騒音データ生成部は、
最新の前記音声フレームから過去に遡った所定数の前記音声フレームであって、前記送信ユニットが前記送信オフ状態にあるときに生成された前記音声フレームに基づいて、前記騒音データを生成し、
前記送信ユニットは、
前記無線信号に含まれる騒音成分を前記騒音データに基づいて低減することを特徴とする無線装置。
【請求項２】
音声を収集し集音信号を生成する集音部と、
前記集音信号に基づいて騒音データを生成する騒音データ生成部と、
前記集音信号を無線信号として送信する送信ユニットと、を備え、
前記送信ユニットは、
ユーザの操作に基づいて、前記無線信号を送信する送信オン状態、または、前記無線信号を送信しない送信オフ状態に切り換えられ、
前記騒音データ生成部は、
前記送信ユニットが先に前記送信オフ状態になっているときにおける前記集音信号、および、前記送信ユニットが次に前記送信オフ状態になっているときにおける前記集音信号に基づいて前記騒音データを生成し、
前記送信ユニットは、
前記無線信号に含まれる騒音成分を前記騒音データに基づいて低減することを特徴とする無線装置。
【請求項３】
請求項２に記載の無線装置において、
前記騒音データ生成部は、
前記送信オフ状態および前記送信オン状態が交互に繰り返される場合に、複数回に亘る前記送信オフ状態における各前記集音信号に基づいて前記騒音データを生成することを特徴とする無線装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の無線装置において、
前記集音部は、時間経過と共に順次、前記集音信号として音声フレームを生成し、
前記騒音データ生成部は、
最新の前記音声フレームから過去に遡った所定数の前記音声フレームであって、前記送信ユニットが前記送信オフ状態にあるときに生成された前記音声フレームに基づいて、前記騒音データを生成することを特徴とする無線装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の無線装置において、
無線信号を受信し、その無線信号から受信音声信号を抽出し、前記受信音声信号に基づき音声を再生する受信ユニットを備え、
前記騒音データ生成部は、
前記受信音声信号が示す音声の大きさが所定値を超えないときにおける前記集音信号に基づいて前記騒音データを生成し、
前記受信ユニットは、
前記騒音データに基づいて、再生される音声についての音声対騒音比を向上させる処理を実行することを特徴とする無線装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線装置に関し、特に、送信信号に含まれる騒音成分に対する処理に関する。
【背景技術】
【０００２】
遠隔地点の間でコミュニケーションを図る手段としてトランシーバが広く用いられている。トランシーバはマイクで音を収集し、音声信号を相手方のトランシーバに送信する。また、トランシーバは、相手方のトランシーバから送信された無線信号を受信し、受信信号に含まれる音声をスピーカから出力する。
【０００３】
トランシーバの周囲が騒がしい場合、スピーカから出力される音声が騒音に埋もれて聴き取り難くなることがある。また、送話者の声に騒音が重なってマイクで収集され、受話側のトランシーバでは音声に加えて騒音がスピーカから出力され、受話側のトランシーバのスピーカから発せられる音声が聴き取り難くなることがある。
【０００４】
このような問題を解決する技術として、特許文献１には、騒音を打ち消す音をスピーカから出力する技術が記載されている。この技術を用いる装置は、マイクによって騒音を収集して騒音信号を生成し、騒音信号を逆極性にした打ち消し信号と音声信号とを併せた信号に基づく音をスピーカから出力する。また、特許文献２には、携帯電話機等の通信装置で音声を送信する場合に、送信信号に含まれる騒音成分を低減する技術が記載されている。この技術を用いる装置は、予め用意された複数種の周波数スペクトラムから、音声信号の無音区間の周波数スペクトラムに近いものを騒音の周波数スペクトラムとして選択する。そして、騒音の周波数スペクトラムを用いて音声信号の騒音成分を低減する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２４４８５２号公報
【特許文献２】特開平６−２８２２９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献２に記載されているように、騒音の周波数スペクトラムを用いて送信信号に含まれる騒音成分を低減する場合、予め複数の周波数スペクトラムを用意する必要がある等、騒音を求める処理が複雑となってしまうことがある。
【０００７】
