(57)【要約】【課題】本発明は、受信電界レベルが不安定な場合でも、受信音声の理解度を上げ、より使い勝手を向上した受信装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明の受信装置は、受信部と復調部と判定部と制御部とノイズ生成部とスピーカとを備え、制御部は判定部が復調部から出力される音声信号が途切れたと判定した場合にノイズ生成部で生成した所定のノイズ信号をスピーカから出力することを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信部と復調部と判定部と制御部とノイズ生成部とスピーカとを備え、
前記制御部は、前記判定部が前記復調部から出力される音声信号が途切れたと判定した場合に前記ノイズ生成部で生成した所定のノイズ信号を前記スピーカから出力することを特徴とする受信装置。
【請求項２】
請求項１に記載の受信装置において、
さらに予め所定の受信周波数に対応した判定条件を記憶する記憶部とを備え、
前記制御部が前記判定部の判定結果と前記記憶部に記憶された判定条件を比較して、前記ノイズ生成部の出力を制御することを特徴とする受信装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の受信装置において、
前記ノイズ生成部は、ホワイトノイズを生成し出力することを特徴とする受信装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３に記載の受信装置において、
前記記憶部は、所定の受信周波数に対応したフェージング周期の判定時間と、回数条件を記憶することを特徴とする受信装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４に記載の受信装置において、
さらに、車速情報を検出する手段を備え、
前記制御部は、前記車速情報から受信周波数に対応したフェージング周期を判定することを特徴とする受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受信装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＦＭ（Frequency  Modulation）方式等の受信装置では、受信電界レベルが低くなると音声はノイズにかき消されて聞こえなくなる。この時の無信号時のＦＭノイズは、通常、音声信号より出力が大きく耳障りに聞こえる。この時のＦＭノイズを遮断するため、受信装置には、受信電界レベルがある程度以下になると受信出力を切るようにノイズスケルチ機能が設けられている。
従来のノイズスケルチ回路を備える受信装置について、図３を用いて説明する。
受信装置３００は、アンテナ１０１、受信部１０２、復調部１０３、音声ミュート回路１０４、スピーカ１０５、判定部１０６、制御部３０７で構成されている。
アンテナ１０１から入力された信号は、受信部１０２で受信され、復調部１０３で復調され、音声出力をＯＮ／ＯＦＦする音声ミュート回路１０４を介して、スピーカ１０５等から出力される。一方、同じく復調部１０３で復調された信号の一部は、判定部１０６でノイズ信号を検波後、ノイズレベルの判定が行われ、判定結果が制御部３０７へ送られ、制御部３０７は判定結果により音声ミュート回路１０４を制御する。
【０００３】
判定部１０６は、ＦＭ受信装置において一般的に採用されているノイズスケルチ回路であり、直流電圧に変換するノイズ検波部と、変換された直流電圧を判定するノイズ判定部に分けられる。その動作について、図４を用いて説明する。
ノイズ検波部４０は、復調された信号の一部を帯域通過ろ波器４０１で音声周波数帯域外のノイズ成分を帯域制限させ、検波器４０２によりノイズスケルチ検波電圧（以下、ＮＳＱ検波電圧と称する）４０３に変換させる。変換されたＮＳＱ検波電圧４０３は、ノイズ判定部４１に送られ、コンパレータ４０４により基準電圧発生器４０５からの基準電圧と比較される。コンパレータ４０４から出力される比較結果は、制御部３０７に送られ、音声ミュート回路１０４をＯＮまたはＯＦＦしてスピーカ１０５の出力を制御する。
【０００４】
以上のように構成された従来のノイズスケルチの動作について説明する。
