(57)【要約】【課題】周波数反転スクランブルとサブオーディオ信号を同時に使用しても、スピーカから耳障りな高周波ノイズ(周波数反転されたサブオーディオ信号)が聞こえず、不快感を解消できる無線通信機を提供する。【解決手段】周波数反転された音声信号を受信側で元に戻す反転デスクランブラに使用されるローパスフィルタのカットオフ周波数を切替えるカットオフ周波数切替え手段を設ける。該カットオフ周波数切替え手段は、元に戻された音声信号の全帯域を通過させるように、あるいは全帯域のうち周波数反転されたサブオーディオ信号が重なる一部帯域はカットするように、前記ローパスフィルタのカットオフ周波数を切替える。【選択図】      図１
2009171461.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数反転スクランブルとサブオーディオ信号とを同時に使用可能な無線通信機において、
周波数反転された音声信号を受信側で元に戻すための反転デスクランブラと、
この反転デスクランブラに使用されるローパスフィルタのカットオフ周波数を、元に戻された音声信号の全帯域を通過させるように、あるいは全帯域のうち周波数反転されたサブオーディオ信号が重なる一部帯域はカットするように切替えるカットオフ周波数切替え手段と、
を具備することを特徴とする無線通信機。
【請求項２】
前記カットオフ周波数切替え手段は、手動で前記ローパスフィルタのカットオフ周波数を切替えることを特徴とする請求項１に記載の無線通信機。
【請求項３】
前記カットオフ周波数切替え手段は、音声信号の全帯域のうち周波数反転されたサブオーディオ信号が重なる一部帯域はカットするように前記ローパスフィルタのカットオフ周波数を切替えるとき、複数のカットオフ周波数に切替えて設定できることを特徴とする請求項２に記載の無線通信機。
【請求項４】
前記カットオフ周波数切替え手段は、サブオーディオ信号の有無を検出する検出手段を有して、サブオーディオ信号の有無により自動で前記ローパスフィルタのカットオフ周波数を切替えることを特徴とする請求項１に記載の無線通信機。
【請求項５】
前記カットオフ周波数切替え手段は、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）内部のメモリに保持されるフィルタ係数を変えることにより、前記ローパスフィルタのカットオフ周波数を切替えることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の無線通信機。
【請求項６】
周波数反転スクランブルとサブオーディオ信号とを同時に使用可能な無線通信機において、
周波数反転された音声信号を受信側で元に戻すための反転デスクランブラと、
この反転デスクランブラに使用されるローパスフィルタのカットオフ周波数を、元に戻された音声信号の全帯域のうち周波数反転されたサブオーディオ信号が重なる一部帯域はカットするように設定するカットオフ周波数設定手段と、
を具備することを特徴とする無線通信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信機に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に無線通信では、原則として受信者を制限できないため、特定の受信者以外に通信の内容を知られたくない場合は、暗号を用いた秘話通信方法が有効である。秘話通信方法には、音声信号に周波数軸上でスクランブルを行う方式があり、そのスクランブル方法のひとつに、特許文献１に開示されるように、音声信号の周波数を反転させる手法がある。これは例えば、図４に示すように、300〜3000Ｈｚの音声信号が入力された場合、300Ｈｚを3000Ｈｚ、3000Ｈｚを300Ｈｚとして出力するといった具合に、入力音声信号のスペクトラムを反転させるものである。
【０００３】
この手法は、あるキャリア周波数に対して、入力音声信号で振幅変調を行うことで実現できる。以下に原理を説明する。
