(57)【要約】【課題】音声信号領域に漏洩したサブトーン信号を抑圧して高品質の音声信号を再生する。【解決手段】  検波回路２０で、受信信号を検波してサブトーン信号と音声信号を復調する。サブトーン発生位相反転回路７０で、受信したサブトーン信号と同一周波数、逆位相、同一振幅の第２サブトーン信号を生成する。音声合成回路８０で、検波出力と第２サブトーン信号とを加算することにより、検波出力中のサブトーン信号を抑圧する。音声処理・ＳＱ回路４０で、サブトーン信号が抑圧された検波出力から音声信号を抽出して出力する。【選択図】図１
2007274638.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サブトーン信号と通信信号とを含む信号を受信する受信手段と、
前記受信手段で受信した信号を検波してサブトーン信号と通信信号と含む受信信号を復調する復調手段と、
受信したサブトーン信号に実質的に同一周波数の第２サブトーン信号を生成し、前記復調手段で復調した受信信号中のサブトーン信号と生成した第２サブトーン信号とを相殺することにより、前記受信信号中のサブトーン信号を抑圧する抑圧手段と、
前記抑圧手段でサブトーン信号が抑圧された受信信号中の通信信号を出力するする出力手段と、
を備えることを特徴とする受信機。
【請求項２】
前記抑圧手段は、
受信したサブトーン信号に逆位相の第２サブトーン信号を生成するサブトーン信号生成手段と、前記復調手段で復調した受信信号と第２サブトーン信号とを加算する加算手段と、から構成される第１の回路と、
受信したサブトーン信号と同位相の第２サブトーン信号を生成するサブトーン信号生成手段と、前記復調手段で復調した受信信号と第２サブトーン信号との差分を求める差分手段と、から構成される第２の回路と、
の少なくとも一方を備える、
ことを特徴とする請求項１に記載の受信機。
【請求項３】
前記サブトーン信号生成手段は、前記復調手段で復調された受信信号からサブトーン信号成分を抽出する手段と、抽出したサブトーン信号成分と同一位相逆位相の信号を生成する手段とから構成される、
ことを特徴とする請求項２に記載の受信機。
【請求項４】
前記第２サブトーン信号は、サブトーン信号と同一周波数の成分とその高調波成分とを含む、ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の受信機。
【請求項５】
トーン信号と通信信号とを含む信号を受信して復調し、
復調した受信信号中のサブトーン信号に周波数が等しい第２サブトーン信号を生成し、
生成した第２サブトーン信号により、復調した受信信号中のサブトーン信号を抑圧し、
サブトーン信号が抑圧された受信信号中の通信信号を出力する、
ことを特徴とする受信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受信機及び受信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信で利用できる周波数帯域は有限である。このため、使用周波数効率を上げるため、さまざまな工夫が施されている。例えば、無線機は通信する音声・データなどの媒体をあらかじめ定めた変調方式によって搬送波に重畳させて通信を行うが、使用周波数効率を向上するため、同一の周波数であたかも異なる周波数で運用しているかのような機能を持たせることが広く使われる。
【０００３】
その一例として、サブトーンを使用する技術がある。この技術では、例えば、送信機で、伝達したい情報（例えば、300Hz〜3000Hzの音声）と送信先の受信機に設定されている300Hz以下のサブトーン信号（＝低周波信号）とを混合し、この混合信号により搬送波を変調して送信する。一方、受信機側では、送信機から送られた搬送波を検波して音声信号とサブトーン信号を復調し、受信したサブトーン信号（の周波数）が自身にあらかじめ設定してあるサブトーン信号（の周波数）と同一か否かの判定を行う。サブトーン信号が一致していれば、SQ（スケルチ）回路を開いて音声を出力可能にする。一方、サブトーン信号が設定値と異なっていれば、SQ回路を閉じ音声出力を断とする。
【０００４】
