(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アナログ入力信号をディジタル化して送信する少なくとも一つの送信機と、該送信機から送信された信号を受信する少なくとも一つの受信機とからなるディジタル通信システムであって、
前記送信機が、
前記アナログ入力信号をディジタル信号へ変換するＡ／Ｄコンバータと、
前記アナログ入力信号のレベル又は前記ディジタル信号のレベルと所定のレベルとを比較し、該比較の結果を表す選択信号を出力するレベル検出器と、
前記選択信号に応じて、前記Ａ／Ｄコンバータから出力されたディジタル信号と、該ディジタル信号をディジタル増幅器により増幅したディジタル信号とを選択的に出力する切り換え器と、
前記切り換え器の出力と、前記選択信号に対応したコントロール・ビットとを含む送信信号を作成する送信信号処理部と、
前記送信信号処理部から出力されたディジタル信号を送信する変調器と、
を備え、
前記受信機が、
受信されたディジタル信号に含まれる前記コントロール・ビットに応じて、前記の受信されたディジタル信号と該受信されたディジタル信号をディジタル増幅器によって減衰したディジタル信号とを選択的に出力する受信信号処理部と、
前記受信信号処理部から出力されるディジタル信号をアナログ変換したアナログ信号を出力するＤ／Ａコンバータと、
を備える
ことを特徴とするディジタル通信システム。
【請求項２】
請求項１に記載のディジタル通信システムであって、
前記切り換え器が、前記アナログ信号のレベル又は前記Ａ／Ｄコンバータから出力されるディジタル信号のレベルが前記所定のレベルよりも大きいときには該ディジタル信号を選択し、該ディジタル信号のレベルが前記所定のレベルよりも小さいときには該ディジタル信号をディジタル増幅した増幅ディジタル信号を選択するよう動作することを特徴とするディジタル通信システム。
【請求項３】
請求項２に記載のディジタル通信システムであって、
前記切り換え器が、前記選択信号に応じて、前記Ａ／Ｄコンバータから出力されたディジタル信号を前記送信信号処理部へ送る径路と、前記ディジタル増幅器を含む径路とのいずれか一方を選択することを特徴とするディジタル通信システム。
【請求項４】
請求項３記載のディジタル通信システムであって、
前記受信信号処理部が、
前記送信信号から前記コントロール・ビットを取り出すための処理部と、
前記コントロール・ビットに応じて、前記の受信されたディジタル信号と該ディジタル信号を減衰したディジタル信号とを選択的に出力する切り換え器と、
を備え、
前記Ｄ／Ａコンバータが前記切り換え器の出力をアナログ信号に変換することを特徴とするディジタル通信システム。
【請求項５】
ディジタル無線通信システムであることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一つに記載のディジタル通信システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、マイクロホンから入力された音声信号等のアナログ信号をディジタル形式へ変換して送信するディジタル通信システムに関するものであって、特に、送信機における切り換え及び信号増幅をディジタル信号の領域で行うことによってノイズを除去することができ、且つ、ビットレートを小さくして使用周波数帯域幅を小さくしたディジタル通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この出願の出願人は、この出願と同日に、図２〜図３に示す構成のディジタル通信システムについて特許出願した。図２は、この同日出願に係るディジタル通信システムに使用し得る送信機の構成を概略的に示している。アナログ入力信号が加えられるマイクロホン２１の出力はアナログ増幅器２２によって増幅された後に二分され、その一方は第一のＡ／Ｄコンバータ２３へ、他方はアナログ増幅器２４を介して第二のＡ／Ｄコンバータ２５へそれぞれ印加される。アナログ増幅器２４の増幅率はｉデシベル（例えば２４ｄＢ）であり、第一のＡ／Ｄコンバータ２３及び第二のＡ／Ｄコンバータ２５の分解能はｊビット（例えば１６ビット）である。