本発明は、無線装置の送信信号に含まれる騒音成分を簡単な処理によって低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、音声を収集し集音信号を生成する集音部と、前記集音信号に基づいて騒音データを生成する騒音データ生成部と、前記集音信号を無線信号として送信する送信ユニットと、を備え、前記送信ユニットは、ユーザの操作に基づいて、前記無線信号を送信する送信オン状態、または、前記無線信号を送信しない送信オフ状態に切り換えられ、前記集音部は、時間経過と共に順次、前記集音信号として音声フレームを生成し、前記騒音データ生成部は、最新の前記音声フレームから過去に遡った所定数の前記音声フレームであって、前記送信ユニットが前記送信オフ状態にあるときに生成された前記音声フレームに基づいて、前記騒音データを生成し、前記送信ユニットは、前記無線信号に含まれる騒音成分を前記騒音データに基づいて低減することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、音声を収集し集音信号を生成する集音部と、前記集音信号に基づいて騒音データを生成する騒音データ生成部と、前記集音信号を無線信号として送信する送信ユニットと、を備え、前記送信ユニットは、ユーザの操作に基づいて、前記無線信号を送信する送信オン状態、または、前記無線信号を送信しない送信オフ状態に切り換えられ、前記騒音データ生成部は、前記送信ユニットが先に前記送信オフ状態になっているときにおける前記集音信号、および、前記送信ユニットが次に前記送信オフ状態になっているときにおける前記集音信号に基づいて前記騒音データを生成し、前記送信ユニットは、前記無線信号に含まれる騒音成分を前記騒音データに基づいて低減する。
【００１０】
望ましくは、前記騒音データ生成部は、前記送信オフ状態および前記送信オン状態が交互に繰り返される場合に、複数回に亘る前記送信オフ状態における各前記集音信号に基づいて前記騒音データを生成する。
【００１１】
望ましくは、前記集音部は、時間経過と共に順次、前記集音信号として音声フレームを生成し、前記騒音データ生成部は、最新の前記音声フレームから過去に遡った所定数の前記音声フレームであって、前記送信ユニットが前記送信オフ状態にあるときに生成された前記音声フレームに基づいて、前記騒音データを生成する。
【００１２】
望ましくは、無線信号を受信し、その無線信号から受信音声信号を抽出し、前記受信音声信号に基づき音声を再生する受信ユニットを備え、前記騒音データ生成部は、前記受信音声信号が示す音声の大きさが所定値を超えないときにおける前記集音信号に基づいて前記騒音データを生成し、前記受信ユニットは、前記騒音データに基づいて、再生される音声についての音声対騒音比を向上させる処理を実行する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、無線装置の送信信号に含まれる騒音成分を簡単な処理によって低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係るトランシーバの構成を示す図である。
【図２】制御部が選択部を制御するタイミングを説明する図である。
【図３】騒音スペクトラムデータを求める処理を概念的に示す図である。
【図４】初期スペクトラム、騒音スペクトラム、および強調スペクトラムを示す図である。
【図５】集音信号の周波数スペクトラム、騒音スペクトラム、および送信信号の周波数スペクトラムを示す図である。
【図６】集音信号および受信音声レベル値の時間波形、ならびに、送話スイッチおよび選択部の状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１には、本発明の実施形態に係るトランシーバの構成が示されている。このトランシーバは単信方式のトランシーバである。押しボタン型の送話スイッチ５８が設けられており、送話スイッチ５８が押下されている間、トランシーバはマイク１２から収集された音声を無線信号に変換し、相手方のトランシーバに送信する。送話スイッチ５８が解放されている間、トランシーバは相手方のトランシーバから送信された無線信号を受信し、受信信号に含まれる音声をスピーカ５２から出力する。
【００１６】
ユーザは、送話スイッチ５８を押下しながらマイク１２に向けて発声する。また、送話スイッチ５８を解放している間、ユーザは、スピーカ５２から発せられる相手の声を聴き取る。会話を続けるユーザは、送話スイッチ５８を押下して発声し、送話スイッチ５８を解放して相手の声を聴くという操作を繰り返す。トランシーバでは、送話スイッチ５８が押下されて無線信号を送信する送信状態（送信オン状態）と、送話スイッチ５８が解放されて無線信号を受信する受信状態（送信オフ状態）とが交互に繰り返される。