ＮＳＱ検波電圧４０３は、復調部１０３から出力される音声周波数帯域外のノイズ成分（例えば２０〜５０ＫＨｚに帯域制限した成分）を検波器４０２にて検波して得られる。受信装置のアンテナに入力するレベルが無ければ、復調部１０３から出力されるＦＭノイズは最大となり、ＮＳＱ検波電圧４０３も最大となる。受信装置のアンテナに入力するレベルが大きくなると、ＦＭノイズは徐々に減少し、すなわち、ＮＳＱ検波電圧４０３も徐々に低くなる。
【０００５】
アンテナ入力レベルに対するＮＳＱ検波電圧４０３の一例を図５に示す。
図５は、アンテナ入力レベルが−１４０ｄＢｍでＮＳＱ検波電圧４０３は約１．７Ｖであるが、アンテナ入力レベルが大きくなると徐々に減少し、アンテナ入力レベルが−１０５ｄＢｍ付近で最小となっている。
コンパレータ４０４の出力は、基準電圧発生器４０５の基準電圧と、ＮＳＱ検波電圧４０３を比較して、基準電圧よりＮＳＱ検波電圧が高ければＨｉｇｈレベル（以下、Ｈレベルと称する）を出力し、低ければＬｏｗレベル（以下、Ｌレベルと称する）を制御部３０７に出力する。すなわち、スピーカから音声を出力する受信入力レベルを−１２０ｄＢｍ以上としたい場合には、図５に示したアンテナ入力レベルに対するＮＳＱ検波電圧から基準電圧発生器の基準電圧を１．１Ｖにすることで、コンパレータ４０４は、ＮＳＱ検波電圧が１．１Ｖ以上の場合はＨレベル、１．１Ｖ以下の場合はＬレベルを出力する。
【０００６】
制御部３０７は、コンパレータ４０４の出力がＨレベルであれば、音声ミュート回路４をＯＮに制御してスピーカ出力をＯＦＦとし、Ｌレベルであればスピーカから音声を出力するように音声ミュート回路１０４をＯＦＦに制御する。
また、使用者がその運用形態に応じて、スピーカ出力を制御するアンテナ入力レベルを可変できる、すなわち、スケルチレベルを調整するには、基準電圧発生器４０５の出力を、例えば可変抵抗器などにより、約１．６Ｖから約０．２Ｖに可変できるようにすれば、スピーカ出力を制御するアンテナ入力レベルを約−１３５から−１１０ｄＢｍの間で自由に設定が可能である。
【０００７】
以上の様にＦＭ方式で構成された従来のノイズスケルチ機能では、ノイズスケルチレベルに応じて受信出力をＯＮ／ＯＦＦする機能なので、判定するノイズスケルチ値レベル前後でアンテナ入力レベルが大きく変化し続けると、受信音声もＯＮ／ＯＦＦを繰返すことになる。例えば、マルチパスフェージングのように周期的に受信電界レベルが変化しアンテナ入力レベルが変化する場合など、このときの受信出力は断続した不連続に途切れた音声になるため使用者には通話内容が理解しにくくなる。
マルチパスフェージング環境下におけるノイズスケルチの動作を図６に示す。横軸は時間、縦軸は受信電界レベルである。マルチパスフェージングは、送信局からの直接波と地表反射波等が混合して電波干渉を起こし、相乗されて大きくなる場所と、相殺されて電界強度が落ちる場所とが交互に現れる。従って車の走行速度等に応じてマルチパスフェージングが発生する。これにより、ノイズスケルチレベルに応じて受信音声がＯＮ／ＯＦＦするので、音声出力は周期的に途切れた音声となる。
【０００８】
一方、デジタル方式の無線機においては、音声信号は復調部においてデジタルデータに変換され、所定の音声処理がなされた後、再びアナログ信号に変換され音声信号として出力される。復調部では、音声処理とあわせて受信音声信号の誤り率が算出され、判定部１０６に送られる。制御部３０７は判定部１０６の判定結果が、所定の誤り率（例えば、５％）をしきい値とし音声ミュート回路４を制御する。受信電界レベルが低くなると受信したデータに誤りが多くなるため、この誤り部分は正しい音声に再変換されないか、又は音声として理解できないものであるため、無音または違う音として処理され出力される。結果としてマルチパスフェージングのように周期的に受信電界レベルが変化する場合、復調した音声出力は不連続に途切れたものになる。
ＦＭ方式、デジタル方式いずれの方式でも、無線機による音声通話では、弱電界時に受信電界レベルが大きく変化する場合、音声が途切れるため使用者にとって通話内容が理解しにくくなる。
【０００９】
先行技術文献としては、例えば、特許文献１に、搬送波を検出してスケルチ制御を行う受信装置において、微弱な搬送波にもスケルチ制御を行うと共に、微弱な外来雑音に反応せず、かつ、干渉波が入力された場合でも通話が強制的に切断されることがない受信装置の発明が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１２−１９４４４号公報