【０００３】
第一のＡ／Ｄコンバータ２３及び第二のＡ／Ｄコンバータ２５の出力は電力レベル検出器２６にそれぞれ加えられると共に、第一のＡ／Ｄコンバータ２３の出力は切り換え器２７の第一の固定接点２７１に接続され、第２のＡ／Ｄコンバータ２５の出力は切り換え器２７の第二の固定接点２７２に接続される。切り換え器２７の可動接点２７３は送信信号処理部２８に接続され、送信信号処理部２８の出力はディジタル変調器２９により変調された後、アンテナから送信される。第一のＡ／Ｄコンバータ２３及び第二のＡ／Ｄコンバータ２５はそれぞれｊビット（例えば１６ビット）の分解能を有する。
【０００４】
電力レベル検出器２６は第一のＡ／Ｄコンバータ２３の出力電力レベルを検出して切り換え器２７の動作を制御する制御データを出力する。即ち、電力レベル検出器２６は、第一のＡ／Ｄコンバータ２３の出力電力が所定の電力レベルよりも高いときには切り換え器２７の第一の固定接点２７１を可動接点２７３に接続させ、第一のＡ／Ｄコンバータ２３の出力電力が所定の電力レベルよりも低くなったときには切り換え器２７の第二の固定接点２７２を可動接点２７３に接続させるように、制御データによって切り換え器２７の動作を制御する。こうして、アナログ入力信号のレベルが所定のレベルよりも小さいときには、アナログ増幅器２４で増幅してレベルアップされた信号をＡ／Ｄ変換する。
【０００５】
電力レベル検出器２８は、上記のように切り換え器２７の切り換え動作を制御すると共に、送信信号処理部２８に対して、マイクロホン２１に加えられたアナログ入力信号が所定のレベルよりも大きいか小さいかを示す信号、換言すれば、第一のＡ／Ｄコンバータ２３と第二のＡ／Ｄコンバータ２５のいずれが選択されたかを示す選択信号を送る。この選択信号に応答して、送信信号処理部２８は第一のＡ／Ｄコンバータ２３の出力又は第二のＡ／Ｄコンバータ２５の出力であるディジタル信号に、上記選択信号に対応したコントロール・ビットを付加するように動作する。
【０００６】
コントロール・ビットは、実際に通信径路上で発生するビット誤りを考慮して信頼性を向上させるために、２ビットとすることが望ましい。したがって、例えば、コントロール・ビットは、電力レベル検出器２６が第一のＡ／Ｄコンバータ２３の出力を選択するため可動接点２７３を第一の固定接点２７１と接続させるよう切り換え器２７を動作させたときには論理「１１」であり、逆に、電力レベル検出器２６が第二のＡ／Ｄコンバータ２５の出力を選択するため可動接点２７３を第二の固定接点２７２と接続させるよう切り換え器２７を動作させたときには論理「００」である。
【０００７】
送信信号処理部２８においてコントロール・ビットが付加された送信ディジタル信号は、ディジタル変調器２９によって所定のディジタル変調方式にしたがって変調されて送信アンテナから送信される。
【０００８】
図３は、上記同日出願に係るディジタル通信システムに使用し得る受信機の構成の一例を示している。図２の送信機から送信された信号は受信アンテナで受信されてディジタル復調器３１に入力され、送信ディジタル信号に対応する受信ディジタル信号に復調されて受信信号処理部３２に加えられる。受信信号処理部３２は、切り換え器３３の動作を制御するため受信ディジタル信号の中のコントロール・ビットを取り出すと共に、受信ディジタル信号に含まれるフレーム信号やパリティ・ビットを除去したディジタル信号を出力する。
【０００９】
受信信号処理部３２の出力は切り換え器３３の可動接点３３１に接続される。切り換え器３３の第一の固定接点３３２はＤ／Ａコンバータ３４の入力に接続され、切り換え器３３の第二の固定接点３３３はディジタル増幅器３５の入力に接続される。Ｄ／Ａコンバータ３４は印加されたディジタル信号を送信機のマイクロホン２１に加えられたアナログ入力信号に対応するアナログ信号へ変換し、これをアナログ増幅器３６に加える。アナログ増幅器３６によって増幅されたアナログ信号はスピーカ３７から出力される。