【００１７】
トランシーバの構成について説明する。トランシーバは、集音部１０、選択部２０、騒音データ生成部２２、送信ユニット２８、受信ユニット３８、受信検出部６０、送話スイッチ５８、および制御部５６を備える。集音部１０は、マイク１２、増幅部１４、音声エンコーダ１６および集音ＦＦＴ部１８を備える。ＦＦＴは、Fast Fourier Transform（高速フーリエ変換）を省略したものである。
【００１８】
マイク１２は、ユーザの声やトランシーバの周囲の騒音に応じた集音信号を増幅部１４に出力する。増幅部１４は集音信号を増幅し、音声エンコーダ１６に出力する。音声エンコーダ１６は集音信号をディジタル信号に変換し、集音ＦＦＴ部１８に出力する。音声エンコーダ１６から出力されるディジタル信号は、所定時間長のフレームが時間軸上で連なった信号である。各フレームには時間軸上で連なる複数の音声サンプルが含まれている。各音声サンプルは信号レベルをディジタル値によって表す。音声をディジタル符号化する規格には、フレームの時間長を２０ｍｓｅｃとするものがある。周波数解析部としての集音ＦＦＴ部１８は、集音信号に対して高速フーリエ変換処理を施し、周波数スペクトラムデータを生成する。この高速フーリエ変換処理は、１つのフレームを１セットの周波数スペクトラムデータに変換するものである。１セットの周波数スペクトラムデータは１つの周波数スペクトラムを表す。周波数スペクトラムは、周波数軸上の各周波数に対して複素数の周波数成分値を対応付けたものである。集音ＦＦＴ部１８は、時間経過と共に順次、集音信号の周波数スペクトラムデータを１セットごとに選択部２０に出力する。
【００１９】
なお、集音ＦＦＴ部１８は、所定複数のフレームを１セットの周波数スペクトラムデータに変換する処理を実行してもよい。この場合、所定複数のフレームが集音ＦＦＴ部１８に入力されるごとに、集音ＦＦＴ部１８は１セットの周波数スペクトラムデータを求める。
【００２０】
選択部２０は、基幹端子Ｂ、送信端子Ｔ、開放端子Ｏ、および騒音収集端子Ｎを備える。選択部２０は、制御部５６の制御に応じて送信端子Ｔ、開放端子Ｏ、および騒音収集端子Ｎのうちいずれか１つを選択し、選択した端子と基幹端子Ｂとを接続する。
【００２１】
ここでは、基幹端子Ｂが送信端子Ｔに接続されているものとして、送信ユニット２８の構成および動作について説明する。送信ユニット２８は、減算器３０、送信側ＩＦＦＴ部３２、および送信部３４を備える。ＩＦＦＴは、Inverse Fast Fourier Transform（高速フーリエ逆変換）を省略したものである。集音部１０から減算器３０には、選択部２０を介して集音信号の周波数スペクトラムデータが出力される。また、騒音データ生成部２２が備える記憶部２６には、後述する処理によってトランシーバの周囲の騒音の周波数スペクトラムを示す騒音スペクトラムデータが記憶されている。この騒音スペクトラムデータが記憶部２６から減算器３０に読み出される。
【００２２】
減算器３０および送信側ＩＦＦＴ部３２は騒音低減部３６を構成し、集音信号の周波数スペクトラムデータに含まれる騒音成分を、騒音スペクトラムデータに基づいて低減して、送信信号を生成する。すなわち、減算器３０は、集音信号の周波数スペクトラムデータが示す各周波数成分値から、騒音スペクトラムデータが示す各周波数成分値を減算して騒音低減スペクトラムデータを生成し、送信側ＩＦＦＴ部３２に出力する。騒音成分を低減する処理は、１セットの周波数スペクトラムデータごとに行われる。送信側ＩＦＦＴ部３２は、１セットの騒音低減スペクトラムデータに対して高速フーリエ逆変換処理を施し、１つのフレームを生成する。すなわち、送信側ＩＦＦＴ部３２は、騒音低減スペクトラムデータに対し高速フーリエ逆変換処理を１セットごとに施して、時間軸上で連なるフレームによって構成される時間領域の送信信号を生成し、送信部３４に出力する。送信部３４は送信信号を無線信号に変換し送信する。
【００２３】
なお、集音ＦＦＴ部１８が、複数の所定複数のフレームを１セットの周波数スペクトラムデータに変換する処理を実行する場合、送信側ＩＦＦＴ部３２は、１セットの騒音低減スペクトラムデータに対して、その所定複数のフレームを生成する。
【００２４】
次に、受信ユニット３８について説明する。受信ユニット３８は、受信部４０、受信側ＦＦＴ部４２、スペクトラム強調部４４、受信側ＩＦＦＴ部４６、音声デコーダ４８、増幅部５０、およびスピーカ５２を備える。受信部４０は、相手方のトランシーバから送信された無線信号を受信する。受信部４０は、無線信号に含まれるディジタル信号化された音声信号を抽出し、この受信音声信号を受信検出部６０および受信側ＦＦＴ部４２に出力する。受信音声信号は、送信信号と同様、時間軸上で連なるフレームによって構成される。