この機能を使って複数台の無線機に異なるサブトーン信号を予め設定しておき、これを運用することにより、同一搬送波であっても音声伝達の可否が無線機側のサブトーン信号の設定により選択出来る。このような無線機の機能をシグナリングと言い、特に、周波数が300Hz以下で波形が正弦波のサブトーン信号を連続的に送出することを特徴とするシグナリングをCTCSS（Continuous Tone Coded Squelch System）と呼ぶ。そして、このＣＴＣＳＳを用いた様々な高機能受信機が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
CTCSS機能を用いて、音声を伝送するための従来の受信機の基本的な構成例を図５に示す。
【０００６】
この受信機１００は、受信高周波を増幅・ダウンコンバートする高周波回路１１０と、搬送波から変調された音声とサブトーン信号を検出する検波回路１２０と、サブトーン信号の周波数を検出するサブトーン信号検出回路１３０と、検波回路１２０からの出力を受けて音声処理を行う音声信号・SQ処理回路１４０と、検波された音声をスピーカドライブレベルまで増幅する低周波増幅回路１５０と、音声を出力するスピーカ１６０と、から構成されている。
【特許文献１】特開平09-046248号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
無線機で使用されている音声帯域は一般的に300Hz〜3000Hzである。この場合、サブトーン信号が周波数領域の比較的上端側、例えば、２９０Ｈｚに設定されている場合、この音声帯域の下限値である３００Ｈｚに近接する。
【０００８】
このため、図６に示すように、サブトーン信号そのものが受信音声帯域に漏洩し受信音声の品位を低下させる場合がある。
【０００９】
また、サブトーン信号の整数倍の高調波成分が音声帯域内に入り込み、受信音声の品位を低下させる場合があった。このサブトーン信号の漏洩信号成分は、DSP搭載機などであれば受信音声回路に急峻なデジタルフィル夕を構築することなどで除去することが可能である。しかし、アナログフィル夕などの緩慢なフィルタ特性に依存しなければならない場合には、十分に抑圧することができなかった。
【００１０】
この漏洩成分から逃れるため、送信機側のサブトーン信号の変調度を下げる方法もあるが、この場合、受信機側のサブトーン信号の検出感度が低下してしまう。このため、SQ開閉がばたついたり、SQが開かないなどの弊害が出てしまう。
【００１１】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、サブトーン信号の漏洩を防止することができる通信技術を提供することを目的とする。
また、本発明は、高品質の通信を可能とすることを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る受信機は、
サブトーン信号と通信信号とを含む信号を受信する受信手段と、
前記受信手段で受信した信号を検波してサブトーン信号と通信信号と含む受信信号を復調する復調手段と、
受信したサブトーン信号に実質的に同一周波数の第２サブトーン信号を生成し、前記復調手段で復調した受信信号中のサブトーン信号と生成した第２サブトーン信号とを相殺することにより、前記受信信号中のサブトーン信号を抑圧する抑圧手段と、
前記抑圧手段でサブトーン信号が抑圧された受信信号中の通信信号を出力するする出力手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１３】
前記抑圧手段は、例えば、受信したサブトーン信号に逆位相の第２サブトーン信号を生成するサブトーン信号生成手段と、前記復調手段で復調した受信信号と第２サブトーン信号とを加算する加算手段と、から構成される第１の回路と、受信したサブトーン信号と同位相の第２サブトーン信号を生成するサブトーン信号生成手段と、前記復調手段で復調した受信信号と第２サブトーン信号との差分を求める差分手段と、から構成される第２の回路と、の少なくとも一方を備える。
【００１４】
前記サブトーン信号生成手段は、例えば、前記復調手段で復調された受信信号からサブトーン信号成分を抽出する手段と、抽出したサブトーン信号成分と同一位相逆位相の信号を生成する手段とから構成される。
【００１５】
前記第２サブトーン信号は、サブトーン信号と同一周波数の成分とその高調波成分とを含んでもよい。
【００１６】
上記目的を達成するため、本発明の第２の観点に係る受信方法は、