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】Bregman,  A.  S.,  Auditory  Scene  Analysis:  The  Perceptual  Organization  of  Sound  (Cambridge,  MA:  The  MIT  Press,  1990）
【非特許文献２】Miller,  G.A.  &  Licklider,  J.C.R.,  J.  Acoust.Soc.Am.  22,167-173  (1950)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
音声通信を行う無線機器では、フェージング環境下や弱電界時などで受信音声が不連続に途切れる場合、その音声の理解度は著しく低下する。
本発明は、受信電界レベルが不安定な場合でも、受信音声の理解度を上げ、より使い勝手を向上した受信装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の受信装置は、受信部と復調部と判定部と制御部とノイズ生成部とスピーカとを備え、制御部は判定部が復調部から出力される音声信号が途切れたと判定した場合にノイズ生成部で生成した所定のノイズ信号をスピーカから出力することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の受信装置は、上記の受信装置であって、さらに予め所定の受信周波数に対応した判定条件を記憶する記憶部とを備え、制御部が判定部の判定結果と記憶部に記憶された判定条件を比較して、ノイズ生成部の出力を制御することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の受信装置は、上記の受信装置であって、ノイズ生成部はホワイトノイズを生成し出力することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の受信装置は、上記の受信装置であって、記憶部は所定の受信周波数に対応したフェージング周期の判定時間と、回数条件を記憶することを特徴とする。
【００１７】
さらに、本発明の受信装置は、上記の受信装置であって、さらに車速情報を検出する手段を備え、制御部は車速情報から受信周波数に対応したフェージング周期を判定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、受信電界レベルが不安定な場合でも、受信音声の理解度を上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施例に係る受信装置の構成図である。
【図２】音声波形の例を説明するための図である。
【図３】従来のノイズスケル回路を備える受信装置の構成図である。
【図４】従来のノイズスケル回路を示す図である。
【図５】従来のマルチパスフェージングにおけるノイズスケルチの動作を説明するための図である。
【図６】従来のマルチパスフェージングにおけるノイズスケルチの動作を説明するための図である。
【図７】本発明の一実施例に係る受信装置の制御部の動作を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
人間の聴覚には、雑音によって部分的に欠落した音声を聞き取り、欠落した部分を補完してその内容を理解しようとする連続聴効果というものが知られており、様々な論文や文献が報告されている（例えば、非特許文献１，２）。
例えば、連続した声に出して読み上げたものを録音し、その文章の頭から１００〜２００ミリ秒程度の間隔ごとに信号を削除して無音にすると、何を言っているのか非常に理解しにくくなる。しかし、声を削除した部分に連続したホワイトノイズ雑音を挿入すると、雑音はザッザッと一定間隔ごとにやかましいが、その背後で、削除されたはずの声が連続聴効果により音声のごとき補完され、滑らかにつながって聞こえるようになる。これは、音声をかき消した雑音と、その前後の音声から、脳の記憶なども活用して理解できる音声に補完しているものと考えられている。
