(57)【要約】【課題】環境音に適した増幅を実行する技術を提供する。【解決手段】受信部５０は、無線信号を受信する。サブマイクロフォン１２は、周囲の環境音を取り込む。導出部１８は、サブマイクロフォン１２において取り込んだ環境音をもとに、雑音レベルを導出する。制御部２０は、雑音レベルがしきい値以下である場合、第１増幅部６０において音声信号を増幅させ、雑音レベルがしきい値よりも大きい場合、第２増幅部６２において音声信号を増幅させる。第１増幅部６０、第２増幅部６２は、受信部５０において受信した無線信号から再生された音声信号を増幅する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線信号を受信する受信部と、
前記受信部において受信した無線信号から再生された音声信号を増幅する増幅部と、
周囲の環境音を取り込むマイクロフォンと、
前記マイクロフォンにおいて取り込んだ環境音をもとに、雑音レベルを導出する導出部と、
前記導出部において導出した雑音レベルをもとに、前記増幅部を制御する制御部とを備え、
前記増幅部は、
第１増幅部と、
前記第１増幅部とは異なる特性を持つ第２増幅部とを備え、
前記制御部は、雑音レベルがしきい値以下である場合、前記第１増幅部において音声信号を増幅させ、雑音レベルがしきい値よりも大きい場合、前記第２増幅部において音声信号を増幅させることを特徴とする無線装置。
【請求項２】
前記第１増幅部は、高音質型の増幅部であり、
前記第２増幅部は、低消費電力型の増幅部であることを特徴とする請求項１に記載の無線装置。
【請求項３】
前記増幅部において増幅した音声信号を出力する出力部をさらに備え、
前記導出部は、音声信号に応じた音声を前記出力部が出力している場合、雑音レベルの導出を停止することを特徴とする請求項１または２に記載の無線装置。
【請求項４】
ユーザが発した音声を送信させるための指示を前記ユーザから受けつける受付部と、
前記受付部が指示を受けつけている場合、音声を無線信号として送信する送信部とをさらに備え、
前記導出部は、前記受付部が指示を受けつけている場合、雑音レベルの導出を停止することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の無線装置。
【請求項５】
無線信号を受信するステップと、
マイクロフォンによって周囲の環境音を取り込むステップと、
取り込んだ環境音をもとに、雑音レベルを導出するステップと、
導出した雑音レベルがしきい値以下である場合、受信した無線信号から再生された音声信号を第１増幅部によって増幅するステップと、
導出した雑音レベルがしきい値よりも大きい場合、受信した無線信号から再生された音声信号を、前記第１増幅部とは異なる特性を持つ第２増幅部によって増幅するステップと、
を備え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、通信技術に関し、特に音声信号を増幅する無線装置および受信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
オーディオ装置は、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ）、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）等のソースからのオーディオ信号をＤ級増幅器で増幅してスピーカから出力する。オーディオ信号を小音量で再生する場合、Ｄ級増幅器のスイッチング雑音により音質が悪化する。音質の悪化を抑制するために、オーディオ装置は、ＡＢ級増幅器も備えており、オーディオ信号を小音量で再生する場合、ＡＢ級増幅器でオーディオ信号を増幅する（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−９６５０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
可搬性のある無線装置は、受信した無線信号から再生された音声信号を増幅するとともに、スピーカから音声を出力する。この無線装置は、さまざまな環境においてスピーカから音声を出力するので、無線装置の周囲の環境の音（以下、「環境音」という）に応じて音声の聞こえ方が異なる。