【００１０】
図３の受信機におけるディジタル増幅器３５の増幅率は−ｉデシベル、即ち減衰率はｉデシベルであり、したがって、送信機のアナログ増幅器２４の増幅率と受信機のディジタル増幅器３５の減衰率とは同じ値である。Ｄ／Ａコンバータ３４の分解能は、送信側のＡ／Ｄコンバータ２３、２５よりも精度の高いｋビット（例えば２０ビット）である。
【００１１】
受信信号処理部３２は、受信ディジタル信号の中のコントロール・ビットが論理「１１」であることを検出したときには、可動接点３３１を第一の固定接点３３２と接続させ、受信ディジタル信号中のコントロール・ビットＣが論理「００」であることを検出したときには、可動接点３３１を第二の固定接点３３３と接続させるように切り換え器３を制御する制御データを切り換え器３３に対して送る。
【００１２】
こうして、送信機から送られたコントロール・ビットに応じて、受信信号処理部３２から出力されたディジタル信号は直接に又はディジタル増幅器３５を介してＤ／Ａコンバータ３４に供給され、そこでアナログ信号へ変換される。
【００１３】
以上説明したディジタル通信システムにおいては、マイクロホン２１に加えられるアナログ入力信号のレベルが所定のレベルよりも大きいか小さいかを電力レベル検出器２６で検出する。アナログ入力信号のレベルが所定のレベルよりも大きいときには、第一のＡ／Ｄコンバータ２３から出力されるディジタル信号と論理「１１」のコントロール・ビットとを含むディジタル信号が受信側へ送信され、受信側では、受信信号処理部３２がコントロール・ビットＣが論理「１１」であることを検出して切り換え器３３の可動接点３３１を第一の固定接点３３２と接続させる。
【００１４】
一方、送信側の電力レベル検出器２６がアナログ入力信号のレベルが所定のレベルよりも小さいことを検出したときには、増幅率がｉデシベルのアナログ増幅器２４によってアナログ入力信号を増幅してレベルを上げた後で第二のＡ／Ｄコンバータ２５によってＡ／Ｄ変換してから送信する。同時に、レベルを上げたアナログ信号をディジタル化して送信したことを示す論理「００」のコントロール・ビットＣを受信側へ送信する。受信側では、受信ディジタル信号に含まれるコントロール・ビットＣが論理「００」であることを受信信号処理部３２で検出し、切り換え器３３の可動接点３３１を第二の固定接点３３３と接続させる。これにより、受信信号処理部３２から出力されたディジタル信号を減衰率ｉデシベルのディジタル増幅器３５で減衰させてからＤ／Ａコンバータ３４によって元のアナログ信号へ変換する。
【００１５】
こうした構成の送信機及び受信機を使用することにより、このディジタル通信システムにおいては、受信機での切り換えをディジタル領域で行うようにしたので、受信機のディジタル増幅器３５の減衰率にばらつきが生じることがない。しかも、例えば、送信機におけるＡ／Ｄコンバータ及びＤ／Ａコンバータは受信機のＤ／Ａコンバータよりも精度の低いものを使用するので、システム全体としてはコストが低減される。しかも、通信径路においては、ｊビット分の帯域＋コントロール・ビット分の帯域を占有するだけで済むので、ｊビットのＡ／Ｄコンバータ及びＤ／Ａコンバータを使用したときに近いビットレートで通信を行うことができ、占有する周波数帯域を狭くすることができるので、より多くのチャンネルを確保することが可能である。
【００１６】
しかしながら、送信機においてはアナログ増幅器２４を使用する以上、規定どおりの増幅率を有するアナログ増幅器を採用することは困難である。したがって、図２において、線路損失を無視することができるとしても、アナログ増幅器２４に例えば２４ｄＢの増幅器を使用した場合、Ａ／Ｄコンバータ２３の入力とＡ／Ｄコンバータ２５の入力との信号レベルの差は、厳密には２４ｄＢにならず、これらＡ／Ｄコンバータからの出力間にアンバランスが生じる。