本発明は、先に述べたマルチパスフェージングの影響などで不連続に途切れた受信音声に対して、その無音部分にホワイトノイズ等を挿入して途切れない音にすることで、この連続聴効果による補完機能を利用し弱電界時等のフェージング環境下での音声の理解度を向上することが可能とするものである。
【００２１】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の一実施例に係る受信装置の構成図である。
図１において、受信装置１００は、アンテナ１０１、受信部１０２、復調部１０３、音声ミュート回路１０４、スピーカ１０５、判定部１０６、制御部１０７、ノイズ生成部１０８、音声合成部１１０、記憶部１１１で構成されている。
なお、アンテナ１０１より受信部１０２で受信した信号を音声出力する動作と、判定部１０６（例えば、ノイズスケルチ回路）の判定結果により、制御部１０７（図３では制御部３０７）が音声ミュート回路１０４を制御する動作は、従来技術の図３と同様であるため、説明を省略する。
【００２２】
図１において、受信装置１００は、ノイズ生成部１０８と音声合成部１１０を有し、制御部１０７によりノイズ生成部１０８の出力の制御と、ノイズ信号レベルが制御される。出力されたノイズ信号１０９は、音声合成部１１０に接続され、音声信号と加算合成されスピーカ１０５より音声出力される。ノイズ生成部１０８では、例えば、連続した同じ強度を有する可聴域のホワイトノイズ等が生成される。
【００２３】
業務用等の無線機の受信装置においては、予め周波数が割り当てられて使用するので、この割り当てられた周波数チヤンネルの設定データが記憶部１１１に記憶されており、周波数の選択には操作部等からチャネルスイッチ等で選択設定されると、制御部１０７は、記憶部１１１から周波数チャネルデータを呼び出し、受信部１０２に受信周波数を設定する。
また、記憶部１１１は、受信周波数に対応したフェージング周期の判定時間と、フェージングが発生したと判断した判定回数条件（以下、判定回数）が予め記憶されている。例えば、受信周波数１５０ＭＨｚ、車速４０〜１００ｋｍ／ｈで走行した場合のフェージング周波数が約５．５〜１３．８Ｈｚとなるため、記憶部１１１は、フェージング周期の判定時間の７０ｍｓ〜１８０ｍｓ、判定回数の、例えば、２回以上と記憶している。
さらに制御部１０７には、車載等からの車速情報１１２が接続される構成であり、車速情報からフェージング周期をより精度よく判定することも可能である。
【００２４】
次に、図７を用いてスピーカから出力される音声信号とノイズ信号の出力方法について説明する。
図７は本発明の一実施例に係る受信装置の制御部の動作を説明するためのフローチャートである。
制御部１０７は、マルチパスフェージング等によりアンテナ入力レベルが周期的で変動した場合、判定部１０６の出力（Ｈ／Ｌ）も周期的に変動した判定結果を出力するので、判定部１０６の判定結果を取込み（Ｓ７０１）、Ｓ７０２の処理に進む。
Ｓ７０２の処理では、判定部１０６の判定結果と記憶部１１１に記憶されたフェージング周期の判定時間と、判定回数を比較し、Ｓ７０３の処理に進む。
【００２５】
制御部１０７は、Ｓ７０２の比較した結果を判定し（Ｓ７０３）、判定結果が一致した場合（ＹＥＳ）にはフェージング有りとしてＳ７０４の処理に進み、判定結果が一致しない場合（ＮＯ）にはフェージング無しとしてＳ７０９の処理に進む。
【００２６】
制御部１０７は、判定部１０６の出力がＬレベルか否かを判定し（Ｓ７０４）、Ｌレベルの場合（ＹＥＳ）にはＳ７０５の処理に進み、Ｈレベルの場合（ＮＯ）にはＳ７０７の処理に進む。
Ｓ７０５の処理では、音声ミュート回路１０４をＯＦＦし、ノイズ生成部１０８をＯＦＦにしてＳ７０６の処理に進む。
Ｓ７０６の処理では、音声をスピーカ１０５から出力し、Ｓ７０１の処理に戻る。
【００２７】
Ｓ７０７の処理では、音声ミュート回路１０４をＯＮし、音声ミュート回路１０４がＯＮするタイミングに合わせてノイズ生成部１０８をＯＮして、Ｓ７０８の処理に進む。
Ｓ７０８の処理では、ノイズ信号１０９をスピーカ１０５から出力し、Ｓ７０１の処理に戻る。
【００２８】
制御部１０７は、判定部１０６の出力がＬレベルか否かを判定し（Ｓ７０９）、Ｌレベルの場合（ＹＥＳ）にはＳ７１０の処理に進み、Ｈレベルの場合（ＮＯ）にはＳ７１１の処理に進む。