【０００５】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、環境音に適した増幅を実行する技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の無線装置は、無線信号を受信する受信部と、受信部において受信した無線信号から再生された音声信号を増幅する増幅部と、周囲の環境音を取り込むマイクロフォンと、マイクロフォンにおいて取り込んだ環境音をもとに、雑音レベルを導出する導出部と、導出部において導出した雑音レベルをもとに、増幅部を制御する制御部とを備える。増幅部は、第１増幅部と、第１増幅部とは異なる特性を持つ第２増幅部とを備える。制御部は、雑音レベルがしきい値以下である場合、第１増幅部において音声信号を増幅させ、雑音レベルがしきい値よりも大きい場合、第２増幅部において音声信号を増幅させる。
【０００７】
本発明の別の態様は、受信方法である。この方法は、無線信号を受信するステップと、マイクロフォンによって周囲の環境音を取り込むステップと、取り込んだ環境音をもとに、雑音レベルを導出するステップと、導出した雑音レベルがしきい値以下である場合、受信した無線信号から再生された音声信号を第１増幅部によって増幅するステップと、導出した雑音レベルがしきい値よりも大きい場合、受信した無線信号から再生された音声信号を、第１増幅部とは異なる特性を持つ第２増幅部によって増幅するステップと、を備える。
【０００８】
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、環境音に適した増幅を実行できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例に係る無線装置の構成を示す図である。
【図２】図１の無線装置による雑音レベルの導出手順を示すフローチャートである。
【図３】図１の無線装置による選択手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明を具体的に説明する前に、まず概要を述べる。本発明の実施例は、通信システムに含まれ、かつ通話機能を実行する無線装置に関する。通信システムの一例は、業務用無線システムである。業務用無線については公知の技術が使用されればよいのでここでは説明を省略するが、無線装置は、ＰＴＴ（Ｐｕｓｈ  ｔｏ  Ｔａｌｋ）による音声通信を実行する。ＰＴＴでは、無線装置に備えられたボタンがユーザに押し下げられることによって送話が開始され、当該ボタンが解放されることによって送話が終了する。一方、当該ボタンを押していない場合、無線装置は受話状態になり、ユーザはメッセージを聞くのみである。
【００１２】
音声信号を増幅するための増幅器は、主に２種類に分類される。１つ目は、Ａ級増幅器、ＡＢ級増幅器、Ｂ級増幅器が含まれるアナログ増幅器であり、２つ目は、Ｄ級増幅器、ＤＧ級増幅器が含まれるデジタル増幅器である。アナログ増幅器では、入力した音声信号を線形増幅してスピーカを駆動する。Ａ級増幅器、ＡＢ級増幅器、Ｂ級増幅器の違いはバイアス電流の大きさの違いであり、Ｂ級増幅器、ＡＢ級増幅器、Ａ級増幅器の順にバイアス電流が大きくなり、バイアス電流の増加に応じて消費電力が高くなる。なお、Ｂ級増幅器、ＡＢ級増幅器、Ａ級増幅器の順に線形性が高くなるので、音質が高くなる。デジタル増幅器では、音声信号により生成したパルス幅変調信号によりトランジスタをスイッチングしてスピーカを駆動する。デジタル増幅器は、アナログ増幅器と比較して低消費電力であるが、デジタル増幅器では、スイッチングによって高周波雑音が発生する。このような高周波雑音がアンテナから回り込むことによって、音質が悪化する。そのため、一般的に、デジタル増幅器の使用は困難である。
【００１３】
しかしながら、ユーザによって携帯される無線装置はバッテリで駆動されるので、消費電力を考慮すると、デジタル増幅器の使用が好ましい。バッテリで駆動される無線装置は可搬性を有するので、さまざまな環境、例えば、屋内、屋外などにおいてスピーカから音声を出力する。そのため、前述のごとく、環境音に応じて音声の聞こえ方が異なる。環境音に適した増幅を実行するために、本実施例に係る無線装置は、取り込んだ環境音から雑音レベルを導出し、雑音レベルが小さい場合にアナログ増幅器を動作させ、雑音レベルが大きい場合にデジタル増幅器を動作させる。つまり、雑音ノイズが大きい場合、デジタル増幅器による高周波雑音により音質が悪化しても目立たないので、デジタル増幅器が動作され、雑音ノイズが小さい場合、音質が悪化すると目立たつので、アナログ増幅器が動作される。このように、デジタル増幅器が動作されるので、消費電力が低下する。
【００１４】