【０００４】
ここで説明のために、入力音声信号を300Ｈｚ〜3000Ｈｚ、キャリア周波数を3500Ｈｚと仮定する。この方式は、原理的にはＳＳＢ(Single Sideband)通信方式となっており、送信側では、入力音声信号（300Ｈｚ〜3000Ｈｚ）を帯域制限し、キャリア（3500Ｈｚ）で振幅変調を行う。これを式に表すと、以下のようになる。
2sinωct×sinωst = −cos(ωc+ωs)t + cos(ωc−ωs)t
ただし、ωc =2πfc （fc：キャリア周波数)
ωs=2πfs   (fs：入力音声信号周波数)
【０００５】
この変調により、変調波のスペクトラムは、図５に示すようなＤＳＢ(Double Sideband)となり、ローパスフィルタを用いてＬＳＢ(Lower Sideband)成分のみを抽出すれば、図６に示すようなスペクトラムが反転された音声信号が得られる。
【０００６】
一方、受信側では、送信側と同様にキャリア(受信側と同じ3500Ｈｚ)で再度振幅変調を行う。この変調により、スペクトラムは図７のようなＤＳＢとなるので、ここでもローパスフィルタを用いてＬＳＢ成分のみを抽出すれば、図８に示すような、再度スペクトラムが反転された音声信号(スペクトラムが元の入力音声信号と同等の音声信号)が得られる。
【０００７】
【特許文献１】実開昭６０−１２７０５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
無線通信機においては、ＣＴＣＳＳ(Continuous Tone Controlled Squelch System)、ＤＣＳ(Digital Code Squelch)、ＬＴＲ(Logic Trunked Radio)といった、人間の耳には聞こえない、あるいは聞こえにくい低周波の信号(サブオーディオ信号)を、音声信号に重畳して送信することが、スケルチやトランキングシステムを実現させるために行われている。このサブオーディオ信号の帯域と、音声信号の帯域がスペクトラム上で重なっていなければ問題はないが、一般的に音声信号は、300Ｈｚ〜3000Ｈｚ程度の帯域を使用されることが多く、また、ＬＴＲの周波数帯域は300Ｈｚ以上にまで及ぶため、このようなサブオーディオ信号を使う場合は、サブオーディオ信号の帯域と、音声信号の帯域が図９のように重なってしまうことがある。この場合、受信側のスピーカからは、サブオーディオ信号の低い周波数の音が出力されてしまうことになる。
【０００９】
通常の通信(周波数反転スクランブルをかけない場合)では、この低い周波数の音は人間にとってはあまり気にならない音質であるが、周波数反転スクランブルをかけて、さらにサブオーディオ信号を重畳した場合、受信側で音声信号成分をローパスフィルタで削らないようにしてスクランブルを解除しようとすると、図１０の右側で示すように、どうしても周波数反転されたサブオーディオ信号成分が、音声信号帯域の3000Ｈｚ付近に重なってしまう。この場合、受信側のスピーカからは、音声のほかに、この高い周波数の音が出力されてしまうことになる。しかし、上述した低い周波数の音に比べ、この高い周波数の音は、人間にとっては非常に耳障りな音であるため、これを除去することが望まれる。
【００１０】
本発明は上記の点に鑑みなされたもので、周波数反転スクランブルを用い、同時に音声信号の一部帯域に重なってしまうようなサブオーディオ信号を使用しても、スピーカから耳障りな高周波ノイズ(周波数反転されたサブオーディオ信号)が聞こえず、不快感を解消できる無線通信機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】
【００１１】
本発明の無線通信機は、周波数反転スクランブルとサブオーディオ信号とを同時に使用可能な無線通信機において、周波数反転された音声信号を受信側で元に戻すための反転デスクランブラと、この反転デスクランブラに使用されるローパスフィルタのカットオフ周波数を、元に戻された音声信号の全帯域を通過させるように、あるいは全帯域のうち周波数反転されたサブオーディオ信号が重なる一部帯域はカットするように切替えるカットオフ周波数切替え手段と、を具備することを特徴とする。