【００１７】
したがって、受信機の側で単に２４ｄＢの減衰を行うだけでは、こうした送信機側で生じたアンバランスがそのまま受信機側に反映され、切り換え器３３の動作時に信号レベルが大きく変動する。例えば、送信機のアナログ増幅器の増幅率が規定の２４ｄＢよりも大きい場合、受信機の切り換え器３３の可動接点３３１が第一の固定接点３３２から第二の固定接点３３３へ切り換わった時点ｔには、図４の（ａ）に示すような信号レベルの上昇が現れ、逆に、送信機のアナログ増幅器の増幅率が規定の２４ｄＢよりも小さい場合には、受信機の切り換え器３３の可動接点３３１が第一の固定接点３３２から第二の固定接点３３３へ切り換わった時点ｔには、図４の（ｂ）に示すような信号レベルの下降が現れる。いずれにしても、こうした信号レベルの急変は、受信機にノイズを発生させる。
【００１８】
更に、送信機のマイクロホン２１からＡ／Ｄコンバータ２３に到る径路とマイクロホン２１からＡ／Ｄコンバータ２５に到る径路との間に位相差が生じるので、この位相差に起因して受信機にノイズが発生するという問題もある。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、ディジタル通信システムの持つ上記の課題を解決するため提案されたものであり、この発明の目的は、受信機でのノイズの発生を防止することができるディジタル通信システムを提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１記載の発明は、
アナログ入力信号をディジタル化して送信する少なくとも一つの送信機と、該送信機から送信された信号を受信する少なくとも一つの受信機とからなるディジタル通信システムであって、
前記送信機が、
前記アナログ入力信号をディジタル信号へ変換するＡ／Ｄコンバータと、
前記アナログ入力信号のレベル又は前記ディジタル信号のレベルと所定のレベルとを比較し、該比較の結果を表す選択信号を出力するレベル検出器と、
前記選択信号に応じて、前記Ａ／Ｄコンバータから出力されたディジタル信号と、該ディジタル信号をディジタル増幅器により増幅したディジタル信号とを選択的に出力する切り換え器と、
前記切り換え器の出力と、前記選択信号に対応したコントロール・ビットとを含む送信信号を作成する送信信号処理部と、
前記送信信号処理部から出力されたディジタル信号を送信する変調器と、
を備え、
前記受信機が、
受信されたディジタル信号に含まれる前記コントロール・ビットに応じて、前記の受信されたディジタル信号と該受信されたディジタル信号をディジタル増幅器によって減衰したディジタル信号とを選択的に出力する受信信号処理部と、
前記受信信号処理部から出力されるディジタル信号をアナログ変換したアナログ信号を出力するＤ／Ａコンバータと、
を備える
ことを特徴とするディジタル通信システム、
を提供する。
【００２１】
請求項２の発明は、
請求項１に記載のディジタル通信システムであって、
前記切り換え器が、前記アナログ信号のレベル又は前記Ａ／Ｄコンバータから出力されるディジタル信号のレベルが前記所定のレベルよりも大きいときには該ディジタル信号を選択し、該ディジタル信号のレベルが前記所定のレベルよりも小さいときには該ディジタル信号をディジタル増幅した増幅ディジタル信号を選択するよう動作することを特徴とするディジタル通信システム、
を提供する。
【００２２】
請求項３の発明は、
請求項２に記載のディジタル通信システムであって、
前記切り換え器が、前記選択信号に応じて、前記Ａ／Ｄコンバータから出力されたディジタル信号を前記送信信号処理部へ送る径路と、前記ディジタル増幅器を含む径路とのいずれか一方を選択することを特徴とするディジタル通信システム、
を提供する。
【００２３】
請求項４の発明は、
請求項３記載のディジタル通信システムであって、
前記受信信号処理部が、
前記送信信号から前記コントロール・ビットを取り出すための処理部と、