図１は、本発明の実施例に係る無線装置１００の構成を示す。無線装置１００は、メインマイクロフォン１０、サブマイクロフォン１２、変換部１４、通信部１６、導出部１８、制御部２０、受付部２２、第１ＳＷ２４、増幅部２６、第２ＳＷ２８、スピーカ３０を含む。また、変換部１４は、ＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ  ｔｏ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）４０、ＤＡＣ（Ｄｉｇｉｔａｌ  ｔｏ  Ａｎａｌｏｇ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）４２を含み、通信部１６は、受信部５０、送信部５２を含み、増幅部２６は、第１増幅部６０、第２増幅部６２を含む。無線装置１００は、前述のごとく業務用無線に対応しており、業務用無線における通話処理を実行する。通話処理は、送話処理と受話処理とを含んでおり、ここでは、（１）受話処理である受信処理を説明した後に、（２）送話処理である送信処理を説明する。さらに、これらに続いて、（３）増幅部２６に対する制御を説明する。
【００１５】
（１）受信処理
受信部５０は、アンテナを介して、業務用無線における無線信号を受信する。当該無線信号の送信元は、図示しない基地局装置あるいは他の無線装置１００である。また、受信部５０は、無線信号に対して、周波数変換処理、復調処理を実行することによって、無線周波数の無線信号をベースバンド信号に変換する。さらに、受信部５０は、ベースバンド信号に対してＡＤ変換処理を実行することによって、アナログのベースバンド信号をデジタルのベースバンド信号に変換する。デジタルのベースバンド信号は、無線信号から再生された音声信号に相当する。受信部５０は、デジタルのベースバンド信号である音声信号を変換部１４に出力する。
【００１６】
ＤＡＣ４２は、受信部５０から音声信号を入力する。ＤＡＣ４２は、音声信号に対して、ＤＡ変換処理を実行することによって、デジタルの音声信号をアナログの音声信号に変換する。ＤＡＣ４２は、アナログの音声信号（以下、これもまた「音声信号」という）を第１ＳＷ２４に出力する。
【００１７】
第１ＳＷ２４と、第２ＳＷ２８は、制御部２０によって制御されるスイッチである。この制御の詳細については後述するが、第１増幅部６０が使用される場合、第１ＳＷ２４と第２ＳＷ２８は上側に接続され、第２増幅部６２が使用される場合、第１ＳＷ２４と第２ＳＷ２８は下側に接続される。第１ＳＷ２４は、ＤＡＣ４２から音声信号を入力し、第１増幅部６０あるいは第２増幅部６２に音声信号を出力する。
【００１８】
第１増幅部６０は、前述のアナログ増幅器に相当し、例えば、Ａ級増幅器、ＡＢ級増幅器、Ｂ級増幅器である。ここでは、ＡＢ級増幅器とする。ＡＢ級増幅器では高周波雑音である電磁波雑音が発生せず、アンテナに回り込まないので、受信部５０において復調された音声信号に高周波雑音が重畳されなくなる。このような第１増幅部６０は、高品質型の増幅器であるといえる。第１増幅部６０は、第２ＳＷ２８を介してスピーカ３０に、増幅した音声信号（以下、これもまた「音声信号」という）を出力する。
【００１９】
第２増幅部６２は、前述のデジタル増幅器に相当し、例えば、Ｄ級増幅器、ＤＧ級増幅器である。ここでは、Ｄ級増幅器とする。Ｄ級増幅器では、スイッチングによる高周波雑音が発生し、アンテナに回り込むので、受信部５０において復調された音声信号に高周波雑音が重畳される。一方、Ｄ級増幅器の消費電力は小さいので、第２増幅部６２は、低消費電力型の増幅器であるといえる。つまり、第２増幅部６２は、第１増幅部６０と比較して低消費電力であり、第１増幅部６０は、第２増幅部６２と比較して高品質である。第２増幅部６２は、第２ＳＷ２８を介してスピーカ３０に、増幅した音声信号（以下、これもまた「音声信号」という）を出力する。このように、増幅部２６は、受信部５０において受信した無線信号から再生された音声信号を増幅する。
【００２０】
スピーカ３０は、第２ＳＷ２８からの音声信号、つまり増幅部２６において増幅した音声信号を入力する。スピーカ３０は、音声信号を音声に変換して出力する。そのため、スピーカ３０は出力部ともいえる。
【００２１】
（２）送信処理
受付部２２は、ＰＴＴのためのボタンを備えており、当該ボタンが押し下げられている間にわたって、送信の指示を変換部１４、通信部１６、制御部２０に出力する。そのため、ボタンが押し下げられている間にわたって受付部２２が受けつける指示は、ユーザが発した音声を送信させるための指示であるといえる。
【００２２】
メインマイクロフォン１０は、ユーザが発した音声を取り込むためのマイクロフォンである。サブマイクロフォン１２において取り込まれる環境音に、ユーザが発した音声が含まれにくくするために、メインマイクロフォン１０は、サブマイクロフォン１２から離れた位置に配置される。メインマイクロフォン１０は、取り込んだ音声を電気信号としてＡＤＣ４０に出力する。ＡＤＣ４０は、メインマイクロフォン１０から、電気信号である音声（以下、「音声信号」という）を入力する。ＡＤＣ４０は、音声信号に対して、ＡＤ変換処理を実行することによって、アナログの音声信号をデジタルの音声信号に変換する。ＡＤＣ４０は、デジタルの音声信号（以下、これもまた「音声信号」という）を通信部１６に出力する。