【００１２】
より具体的な形態として、前記カットオフ周波数切替え手段は、手動で前記ローパスフィルタのカットオフ周波数を切替える。さらに、前記カットオフ周波数切替え手段は、音声信号の全帯域のうち周波数反転されたサブオーディオ信号が重なる一部帯域はカットするように前記ローパスフィルタのカットオフ周波数を切替えるとき、複数のカットオフ周波数に切替えて設定できる。さらに、前記カットオフ周波数切替え手段は、サブオーディオ信号の有無を検出する検出手段を有して、サブオーディオ信号の有無により自動で前記ローパスフィルタのカットオフ周波数を切替える。さらに、前記カットオフ周波数切替え手段は、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）内部のメモリに保持されるフィルタ係数を変えることにより、前記ローパスフィルタのカットオフ周波数を切替える。
【００１３】
さらに、本発明の他の無線通信機は、周波数反転スクランブルとサブオーディオ信号とを同時に使用可能な無線通信機において、周波数反転された音声信号を受信側で元に戻すための反転デスクランブラと、この反転デスクランブラに使用されるローパスフィルタのカットオフ周波数を、元に戻された音声信号の全帯域のうち周波数反転されたサブオーディオ信号が重なる一部帯域はカットするように設定するカットオフ周波数設定手段と、を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
上記のような本発明の無線通信機によれば、周波数反転スクランブルを用い、同時に音声信号の一部帯域に重なってしまうようなサブオーディオ信号を使用しても、周波数反転された音声信号を受信側で元に戻すための反転デスクランブラに使用されるローパスフィルタのカットオフ周波数を切替えることにより、あるいは予め設定することにより、高周波ノイズ(周波数反転されたサブオーディオ信号)をカットして、スピーカから高周波ノイズが聞こえないようにすることができ、不快感を解消できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下図面を参照して本発明の無線通信機の実施の形態を詳細に説明する。ただし、実施の形態に記載される構成要素、組合せ、形状、配置などは、説明する上での一例に過ぎない。
【００１６】
図１は、本発明の無線通信機の実施の形態として、アナログ変調方式の無線通信機を示すブロック図である。この無線通信機は、マイク１１と、ＡＤコンバータ１２と、デジタルシグナルプロセッサ（以下、ＤＳＰと記す）１３と、ＤＡコンバータ１４と、変調回路１５と、アンテナ１６と、復調回路１７と、ＡＤコンバータ１８と、ＤＡコンバータ１９と、スピーカ２０とを有する。また、ＤＳＰ１３は、反転スクランブラ１３１と、サブオーディオ信号生成器１３２と、スイッチ１３３と、加算器１３４と、反転デスクランブラ１３５とを有する。
【００１７】
マイク１１は、送信者の音声をアナログ音声信号に変換する。ＡＤコンバータ１２は、マイク１１出力のアナログ音声信号をデジタル音声信号に変換する。ＤＳＰ１３内の反転スクランブラ１３１は、ＡＤコンバータ１２出力のデジタル音声信号に対して周波数反転を実施する。ＤＳＰ１３内のサブオーディオ信号生成器１３２は、音声信号の一部帯域に重なるようなサブオーディオ信号を生成する。ＤＳＰ１３内のスイッチ１３３は、サブオーディオ信号を使用するときオンされて、サブオーディオ信号生成器１３２で生成されたサブオーディオ信号を加算器１３４に供給する。ＤＳＰ１３内の加算器１３４は、反転スクランブラ１３１から周波数反転された音声信号、サブオーディオ信号生成器１３２からスイッチ１３３を介してサブオーディオ信号が供給されて、サブオーディオ信号を使用するとき、周波数反転された音声信号にサブオーディオ信号を加算する（以下、サブオーディオ信号が加算されたものとして説明する）。ＤＡコンバータ１４は、加算器１３４出力の周波数反転された音声信号およびサブオーディオ信号（デジタル）をアナログ信号に変換する。変調回路１５は、ＤＡコンバータ１４でアナログ信号に変換された周波数反転された音声信号およびサブオーディオ信号をＲＦ周波数に変換してアンテナ１６から電波として送出させる。