トーン信号と通信信号とを含む信号を受信して復調し、
復調した受信信号中のサブトーン信号に周波数が等しい第２サブトーン信号を生成し、
生成した第２サブトーン信号により、復調した受信信号中のサブトーン信号を抑圧し、
サブトーン信号が抑圧された受信信号中の通信信号を出力する、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、受信信号に含まれているサブトーン信号と同一周波数の第２サブトーン信号を生成して、復調信号中のサブトーン信号を抑圧する。従って、サブトーン信号の漏洩を抑え、高品質での通信が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、この発明の実施の形態に係る受信機と受信方法について図面を参照して説明する。
【００１９】
本実施形態に係る受信機１は、図１に示すように、高周波回路１０と、検波回路２０と、サブトーン信号検出回路３０と、音声処理・SQ回路４０と、低周波増幅回路５０と、スピーカ６０と、サブトーン発生位相反転回路７０と、音声合成回路８０とから構成されている。
【００２０】
高周波回路１０は、アンテナを介して目的周波数の高周波信号に同調して受信し、受信した高周波信号を増幅及びダウンコンバートして、ＩＦ（中間周波数）信号に変換して出力する。この実施の形態において、受信信号は、３００Ｈｚ〜３０００Ｈｚの周波数帯域を有する音声信号と、３００Ｈｚ以下の周波数を有するサブトーン信号を含む信号である。
【００２１】
検波回路２０は、ＩＦ信号から、音声信号とサブトーン信号を復調（検出：再生）し、音声信号とサブトーン信号を出力する。
【００２２】
サブトーン信号検出回路３０とサブトーン発生位相反転回路７０とは、同一のマイクロプロセッサ内に構成される。
サブトーン信号検出回路３０は、カットオフ周波数が３００Ｈｚ程度のローパスフィルタ或いは通過帯域の上限が３００Ｈｚ程度のバンドパスフィルタを備え、検波回路２０から供給された音声とサブトーン信号を含む検波出力から、サブトーン信号を抽出し、さらに、その周波数を解析する。そして、検出した周波数が自受信機１に割り当てられている予め設定されている周波数に一致するか否かを判別し、一致信号／不一致を示す一致不一致信号を音声処理・ＳＱ回路４０に出力する。また、一致していると判別した際には、一致信号をサブトーン発生位相反転回路７０に出力する。この一致信号は、サブトーン信号そのものである。
【００２３】
サブトーン発生位相反転回路７０は、サブトーン信号検出回路３０が一致信号を出力したときに、検波回路２０が出力する復調信号に含まれているサブトーン信号に対して周波数と振幅が一致し、位相が同一の信号を生成し、さらに、この信号の位相を反転して、サブトーン信号に対して周波数と振幅が一致し、位相が逆相の信号（以下、区別のため、逆位相サブトーン信号と呼ぶ）を生成して出力する。
【００２４】
サブトーン信号検出回路３０とサブトーン発生位相反転回路７０とは、同一のマイクロプロセッサ内に機能的に形成されているため、その同期や制御が容易である。
【００２５】
音声合成回路８０は、検波回路２０の出力する検波出力とサブトーン発生位相反転回路７０で発生された逆位相サブトーン信号とを加算する。検波回路２０の出力信号に含まれるサブトーン信号とサブトーン発生位相反転回路７０で発生された逆位相サブトーン信号とは同一周波数、逆位相、同一振幅であるので、サブトーン信号と逆位相サブトーン信号とは相殺し、ほぼ０レベル又は十分に抑圧されたレベルとなる。音声信号にはほとんど影響を与えない。
【００２６】
音声処理・SQ回路４０は、入力信号のうち３００Ｈｚ〜３０００Ｈｚの音声信号をバンドパスフィルタなどによって抽出して、サブトーン信号検出回路３０からの一致／不一致信号が一致を示しているときに、抽出した音声信号を出力し、サブトーン信号検出回路３０からの一致／不一致信号が不一致を示しているときには、出力を所定の電圧に固定する。前述のように、音声合成回路８０で、サブトーン信号と逆位相サブトーン信号とが相殺される。この抑圧されたサブトーン信号をさらにフィルタなどで除去して、音声信号を出力するため、音声処理・SQ回路４０の出力信号に含まれる音声信号とサブトーン信号のレベル比は十分に大きくなる。
【００２７】