【００２３】
送信部５２は、ＡＤＣ４０からの音声信号を入力する。送信部５２は、音声信号であるベースバンド信号に対して、変調処理、周波数変換処理を実行することによって、ベースバンド信号を無線周波数の無線信号に変換する。また、送信部５２は、アンテナを介して、業務用無線における無線信号を送信する。当該無線信号の送信先は、図示しない基地局装置あるいは他の無線装置１００である。また、送信部５２による無線信号の送信は、受付部２２が指示を受けつけている場合になされる。
【００２４】
（３）増幅部２６に対する制御
無線装置１００の状態は、（Ａ）受信待機中、（Ｂ）受信中、（Ｃ）送信中に分類される。ここで、（Ｂ）受信中での処理は前述の（１）受信処理に相当し、（Ｃ）送信中での処理は前述の（２）送信処理に相当する。一方、（Ａ）受信待機中は、（２）送信処理を実行しておらず、かつ無線信号を受信していない状態である。この状態を検出するために、制御部２０は次の処理を実行する。制御部２０は、受信部５０において受信した無線信号のレベルを監視する。制御部２０は、無線信号のレベルが所定値より大きい場合に、無線信号を受信していると判定し、無線信号のレベルが所定値以下である場合に、無線信号を受信していないと判定する。また、制御部２０は、受付部２２が指示を受けつけている場合、送信処理中であると判定し、受付部２２が指示を受けつけていない場合、送信処理中ではないと判定する。さらに、制御部２０は、無線信号を受信していないと判定し、かつ送信処理中ではないと判定した場合、受信待機中であると判定する。
【００２５】
受信待機中あるいは無線装置１００の起動時において、増幅部２６に対する制御がなされるので、以下ではそれを説明する。サブマイクロフォン１２は、周囲の環境音を取り込むためのマイクロフォンである。周囲の環境音とは、無線装置１００を使用するユーザが、後述のスピーカ３０から出力される音声を聞く場合に、当該音声とは別に周囲から聞こえてくる環境音であり、騒音といえる。そのため、スピーカ３０から出力される音声が環境音に含まれにくくするために、サブマイクロフォン１２は、スピーカ３０から離れた位置に配置される。サブマイクロフォン１２は、取り込んだ環境音を電気信号としてＡＤＣ４０に出力する。なお、メインマイクロフォン１０とサブマイクロフォン１２とを１つのマイクロフォンで代替し、ユーザが発した音声と周囲の環境音とを両方を取り込むようにしてもよい。
【００２６】
ＡＤＣ４０は、サブマイクロフォン１２から、電気信号である環境音（以下、「環境音信号」という）を入力する。ＡＤＣ４０は、環境音信号に対して、ＡＤ変換処理を実行することによって、アナログの環境音信号をデジタルの環境音信号に変換する。ＡＤＣ４０は、デジタルの環境音信号（以下、これもまた「環境音信号」という）を導出部１８に出力する。
【００２７】
導出部１８は、ＡＤＣ４０から環境音信号を入力する。導出部１８は、環境音信号の大きさを計算することによって、雑音レベルを導出する。例えば、導出部１８は、所定の期間における環境音信号の音圧レベル、例えば、その平均値を計算することによって、雑音レベルを導出する。
【００２８】
制御部２０は、導出部１８において導出した雑音レベルをもとに、増幅部２６を制御する。制御部２０は、雑音レベルがしきい値以下である場合、第１増幅部６０において音声信号を増幅させることを決定し、雑音レベルがしきい値よりも大きい場合、第２増幅部６２において音声信号を増幅させることを決定する。ここで、雑音レベルがしきい値以下である場合とは、スピーカ３０から出力される音声に高周波雑音が含まれていると、当該高周波雑音が音質に影響する程度に環境音が小さい状況に相当する。また、雑音レベルがしきい値よりも大きい場合とは、スピーカ３０から出力される音声に高周波雑音が含まれていると、当該高周波雑音が音質に影響しない程度に環境音が大きい状況に相当する。また、これらの状況を区別するように、しきい値は、実験あるいは計算機シミュレーションによって決定される。
【００２９】
制御部２０は、第１増幅部６０において音声信号を増幅させることを決定した場合、音声信号が第１増幅部６０を通過し、かつ第２増幅部６２を通過しないように、第１ＳＷ２４と第２ＳＷ２８を切りかえる。具体的には、第１ＳＷ２４と第２ＳＷ２８において上側が接続される。一方、制御部２０は、第２増幅部６２において音声信号を増幅させることを決定した場合、音声信号が第２増幅部６２を通過し、かつ第１増幅部６０を通過しないように、第１ＳＷ２４と第２ＳＷ２８を切りかえる。具体的には、第１ＳＷ２４と第２ＳＷ２８において下側が接続される。これにより、周囲の環境音が小さい状況に、第１増幅部６０が使用されて音質の悪化が抑制されるので、聴感に及ぼす影響が小さくなる。一方、周囲の環境音が大きい状況であれば、第２増幅部６２が使用されることによって高周波雑音がスピーカ３０から出力されても、高周波雑音が気にならない。