【００１８】
復調回路１７は、アンテナ１６で受信されたＲＦ信号から周波数反転された音声信号およびサブオーディオ信号を復調する。ＡＤコンバータ１８は、復調回路１７出力の周波数反転された音声信号およびサブオーディオ信号をデジタル信号に変換する。ＤＳＰ１３内の反転デスクランブラ１３５は、ＡＤコンバータ１８出力の周波数反転された音声信号を再度周波数反転させて周波数特性を元の状態に戻す。ＤＡコンバータ１９は、反転デスクランブラ１３５で周波数特性が元の状態に戻された音声信号をアナログ信号に変換し、スピーカ２０で再生させる。
【００１９】
このように構成された無線通信機において、送信を行う場合は、マイク１１からのアナログ音声信号をＡＤコンバータ１２でデジタルの音声信号に変換し、ＤＳＰ１３内部の反転スクランブラ１３１で周波数反転を行う。そして、同時にサブオーディオ信号を使用する場合は、サブオーディオ信号生成器１３２で生成されたサブオーディオ信号を加算器１３４で周波数反転された音声信号に加算し、その後ＤＡコンバータ１４でアナログ信号に変換し、変調回路１５でＲＦ周波数に変換し、アンテナ１６から電波として送出させる。
【００２０】
一方、受信を行う場合は、アンテナ１６で受信したＲＦ信号を復調回路１７で復調して、周波数反転された音声信号およびサブオーディオ信号を取出し、ＡＤコンバータ１８でデジタル信号に変換する。そして、サブオーディオ信号は、スケルチやトランキングシステムを実現するため、ＤＳＰ１３内で利用する。一方、周波数反転された音声信号は、ＤＳＰ１３内部の反転デスクランブラ１３５で再度周波数反転させることにより、周波数特性を元の状態に戻し、ＤＡコンバータ１９でアナログ信号に変換し、スピーカ２０から音声として再生させる。
【００２１】
なお、説明を省略したが、ＤＳＰ１３とＡＤコンバータ１２，１８、およびＤＳＰ１３とＤＡコンバータ１４，１９間の信号のやりとりは、ＤＳＰ１３で処理可能な形式で行われるようになっている。また、反転スクランブラ１３１、反転デスクランブラ１３５およびサブオーディオ信号生成器１３２は、ＤＳＰ１３内部のソフトウェアで実現している。さらに、反転スクランブラ１３１と反転デスクランブラ１３５は、どちらも全く同じ構造であるため、ここでは説明のために分けて記載してあるが、どちらか片方あれば、送信と受信の両方で使っても問題はない。
【００２２】
図２は、上記無線通信機の、反転デスクランブラ１３５の具体的構成を示す図である。この反転デスクランブラ１３５は、キャリア生成器３１と、変調器３２と、ローパスフィルタ３３とで構成される。この反転デスクランブラ１３５は、上述のように、受信側で、音声信号の周波数特性を元に戻すための周波数反転器であり、キャリア生成器３１で生成されたキャリアを、入力される周波数反転された音声信号により変調器３２で振幅変調することにより図７で示したＤＳＢを発生させ、このＤＳＢのうちＬＳＢ成分をローパスフィルタ３３で抽出することにより、周波数特性を元に戻した音声信号を出力に得ることができる。このとき、入力される周波数反転された音声信号にサブオーディオ信号が加算されていると、周波数特性を元に戻して出力される音声信号の高域側に、反転デスクランブラ１３５で周波数反転されたサブオーディオ信号が重なって、図１のスピーカ２０から耳障りな高周波ノイズとして聞こえることは従来技術で述べたとおりである。
【００２３】