【００２５】
受信側ＦＦＴ部４２、スペクトラム強調部４４、受信側ＩＦＦＴ部４６は、記憶部２６に記憶された騒音スペクトラムデータに基づいて、次のような強調処理を受信音声信号に対して施す。
【００２６】
受信側ＦＦＴ部４２は、受信音声信号に対して高速フーリエ変換処理を施し、周波数スペクトラムデータを生成する。この高速フーリエ変換処理は、集音ＦＦＴ部１８で実行される高速フーリエ変換処理と同様、１フレームを１セットの周波数スペクトラムデータに変換するものである。受信側ＦＦＴ部４２は、時間経過と共に順次、周波数スペクトラムデータを１セットごとにスペクトラム強調部４４に出力する。記憶部２６からスペクトラム強調部４４には騒音スペクトラムデータが読み出される。
【００２７】
なお、受信側ＦＦＴ部４２は、所定複数のフレームを１セットの周波数スペクトラムデータに変換する処理を実行してもよい。この場合、所定複数のフレームが受信側ＦＦＴ部４２に入力されるごとに、受信側ＦＦＴ部４２は１セットの周波数スペクトラムデータを求める。
【００２８】
スペクトラム強調部４４は、騒音スペクトラムデータに基づいて周波数重み付け関数を求める。周波数重み付け関数は、周波数に対して重み付け係数を対応付ける関数である。例えば、騒音スペクトラムデータが示す周波数成分値の絶対値が大きい程、重み付け係数が大きい値とされる。各周波数に対する重み付け係数は２値化されてもよい。例えば、騒音スペクトラムデータの周波数成分値の絶対値が所定値を超える周波数については重み付け係数を１より大きい値とし、周波数成分値の絶対値が所定値を超えない周波数については重み付け係数を１とするか、あるいは０を超える１以下の値とする。
【００２９】
スペクトラム強調部４４は、受信音声信号の周波数スペクトラムデータが示す各周波数成分値（複素数）に、周波数重み付け関数から得られる重み付け係数を乗じて強調スペクトラムデータを生成し、受信側ＩＦＦＴ部４６に出力する。
【００３０】
受信側ＩＦＦＴ部４６は、１セットの強調スペクトラムデータに対して高速フーリエ逆変換処理を施し、１つのフレームを生成する。すなわち、受信側ＩＦＦＴ部４６は、強調スペクトラムデータに対し高速フーリエ逆変換処理を施して、時間軸上で連なるフレームによって構成される時間領域の受信音声信号を生成し、音声デコーダ４８に出力する。この受信音声信号は、無線信号から抽出された受信音声信号に対して強調処理が施されたディジタル信号である。
【００３１】
なお、受信側ＦＦＴ部４２が、所定複数のフレームを１セットの周波数スペクトラムデータに変換する処理を実行する場合、受信側ＩＦＦＴ部４６は、１セットの強調スペクトラムデータに対して、その所定複数のフレームを生成する。
【００３２】
音声デコーダ４８、増幅部５０およびスピーカ５２は再生部５４を構成し、受信音声信号を音声として再生する。すなわち、音声デコーダ４８は、受信側ＩＦＦＴ部４６から出力された受信音声信号をアナログ信号に変換し、増幅部５０に出力する。増幅部５０は、アナログ信号化された受信音声信号を増幅し、スピーカ５２に出力する。スピーカ５２は受信音声信号に応じた音声を出力する。上述の強調処理によって、ユーザに聞こえる騒音に対する音声の比（音声対騒音比）が向上する。
【００３３】
一方、受信検出部６０は、受信部４０から出力された受信音声信号が示す音声のレベルを表す受信音声レベル値を制御部５６に出力する。制御部５６は次のように、送話スイッチ５８の状態と受信音声レベル値とに基づいて選択部２０を制御する。制御部５６は送話スイッチ５８が押下されたことを検出すると、選択部２０を制御して基幹端子Ｂを送信端子Ｔに接続する。他方、制御部５６は、送話スイッチ５８が解放されたことを検出すると、受信検出部６０から出力される受信音声レベル値が所定閾値を超えているか否かを判定する。制御部５６は、受信音声レベル値が所定閾値を超えていないと判定した場合には、選択部２０を制御して、基幹端子Ｂを騒音収集端子Ｎに接続する。また、制御部５６は、送話スイッチ５８が解放されたことを検出し、さらに、受信音声レベル値が所定閾値を超えていると判定した場合には、選択部２０を制御して、基幹端子Ｂを開放端子Ｏに接続する。
【００３４】
このような制御によれば、送話スイッチ５８が押下されたときは基幹端子Ｂが送信端子Ｔに接続され、トランシーバは送信オン状態となる。また、送話スイッチ５８が解放されたときは、受信音声レベル値に応じて基幹端子Ｂは、騒音収集端子Ｎまたは開放端子Ｏに接続される。すなわち、送話スイッチ５８が解放され受信音声レベル値が所定閾値を超えていない場合には、基幹端子Ｂは騒音収集端子Ｎに接続され、送話スイッチ５８が解放され受信音声レベル値が所定閾値を超えている場合には、基幹端子Ｂは開放端子Ｏに接続される。