Ｓ７１０の処理では、音声ミュート回路１０４をＯＦＦしてＳ７０６の処理に進む。
Ｓ７１１の処理では、音声ミュート回路１０４をＯＮしてＳ７１２の処理に進む。
Ｓ７１２の処理では、スピーカ１０５から音声もノイズ信号も出力せず（ＯＦＦ）にＳ７０１の処理に戻る。
【００２９】
よって、制御部１０７がフェージング有りと判定した場合、ノイズ判定部１０８の判定結果（Ｈ／Ｌ）により音声またはノイズ信号をスピーカ１０５から出力する。
【００３０】
さらに、制御部１０７は、常時、判定部１０６の出力を監視しており、フェージング周期の判定時間と、判定回数が（例えば、２回以上）不一致となった場合や、Ｈレベルとなる時間が連続（例えば、３００ｍｓ以上）した場合、フェージング無しと判定して、通常のノイズスケルチの動作と同様、ノイズ判定部４１の判定結果（Ｈ／Ｌ）により、音声ミュート回路１０４を制御する。
【００３１】
なお、上述のフェージングの検出は、フェージング周期と回数により判定しノイズを出力する方式としたが、受信電界強度を検出するＲＳＳＩ（Received  Signal  Strength  Indicator：受信電界強度表示）回路と併用し、受信電界レベルの変動状態を検出し、より精度の高い検出方式でノイズを出力する方式としてもよい。
【００３２】
次に、ノイズ生成機能を付加した時の音声出力の動作について図２を用いて説明する。
ここでノイズスケルチレベルは、所定のしきい値に設定されている。
図２は音声波形の例を説明するための図である。
従来技術においては、フェージングなどで受信電界レベルが変動する場合などでは、音声出力の制御は図２（ａ）のように断続的にＯＮ／ＯＦＦする。この制御によりスピーカ１０５の出力は図２（ｂ）のように途切れたものになる。
【００３３】
一方、本発明の一実施例であるノイズ生成機能を付加すると、制御部１０７は、判定部１０６の判定結果を基に、ノイズ生成部１０８を途切れた音声の無音部分のタイミングに合わせて、図２（ｃ）のような波形のノイズ信号を出力する。ここで、ノイズ信号の音量は、制御部１０７により出力音声と合わせられている。このノイズ信号１０９と音声信号を音声合成部１１０で合成し、スピーカから出力する。出力にあらわれる合成音声は図２（ｄ）のように無音部分のない音となる。
【００３４】
ノイズ生成機能の設定は、受信装置等に専用スイッチ等を設けることで、使用者が任意に設定することも可能である。また、ノイズの音量は出力音量と合わせるとしたが、音声の音量とノイズの音量とを別々の音量ボリウムにして使用者が設定できるようにしても良い。
また、本一実施例でのノイズ信号を生成する機能は、ホワイトノイズ信号等に限定されるものではなく、音声帯域外のＦＭノイズ信号から一定条件のレベルに制限したノイズ信号を生成し、音声と合成する構成としてもよい。
上記は、ノイズスケルチ機能を備えるＦＭ受信装置における一実施例であるが、デジタル無線機の場合は、エラーレートを検出判定し、無音時等にノイズ信号を生成してもよい。
【００３５】
本発明の実施形態である受信装置は、受信電界レベルが不安定な場合でも、受信音声の理解度を上げることができる。
【００３６】
以上、本発明の一実施形態について詳細に説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
途切れた受信音声にホワイトノイズを挿入することによって、受信音声の理解度を上げたい用途に適用できる。
【符号の説明】
【００３８】
１００，３００：受信装置、１０１：アンテナ、１０２：受信部、１０３：復調部、１０４：音声ミュート回路、１０５：スピーカ、１０６：判定部、１０７，３０７：制御部、１０８：ノイズ生成部、１０９：ノイズ信号、１１０：音声合成部、１１１：記憶部、１１２：車速情報、４０：ノイズ検波部、４０１：帯域ろ波器、４０２：検波器、４１：ノイズ判定部、４０４：コンパレータ、４０５：基準電圧発生器。
【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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【図７】
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