【００３０】
（Ｂ）受信中である場合、つまり、音声信号に応じた音声をスピーカ３０が出力している場合、制御部２０は、導出部１８に雑音レベルの導出を停止させる。また、（Ｃ）送信中である場合、つまり、受付部２２が指示を受けつけている場合、制御部２０は、導出部１８に雑音レベルの導出を停止させる。これらの場合では、既に選択された第１増幅部６０あるいは第２増幅部６２がそのまま使用される。
【００３１】
この構成は、ハードウエア的には、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、その他のＬＳＩで実現でき、ソフトウエア的にはメモリにロードされたプログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウエアのみ、ソフトウエアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。
【００３２】
以上の構成による無線装置１００の動作を説明する。図２は、無線装置１００による雑音レベルの導出手順を示すフローチャートである。送信部５２が送信中でなく（Ｓ３０のＮ）、受信部５０が受信中でない場合（Ｓ３２のＮ）、導出部１８は、雑音レベルを導出する（Ｓ３４）。送信部５２が送信中である場合（Ｓ３０のＹ）、あるいは受信部５０が受信中である場合（Ｓ３２のＹ）、導出部１８は、雑音レベルの導出を停止する（Ｓ３６）。
【００３３】
図３は、無線装置１００による選択手順を示すフローチャートである。導出部１８は、雑音レベルを導出する（Ｓ１０）。雑音レベルがしきい値よりも大きい場合（Ｓ１２のＹ）、制御部２０は、第２増幅部６２を選択する（Ｓ１４）。雑音レベルがしきい値よりも大きくない場合（Ｓ１２のＮ）、制御部２０は、第１増幅部６０を選択する（Ｓ１６）。
【００３４】
本実施例によれば、雑音レベルがしきい値以下である場合、高品質型の第１増幅部において音声信号を増幅させるので、高品質な音声を出力できる。また、雑音レベルがしきい値よりも大きい場合、低消費電力型の第２増幅部において音声信号を増幅させるので、高周波雑音の影響を環境音により目立たなくできる。また、第２増幅部を使用するので、消費電力を低減できる。また、雑音レベルに応じて２種類の増幅部を切りかえるので、環境音に適した増幅を実行できる。また、スピーカが音声を出力している場合、雑音レベルの導出を停止するので、スピーカが出力した音声の影響をうけた雑音レベルが導出されることを回避できる。また、ユーザが発した音声を送信させるための指示を受けつけている場合、雑音レベルの導出を停止するので、ユーザが発した音声の影響をうけた雑音レベルが導出されることを回避できる。
【００３５】
また、周囲の環境音が大きい場合に音量を上げる頻度が高くなるが、その際にＤ級増幅器を使用するので、ＡＢ級増幅器を使用した場合に比べて消費電力を低減できる。また、発熱量も少なくなるので、増幅部の放熱構造を簡素化できる。また、Ｄ級増幅器を使用することによって発生した高周波雑音が、周囲の環境音にかき消されて聴感上目立たなくなるので、雑音対策部品を削減できる。
【００３６】
以上、本発明を実施例をもとに説明した。この実施例は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００３７】
本実施例によれば、無線装置１００は、業務用無線に対応している。しかしながらこれに限らず例えば、無線装置１００は、業務用無線以外の無線通信システムに対応してもよい。本実施例によれば、構成の自由度を向上できる。
【符号の説明】
【００３８】
１０  メインマイクロフォン、  １２  サブマイクロフォン、  １４  変換部、  １６  通信部、  １８  導出部、  ２０  制御部、  ２２  受付部、  ２４  第１ＳＷ、  ２６  増幅部、  ２８  第２ＳＷ、  ３０  スピーカ、  ４０  ＡＤＣ、  ４２  ＤＡＣ、  ５０  受信部、  ５２  送信部、  ６０  第１増幅部、  ６２  第２増幅部、  １００  無線装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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