低周波増幅回路５０は、音声処理・ＳＱ回路４０の出力した音声信号をスピーカドライブレベルまで増幅し、スピーカ６０に供給する。
【００２８】
上記構成の受信機１においては、受信サブトーン信号と同一周波数で逆位相の第２サブトーン信号をサブトーン発生位相反転回路７０で発生し、音声合成回路８０で、検波された音声信号（サブトーン信号の漏洩分を含んだ音声信号)に重畳する。これにより、受信サブトーン信号と逆位相サブトーン信号とが相殺し、音声信号に漏洩しているサブトーン信号は抑圧されたものとなる。続いて、従来と同様の構成の音声処理・ＳＱ回路４０において、音声信号からサブトーン信号が分離されて、出力される。
【００２９】
従って、仮に、音声処理・ＳＱ回路４０のサブトーン信号分離能力が従来と同一であるとしても、音声処理・ＳＱ回路４０から出力される音声信号に含まれるサブトーン信号はより抑圧されたものとなり、スピーカ６０から放音される音声に与える悪影響はより小さいものとなる。
【００３０】
図１では、サブトーン信号検出回路３０とサブトーン発生位相反転回路７０とをマイクロプロセッサで構成したが、上記構成は一例であり、他の構成も可能である。以下、サブトーン発生位相反転回路と７０と音声合成回路８０の具体的な他の構成例を説明する。
【００３１】
図２は、サブトーン発生位相反転回路７０と音声合成回路８０の構成例１を示す。図２において、サブトーン発生位相反転回路７０は、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）７１と、ＰＬＬ回路７２と、可変利得増幅器７３と、位相反転回路７４とから構成され、音声合成回路８０は加算回路８１から構成される。
【００３２】
バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）７１は、この受信機１に割り当てられているサブトーン信号の周波数を通過帯域の中心周波数とし、サブトーン信号の帯域幅（例えば、１／３振幅の帯域幅）を通過帯域幅とするフィルタである。バンドパスフィルタ７１は、サブトーン信号検出回路３０から供給される一致信号（サブトーン信号）から、ノイズ成分を除去して出力する。ＰＬＬ回路７２は、ＢＰＦ７１からの受信サブトーン信号と同一周期で同一位相の信号を出力する。
【００３３】
可変利得増幅器７３は、ＰＬＬ回路７２の出力信号の振幅が、受信サブトーン信号の振幅レベルとほぼ同一になるように増幅する。その利得は、受信サブトーン信号の振幅と自己の出力する信号の振幅とがほぼ一致するように自動制御される。
【００３４】
位相反転回路７４は、例えば、増幅率が−１倍の増幅器から構成され、可変利得増幅器７３の出力信号の位相を反転して、第２サブトーン信号として出力する。
【００３５】
一方、音声合成回路８０を構成する加算回路８１は、検波回路２０から供給される復調信号（音声信号＋サブトーン信号）とサブトーン発生位相反転回路７０から供給される第２サブトーン信号とを加算する。これにより、サブトーン信号と第２サブトーン信号とがほぼ相殺する。
【００３６】
以上説明したように、上記実施の形態の受信機によれば、音声帯域である300Hz〜3000Hz帯に対するサブトーン信号の漏洩成分が逆位相サブトーン信号のうち音声帯域に位置するものと合成される。従って、従来、フィルタなどで分離することが困難であった、サブトーン信号のうち音声帯域である300Hz以上の領域に漏洩している成分を抑圧することができる。さらに、サブトーン信号のうち300Hz以下の周波数領域に位置する部分についても、逆位相サブトーン信号と合成してある程度抑圧してから、フィルタでカットされるので、フィルタの特性が急峻でなくても、比較的容易に抑圧することができる。従って、受信機における受信音声品位を向上させることができる。
【００３７】
従って、DSP（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）などを用いてデジタルフィル夕などを構成せずとも、受信音声の品位の改善を図ることが出来る。また、DSP などを用いた高特性のデジタルフィルタを使用する場合であっても、DSP内でのデジタルフィル夕の段数を減らすことが出来るので、位相回転の少ない安定した出力が得られると共に、演算処理の軽減によるプログラム自体の安定性向上、さらに、消費電流の低減などの効果が得られる。
【００３８】