前記コントロール・ビットに応じて、前記の受信されたディジタル信号と該ディジタル信号を減衰したディジタル信号とを選択的に出力する切り換え器と、
を備え、
前記Ｄ／Ａコンバータが前記切り換え器の出力をアナログ信号に変換することを特徴とするディジタル通信システム、
を提供する。
【００２４】
請求項５の発明は、ディジタル無線通信システムであることを特徴とする。
【００２５】
【発明の実施の形態】
この発明に係るディジタル通信システムは、図１に構成の一例を示す送信機と図３に構成の一例を示す受信機とにより実現される。図３に示した受信機の構成と動作については既に説明したので、ここで重複して説明しないこととし、以下、図１の送信機の構成と動作について詳細に説明する。
【００２６】
図１の送信機において、マイクロホン１はアナログ増幅器２に接続され、アナログ増幅器２の出力はＡ／Ｄコンバータ３に与えられる。Ａ／Ｄコンバータ３の分解能は図３の受信機で使用されるＤ／Ａコンバータ３４と同じであって、例えば２０ビットである。Ａ／Ｄコンバータ３の出力は切り換え器４の固定接点４１及び電力レベル検出器５に与えられる。切り換え器３の第一の固定接点４２は送信信号処理部７に接続され、切り換え器４の第二の固定接点４３はディジタル増幅器６を介して送信信号処理部７に接続される。ディジタル増幅器６の増幅率は受信機のディジタル増幅器３５の減衰率と同じ値である。送信信号処理部７の出力は変調器８によってディジタル変調され、アンテナから送信される。こうして送信されたディジタル信号を図３の受信機で受信する。
【００２７】
電力レベル検出器５はＡ／Ｄコンバータ３の出力電力レベルを検出して切り換え器４の動作を制御する制御データを出力する。即ち、電力レベル検出器５は、Ａ／Ｄコンバータ３の出力電力が所定の電力レベルよりも高いときには切り換え器４の第一の固定接点４２を可動接点４１に接続させ、Ａ／Ｄコンバータ３の出力電力が所定の電力レベルよりも低くなったときには切り換え器４の第二の固定接点４３を可動接点４１に接続させるように、制御データによって切り換え器４の動作を制御する。こうして、アナログ入力信号のレベルが所定のレベルよりも小さいときには、ディジタル増幅器６で増幅してレベルアップされた信号を送信信号処理部７に供給する。
【００２８】
電力レベル検出器５は、上記のように切り換え器４の切り換え動作を制御すると共に、送信信号処理部７に対して、マイクロホン１に加えられたアナログ入力信号が所定のレベルよりも大きいか小さいかを示す信号、換言すれば、第一の固定接点４２と第二の固定接点４３のいずれが選択されたかを示す選択信号を送る。この選択信号に応答して、送信信号処理部７はＡ／Ｄコンバータ３からの直接の出力又はＡ／Ｄコンバータ３の出力をディジタル増幅した信号に、上記選択信号に対応したコントロール・ビットを付加して送信ディジタル信号を作成するように動作する。
【００２９】
コントロール・ビットは、実際に通信径路上で発生するビット誤りを考慮して信頼性を向上させるために、２ビットとすることが望ましい。したがって、例えば、コントロール・ビットは、電力レベル検出器５が第一の固定接点４２を通る出力を選択するよう切り換え器４を動作させたときには論理「１１」であり、逆に、電力レベル検出器５が第二の固定接点４３を経てディジタル増幅器６で増幅された出力を選択するよう切り換え器４を動作させたときには論理「００」である。
【００３０】
送信信号処理部７により出力された送信ディジタル信号は、ディジタル変調器８によって所定のディジタル変調方式にしたがって変調されて送信アンテナから送信され、図３の構成の受信機によって受信される。受信機の動作については、既に説明したとおりである。
【００３１】
図１の送信機と図３の受信機とからなるディジタル通信システムは、アナログ入力信号のレベルに応じた切り換えや信号増幅をディジタル信号の領域で行うので、送信機と受信機とで増幅器の増幅率のずれや、増幅器における位相ずれに起因するノイズが発生することがなくなる。
【００３２】