【００３５】
図２は、制御部５６が選択部２０を制御するタイミングを説明する図である。図２（ａ）には、送話スイッチが押下されているか解放されているかが時間軸に対応付けて示されている。図２（ｂ）には、受信音声レベル値の時間波形が概念的に示されている。図２（ｃ）には、選択部２０において、送信端子Ｔ、開放端子Ｏおよび騒音収集端子Ｎのうちいずれが選択されているかが示されている。送話スイッチが押下されている期間は、トランシーバが送信オン状態にある送信期間Ｔｔである。このとき基幹端子Ｂは送信端子Ｔに接続されており、集音信号が無線信号によって送信される。送話スイッチが解放されている期間では、トランシーバは受信状態（送信オフ状態）にある。受信状態には、受信音声レベル値が所定閾値Ａを超えておらず、基幹端子Ｂが騒音収集端子Ｎに接続された受信クワイエット状態と、受信音声レベル値が所定閾値Ａを超えており、基幹端子Ｂが開放端子Ｏに接続された受信リスニング状態とがある。そして、受信期間には、トランシーバが受信クワイエット状態にある受信クワイエット期間Ｔｎと、トランシーバが受信リスニング状態にある受信リスニング期間Ｔｏとがある。図２（ｃ）に示されている例では、送話スイッチが解放されている各受信期間には、受信クワイエット期間Ｔｎ、受信リスニング期間Ｔｏ、受信クワイエット期間Ｔｎの順に、これらの期間が含まれている。
【００３６】
次に、騒音データ生成部２２の構成および動作について図１に戻って説明する。騒音データ生成部２２は、移動平均演算部２４および記憶部２６を備える。基幹端子Ｂが騒音収集端子Ｎに接続されている間、騒音収集端子Ｎから移動平均演算部２４には時間経過と共に順次、集音信号の周波数スペクトラムデータが１セットごとに出力される。
【００３７】
移動平均演算部２４は、最新の１セットの周波数スペクトラムデータを含め過去に遡って一定数Ｋセット（Ｋフレーム）の周波数スペクトラムデータを記憶する。移動平均演算部２４は、それより古い周波数スペクトラムデータを削除してもよいし、あるいは処理に用いられないようにしてもよい。この場合、正の整数であるスペクトラムセット数Ｋは、最新の受信クワイエット期間より少なくとも１つ前の受信クワイエット期間から周波数スペクトラムデータが得られるような値としてもよい。
【００３８】
送信クワイエット期間は、ユーザによる送話スイッチ５８の操作、および相手方の発声時間に応じて変化する。例えば、ユーザが送話スイッチ５８を解放する時間が長く、相手方が話している時間が短い程、送信クワイエット期間は長くなる。そのため、スペクトラムセット数Ｋは、ユーザが会話を行うときにおける平均的な送信クワイエット期間を基準にして定められてもよい。
【００３９】
移動平均演算部２４は、このようにして記憶されたＫセットの周波数スペクトラムデータが示すＫ個の周波数スペクトラムを平均化して騒音スペクトラムを求める。すなわち、移動平均演算部２４は、周波数軸上の各周波数について、Ｋセットの周波数スペクトラムデータが示すＫ個の周波数成分値の平均値を求め、各周波数について求められた平均値を、騒音スペクトラムデータが示す各周波数成分とする。移動平均演算部２４は、騒音スペクトラムデータを記憶部２６に記憶させる。移動平均演算部２４は、選択部２０から１セットの周波数スペクトラムデータが新たに出力されるごとに、騒音スペクトラムデータを新たに求め、記憶部２６に記憶する。記憶部２６は、最新の騒音スペクトラムデータを記憶し、過去の騒音スペクトラムデータを消去してもよい。
【００４０】
図３には、２つの受信クワイエット期間Ｔｎ−１およびＴｎ−２において音声エンコーダ１６から出力された集音信号に基づいて、騒音スペクトラムデータＳ２を求める処理が概念的に示されている。受信クワイエット期間Ｔｎ−１およびＴｎ−２のそれぞれは、時間軸上に連なる複数のフレームＦを含んでいる。集音ＦＦＴ部１８は、受信クワイエット期間Ｔｎ−１およびＴｎ−２に含まれる各フレームについて周波数スペクトラムデータＳ１を生成し、Ｋセットの周波数スペクトラムデータＳ１を生成する。移動平均演算部２４は、Ｋセットの周波数スペクトラムデータＳ１が示すＫ個の周波数スペクトラムを平均化して騒音スペクトラムデータＳ２を求める。
【００４１】