なお、この発明は上記実施の形態に限定されず、種々の変形及び応用が可能である。例えば、図２の回路構成においては、サブトーン発生位相反転回路７０で受信サブトーン信号と逆位相サブトーン信号を生成し、音声合成回路８０で受信サブトーン信号と第２サブトーン信号とを加算したが、受信サブトーン信号を抑圧できるならば、その回路構成自体は任意である。
【００３９】
例えば、図３に示すように、サブトーン発生回路７０Ａで受信サブトーン信号と同一周波数同一位相の信号を生成し、音声合成回路８０を差動増幅器８２から構成して、検波出力（受信音声＋受信サブトーン信号）と生成したサブトーン信号との差分を増幅するように構成してもよい。
【００４０】
また、サブトーン発生回路の構成をより簡略化し、図４に示すサブトーン発生回路７０Ｂのように、サブトーンをバンドパスフィルタ７１で抽出し、これを可変利得増幅器７３で適当なレベルに増幅する簡単な構成とすることなども可能である。図４の構成では、音声合成回路８０で、検波回路２０の出力する検波出力とサブトーン発生回路７０Ｂの出力するサブトーン信号との差分を取る。
【００４１】
図４の回路に変形を加え、図２の構成と同様に、可変利得増幅器７３の出力信号の位相を反転して位相反転信号を生成し、音声合成回路８０で、検波回路２０の出力する検波出力と位相反転信号とを加算してもよい。
【００４２】
検波出力に含まれるサブトーン信号とサブトーン発生位相反転回路７０で発生される逆位相サブトーン信号は、完全な逆相信号である必要はなく、ある程度相殺できるレベルの信号でよい。即ち、位相や振幅はある程度ずれたり、変動したりしても構わない。従って、例えば、増幅器７３を固定利得とすること等も可能である。同様に、検波出力に含まれるサブトーン信号と、このサブトーン信号と差分増幅される発生されたサブトーン信号も、完全に同一位相である必要はなく、ある程度相殺できるレベルの信号でよい。
【００４３】
通信信号（本来送受信したい信号）を３００Ｈｚ〜３０００Ｈｚの音声信号とし、サブトーンを３００Ｈｚ近傍とする例を中心に説明してきたが、通信信号は、音声に限らず任意である。その周波数帯域も任意である。さらに、サブトーン信号の機能・用途も基本的に任意である。ただし、本願発明は、通信信号（本来送受信したい信号）を３００Ｈｚ〜３０００Ｈｚの音声信号とし、サブトーンを３００Ｈｚ近傍とする場合に、その効果が大きく、高い品質の音声信号の再生が可能である。
【００４４】
なお、サブトーン信号としては、サブトーン信号の位相を反転するだけなので、CTCSSに使用する正弦皮に限定されず、NRZ (Non return to zero)信号を用いた矩形波などでもよい。
【００４５】
また、検波出力に含まれる音声信号にサブトーン信号の高調波成分が重畳される場合には、サブトーン発生位相反転回路７０が発生するサブトーン信号に、サブトーン信号とその高調波（第３高調波、第５高調波．．．）を含ませてもよい。高調波成分は、例えば、サブトーンの波形を正弦波から歪めることにより容易に生成できる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施の形態に係る受信機の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示すサブトーン信号発生回路と音声合成回路の構成を示すブロック図である。
【図３】図２に示すサブトーン信号発生回路と音声合成回路の構成の変形例を示すブロック図である。
【図４】図２に示すサブトーン信号発生回路と音声合成回路の構成の変形例を示すブロック図である。
【図５】従来の受信機の構成を示すブロック図である。
【図６】音声信号とサブトーン信号の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０  高周波回路
２０  検波回路
３０  サブトーン信号検出回路
４０  音声処理・ＳＱ回路
５０  低周波増幅回路
６０  スピーカ
７０  サブトーン発生位相反転回路
８０  音声合成回路
【図１】
2007274638.tif 000003
【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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