このディジタル通信システムにおいては、送信機のＡ／Ｄコンバータ３に内部ノイズが発生するため、実際に確保することができるダイナミックレンジが理論上実現可能なダイナミックレンジよりも狭くなってしまうことが考えられる。例えば、１６ビットの分解能のコンバータを使うと、理論上は９６ｄＢのダイナミックレンジを確保できるが、実際には９０ｄＢ程度である。同様に、分解能が２０ビットのコンバータで、理論上のダイナミックレンジは１２０ｄＢであるが、実際のダイナミックレンジは１０８ｄＢ程度であり、２４ビットのもので理論上は１４０ｄＢであるが実際のダイナミックレンジは１２０ｄＢ程度になってしまう。一方、受信機のＤ／Ａコンバータ３４によるダイナミックレンジに対する影響は少ない。
【００３３】
そこで、送信機のＡ／Ｄコンバータ３の方が受信機のＤ／Ａコンバータ３４よりも精度を高くすることにより、所望のダイナミックレンジを確保することができる。例えば、受信機のＤ／Ａコンバータ３４の分解能を２０ビットとしたとき、送信機のＡ／Ｄコンバータ３に２４ビットの分解能を持つものを使用することによって１２０ｄＢのダイナミックレンジを実現することが可能になる。
【００３４】
以上、この発明に係るディジタル通信システムを無線ディジタル通信システムとして説明してきたが、無線に限られる訳ではなく、この発明は有線ディジタル通信システムとしても実現することができる。また、送信機においては、Ａ／Ｄコンバータ３から出力されたディジタル信号のレベルと所定のレベルとの比較に基づいて切り換え器４を制御するものとして説明してきたが、Ａ／Ｄ変換する前のアナログ信号のレベルと所定のレベルとの比較を行うようにしてもよい。
【００３５】
また、この発明に係るディジタル通信システムにおいては、送信機において送信ディジタル信号のレベルが比較される所定のレベルは一つの値である必要はない。例えば、送信ディジタル信号が或るレベルの付近を上下するような場合には、頻繁に切り換えが行われる。これを防止するため、切り換えレベルにヒステリシスを持たせることができる。例えば、図１において、切り換え器４の可動接点４１が第一の固定接点４２から第二の固定接点４３へ切り換わる際の第一のレベルと、可動接点４１が第二の固定接点４３から第一の固定接点４２へ切り交わす際の第二のレベルとを別個の値に設定することにより、送信ディジタル信号の変動による頻繁な切り換えを防止することができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したところから明らかなとおり、この発明は、送信機での切り換えと信号増幅をディジタル信号の領域で行うようにしたので、受信機で切り換えノイズが発生することを防止することができるという格別の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明に係るディジタル通信システムにおいて使用することができる送信機の一実施形態の構成を概略的に示す図である。
【図２】  同日出願に係るディジタル通信システムに使用する送信機の構成を概略的に示す図である。
【図３】  図１の送信機と組み合わされて使用することができる受信機の構成を概略的に示す図である。
【図４】  （ａ）及び（ｂ）は、図３に示す受信機における切り換えノイズの発生を説明するための図である。
【符号の説明】
１：マイクロホン、    ２：アナログ増幅器、    ３：Ａ／Ｄコンバータ、    ４：切り換え器、    ５：電力レベル検出器、    ６：ディジタル増幅器、    ７：送信信号処理部、    ８：変調器、    ３１：復調器、    ３２：受信信号処理部、    ３３：切り換え器、    ３４：Ｄ／Ａコンバータ、    ３５：ディジタル増幅器、    ３６：アナログ増幅器
【図１】
0004002709.tif 000002
【図２】
0004002709.tif 000003
【図３】
0004002709.tif 000004
【図４】
0004002709.tif 000005