なお、移動平均演算部２４は、最新の受信クワイエット期間を含めて過去に遡ったＭ個の受信クワイエット期間の間に求められた複数Ｌセットの周波数スペクトラムデータを記憶してもよい。ここで、受信クワイエット期間数Ｍは２以上の任意の整数である。この記憶処理は、例えば、次のように行われる。制御部５６は、受信クワイエット期間のタイミングを示すタイミング情報を騒音データ生成部２２に出力する。タイミング情報は、例えば、受信クワイエット期間に１を示し、受信クワイエット期間でない期間に０を示す情報である。移動平均演算部２４は、選択部２０から出力された周波数スペクトラムデータを取得すると共に、制御部５６から出力されたタイミング情報に基づいて各受信クワイエット期間のタイミングを認識する。これによって周波数スペクトラムデータについては、最新の受信クワイエット期間を含めて過去に遡ったＭ個の受信クワイエット期間に求められたＬセットを記憶し、それより古い周波数スペクトラムデータは削除あるいは処理に用いないようにする。
【００４２】
移動平均演算部２４は、上記Ｌセットの周波数スペクトラムデータを平均化して騒音スペクトラムを求める。ここで、正の整数Ｌは、ユーザの送話スイッチ５８の操作および相手方の発声時間に応じて変化する。例えば、ユーザが送話スイッチ５８を解放する時間が長く、相手方が話している時間が短い程、正の整数Ｌは大きくなる。正の整数Ｌが予め定められた上限値Ｐに達した場合には、移動平均演算部２４は、最新の１セットの周波数スペクトラムデータを含め過去に遡って上限値Ｐセットの周波数スペクトラムデータを平均化して騒音スペクトラムを求める。
【００４３】
スペクトラムセット数Ｋまたは受信クワイエット期間数Ｍは、騒音の性質に応じて定められてもよい。すなわち、騒音スペクトラムデータを求めるために用いる集音信号の時間長は騒音の性質に応じて定められてもよい。一般に、騒音の周波数スペクトラムは時間的に変化する。例えば、救急車やパトカーのサイレンのように高い音と低い音とが交互に現れる騒音では、音の高低が変化する周期で周波数スペクトラムが変化する。このような動的周波数スペクトラムを有する騒音については、騒音スペクトラムデータを求めるために用いる集音信号の時間長を、周波数スペクトラムが変化する周期よりも長くすることで騒音低減部３６およびスペクトラム強調部４４による効果が高まることが多い。すなわち、騒音低減部３６によって騒音を低減する効果、およびスペクトラム強調部４４によって音声対騒音比が向上する効果が高まることが多い。上述のサイレンの例では、騒音スペクトラムデータを求めるために用いる集音信号の長さが、サイレンの音の高低が変化する周期よりも長くなるようにスペクトラムセット数Ｋまたは受信クワイエット期間数Ｍを定めることで騒音低減効果および音声対騒音比の向上効果が高まることが多い。
【００４４】
トランシーバによって送話および受話を行う際の具体的な動作について説明する。送話をする際にユーザは送話スイッチ５８を押下し、受話をする際にユーザは送話スイッチ５８を解放する。制御部５６は、送話スイッチ５８が解放されたことを検出すると、受信検出部６０から出力される受信音声レベル値が所定閾値を超えているか否かを判定する。
【００４５】
制御部５６は、受信音声レベル値が所定閾値を超えていないと判定した場合には、選択部２０を制御して、基幹端子Ｂを騒音収集端子Ｎに接続する。このときユーザが発声していない場合、マイク１２はトランシーバの周囲の騒音に応じた集音信号を出力する。これによって集音部１０は、騒音に応じた周波数スペクトラムデータを１セットごとに順次、移動平均演算部２４に出力する。移動平均演算部２４は騒音スペクトラムデータを求め、記憶部２６に記憶させる。
【００４６】
一方、制御部５６は、送話スイッチ５８が解放されたことを検出し、さらに、受信音声レベル値が所定閾値を超えていると判定した場合には、選択部２０を制御して、基幹端子Ｂを開放端子Ｏに接続する。また、移動平均演算部２４を制御し、騒音スペクトラムデータの更新を停止させ、その時点で記憶部２６に記憶されている騒音スペクトラムデータを最新のものとして保持させる。
【００４７】
受信ユニット３８は、受信された無線信号から受信音声信号を抽出し、記憶部２６に記憶されている騒音スペクトラムデータに基づいて受信音声信号に対して強調処理を施し、さらに、強調処理が施された受信音声信号に基づく音声をスピーカ５２から出力する。
【００４８】
このように、送話スイッチ５８が解放され、受信音声レベル値が所定閾値を超えていないときは、騒音スペクトラムデータが順次更新される。そして、送話スイッチ５８が解放され、受信音声レベル値が所定閾値を超えているときは、騒音スペクトラムデータによって強調処理が施された受信音声信号に基づく音声がスピーカ５２から出力される。
【００４９】
図４（ａ）には、強調処理が施される前の受信音声信号の周波数スペクトラム（初期スペクトラム６８）、および騒音スペクトラム７０が概念的に示されている。また、図４（ｂ）には、強調処理が施された後の受信音声信号の周波数スペクトラム（強調スペクトラム７２）、および騒音スペクトラム７０が概念的に示されている。横軸は周波数を示し、縦軸は周波数成分値の絶対値を示す。強調スペクトラム７２は、初期スペクトラム６８に騒音スペクトラム７０に基づく重み付け係数を乗じたものである。重み付け係数は、騒音スペクトラム７０が大きい程大きい値を有する。したがって、図４（ｂ）に示されているように、騒音が大きい周波数程、強調スペクトラム７２が大きくなり、スピーカ５２からユーザに届く音声は騒音スペクトラムに応じて大きくなる。これによって騒音対騒音比が向上し、トランシーバの周囲が騒がしい場合であっても、スピーカ５２から出力される音声が聴き取り易くなる。
【００５０】
なお、制御部５６は、送話スイッチ５８が押下されている間、受信ユニット３８を構成する一部または総ての電子デバイスに供給される電源電力をオフにし、送話スイッチ５８が解放されると共に、電源電力がオフになっていた電子デバイスに供給される電源電力をオンにする処理を実行してもよい。これによって、送話の際に受信ユニット３８で消費される電力が低減される。
【００５１】
送話スイッチ５８が解放され、受信音声レベル値が所定閾値を超えていない場合、スピーカ５２からは音声が出力されないか、スピーカ５２から音声が出力されてもその大きさは微小である。そして、送話スイッチ５８を解放している間、ユーザはスピーカ５２が出力する音声を聴き取るため、発声しないことが通常である。したがって、送話スイッチ５８が解放され、受信音声レベル値が所定閾値を超えていない間は、マイク１２はトランシーバの周囲の騒音に応じた集音信号を出力する可能性が高い。そのため、トランシーバの周囲の騒音に応じた騒音スペクトルデータが記憶部２６に記憶される可能性が高い。
【００５２】
一方、送話スイッチ５８が解放され、受信音声レベル値が所定閾値を超えている場合、スピーカ５２からは、ユーザが聴き取ることが可能な音声が出力される場合が多い。したがって、マイク１２はスピーカ５２が出力する音声を収集してしまう可能性が高い。そこで、選択部２０の基幹端子Ｂを開放端子Ｏに接続し、集音部１０が出力する周波数スペクトラムデータを用いないこととする。そして、既に記憶部２６に記憶されている騒音スペクトラムデータを用いて受信音声信号に対する強調処理が実行される。
【００５３】
なお、ここでは、受信検出部６０は、受信音声信号を検出するものとしているが、受信検出部６０は、受信部４０が受信する無線信号を検出するものとしてもよい。この場合、無線信号のレベルを示す無線信号レベル値が受信検出部６０から出力され、受信音声レベル値に代えて無線信号レベル値が制御に用いられる。
【００５４】
次に、トランシーバによる送話について説明する。制御部５６は送話スイッチ５８が押下されたことを検出すると、選択部２０を制御して基幹端子Ｂを送信端子Ｔに接続する。
【００５５】
マイク１２はユーザの声およびトランシーバの周囲の騒音を収集し、ユーザの声および騒音に応じた集音信号を出力する。集音部１０は、集音信号の周波数スペクトラムデータを１セットごとに順次、選択部２０を介して送信ユニット２８に出力する。送信ユニット２８は、集音信号に応じた周波数スペクトラムデータに基づいて、騒音成分が低減された送信信号を生成し無線送信する。
【００５６】
このように、送話スイッチ５８が押下されたときには、集音信号に応じた周波数スペクトラムデータが集音部１０で生成される。さらに、集音信号の周波数スペクトラムデータから騒音成分を低減して得られた送信信号が送信ユニット２８から無線送信される。
【００５７】
図５（ａ）には、集音信号の周波数スペクトラム６２、および騒音スペクトラム６４が示されている。横軸は周波数を示し、縦軸は周波数成分値の絶対値を示す。また、図５（ｂ）には、送信信号の周波数スペクトラム６６が示されている。送信信号の周波数スペクトラム６６からは騒音スペクトラム６４が減算され、騒音成分が抑制されている。
【００５８】
無線送信された送信信号は、受話側である相手方のトランシーバで受信され、送信信号に含まれる音声信号に基づく音声がスピーカから出力される。送話側のトランシーバからは、騒音成分が低減された送信信号が送信されるため、送話側のトランシーバの周囲が騒がしい場合であっても、受話側のトランシーバのスピーカから出力される音声は聴き取り易い。
【００５９】
なお、制御部５６は、送話スイッチ５８が解放されている間、送信ユニット２８を構成する一部または総ての電子デバイスに供給される電源電力をオフにし、送話スイッチ５８が押下されると共に、電源電力がオフにされていた電子デバイスの電源電力をオンにする処理を実行してもよい。これによって、受話の際に送信ユニット２８で消費される電力が低減される。
【００６０】
トランシーバの動作例について、図１および図６を参照して説明する。図６（ａ）には、集音部１０のマイク１２が出力する集音信号の時間波形が概念的に示されている。また、図６（ｂ）には、受信音声レベル値の時間波形が概念的に示されている。図６（ｃ）には、送話スイッチ５８が押下されているか、解放されているかを示すタイミングチャートが示されており、図６（ｄ）には、選択部２０において、送信端子Ｔ、開放端子Ｏおよび騒音収集端子Ｎのうちいずれが選択されているかを示すタイミングチャートが示されている。
【００６１】
時間ｔ０から時間ｔ１の間、時間ｔ２から時間ｔ３の間、および時間ｔ４以降では、送話スイッチ５８が解放されており、受信音声レベル値は閾値Ａを超えていない。この期間は受信クワイエット期間である。したがって、選択部２０は騒音収集端子Ｎを選択し、雑音スペクトラムデータが順次更新され記憶部２６に記憶される。この間、ユーザが発声をしていない場合には、騒音スペクトラムデータは騒音を示す可能性が高い。
【００６２】
時間ｔ１から時間ｔ２の間は送話スイッチ５８が押下されている。また、ユーザの声に応じた集音信号がマイク１２から出力される。この期間は送信期間である。したがって、選択部２０は送信端子Ｔを選択し、送信ユニット２８は集音信号に基づく送信信号を無線送信する。
【００６３】
時間ｔ３から時間ｔ４の間は送話スイッチ５８が解放されており、受信音声レベル値が閾値Ａを超えている。この期間は受信リスニング期間である。したがって、選択部２０は開放端子Ｏを選択し、強調処理が施された受信音声信号に基づく音声がスピーカ５２から出力される。
【００６４】
本実施形態に係るトランシーバによれば、騒音スペクトラムデータを生成するタイミングは、相手方のトランシーバから送信された音声信号のレベル、および、ユーザによる送話スイッチの操作に応じて制御されるため、騒音スペクトラムデータを生成するための制御が簡単となる。
【００６５】
また、上述のスペクトラムセット数Ｋまたは受信クワイエット期間数Ｍを適切に設定し、騒音スペクトラムデータを求めるために用いる集音信号の時間長を調整することで、騒音低減部３６によって騒音を低減する効果、およびスペクトラム強調部４４によって騒音対騒音比が向上する効果が高まることが多い。すなわち、騒音スペクトラムデータを求めるために用いる集音信号の時間長を騒音の周波数スペクトラムが変化する周期よりも長くすることでこれらの効果が高まることが多い。
【００６６】
なお、本実施形態に係るトランシーバを構成する集音ＦＦＴ部１８、選択部２０、移動平均演算部２４、減算器３０、送信側ＩＦＦＴ部３２、受信側ＦＦＴ部４２、スペクトラム強調部４４、受信側ＩＦＦＴ部４６、および制御部５６はディジタル信号を処理する。これらの構成要素は、所定の演算処理を実行するプロセッサによって構成してもよい。また、これらの構成要素の一部または全部を、ハードウエアであるディジタル回路によって個別に構成してもよい。
【００６７】
また、本実施形態に係るトランシーバは、相手方のトランシーバが複信方式のトランシーバであってもよい。一般に、複信方式では、一方のトランシーバから他方のトランシーバへの無線送信と、他方のトランシーバから一方のトランシーバへの無線送信が異なる周波数帯で同時に行われる。相手方のトランシーバが複信方式である場合には、送信部３４の送信周波数を相手方のトランシーバの受信周波数に設定し、受信部４０の受信周波数を相手方のトランシーバの送信周波数に設定すればよい。相手方のトランシーバは複信方式であるものの、単信方式のトランシーバと同様の操作で送話および受話が行われる。
【符号の説明】
【００６８】
１０  集音部、１２  マイク、１４，５０  増幅部、１６  音声エンコーダ、１８  集音ＦＦＴ部、２０  選択部、３０  減算器、３２  送信側ＩＦＦＴ部、３４  送信部、３６  騒音低減部、３８  受信ユニット、４０  受信部、４２  受信側ＦＦＴ部、４４  スペクトラム強調部、４６  受信側ＩＦＦＴ部、４８  音声デコーダ、５２  スピーカ、５４  再生部、５６  制御部、５８  送話スイッチ、６０  受信検出部、６２  集音信号の周波数スペクトラム、６４  騒音スペクトラム、６６  送信信号の周波数スペクトラム、６８  初期スペクトラム、７０  騒音スペクトラム、７２  強調スペクトラム。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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