そこで、本発明では、サブオーディオ信号の有無に応じて、反転デスクランブラ１３５のローパスフィルタ３３のカットオフ周波数を変えるようにする。つまり、サブオーディオ信号を使用しない場合は、反転デスクランブラ１３５のローパスフィルタ３３のカットオフ周波数を3000Ｈｚ付近となるようにして、音声信号の全帯域（300Ｈｚ〜3000Ｈｚ）を通過させることにより、スピーカ２０から良好な音質で音声を聴取できるようにする。一方、サブオーディオ信号を使用する場合は、反転デスクランブラ１３５のローパスフィルタ３３のカットオフ周波数を、例えば図３のように2800Ｈｚ付近とすることで、音声信号の高域側は少しカットされてしまうものの、この部分に存在する周波数反転されたサブオーディオ信号をカットして、耳障りな高周波ノイズを抑えるようにする。このとき、音声信号の高域側を多くカットすればするほど高周波ノイズは小さくできるが、それと引き換えに音質の劣化が大きくなってしまい、逆に少ししかカットしなかった場合は、高周波ノイズの抑圧はあまり期待できない。したがって、サブオーディオ信号使用時、反転デスクランブラ１３５のローパスフィルタ３３のカットオフ周波数は複数の周波数に切替えて設定できるようにして、カットオフ周波数をどこに設定するかは、実際に視聴し、音質の劣化とノイズの抑圧量の具合をみて判断するようにする。
【００２４】
ローパスフィルタ３３のカットオフ周波数は、ＤＳＰ１３内部の図示しないメモリに保持されているフィルタ係数を変えることで変更できる。したがって、このフィルタ係数を手動で、あるいは自動で切替えることで、ローパスフィルタ３３のカットオフ周波数を上述のように切替えて、上記の動作を実現する。
【００２５】
フィルタ係数（すなわち、ローパスフィルタ３３のカットオフ周波数）を手動で切替える方法（カットオフ周波数切替え手段）としては、無線通信機のパネル面にスイッチを設けて、このスイッチをユーザが操作する。ユーザがスイッチを操作すると、スイッチ信号がＤＳＰ１３に供給されて、メモリに保持しているフィルタ係数が変わる。
【００２６】
フィルタ係数（すなわち、ローパスフィルタ３３のカットオフ周波数）を自動で切替える方法（カットオフ周波数切替え手段）としては、受信信号中にサブオーディオ信号が存在するか否かを検出する検出手段をＤＳＰ１３内に設け、この検出手段でサブオーディオ信号を検出したか否かによりフィルタ係数を切替える。検出手段としては、スケルチやトランキングシステムを実現するためのサブオーディオ信号検出手段を利用することもできる。
【００２７】
そして、このようにしてローパスフィルタ３３のカットオフ周波数を切替えれば、サブオーディオ信号を使用しない場合は、元の良好な音質で音声を聴取できるとともに、サブオーディオ信号を使用する場合は、耳障りな高周波ノイズを抑圧することができ、不快感を解消できる。また、ローパスフィルタ３３のカットオフ周波数の切替えは、ＤＳＰ１３内部のメモリに保持しているフィルタ係数を変えることで実現できるため、この機能を搭載するため、新たな部品を追加する必要がない。
【００２８】
なお、以上は、サブオーディオ信号の有無に応じて、反転デスクランブラ１３５のローパスフィルタ３３のカットオフ周波数を切替える場合であるが、システム上、サブオーディオ信号を使用することが決まっている場合は、あらかじめフィルタ係数を変えて、サブオーディオ信号をカットするカットオフ周波数に、ローパスフィルタ３３のカットオフ周波数を設定しておくことができる。この場合、本発明で設けられる手段は、カットオフ周波数切替え手段ではなく、カットオフ周波数設定手段ということができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の無線通信機の実施の形態として、アナログ変調方式の無線通信機を示すブロック図。
【図２】図１の無線通信機に使用される反転デスクランブラの具体的構成図。
【図３】図２の反転デスクランブラに使用されるローパスフィルタのカットオフ周波数の切替え状態を示す波形図。
【図４】秘話通信方法である周波数反転スクランブルの概略を示す波形図。
【図５】周波数反転スクランブルの原理を説明するための波形図で、送信側で振幅変調を行った結果を示す波形図。
【図６】図５のＤＳＢからＬＳＢ成分を抽出した波形図。
【図７】受信側で再度振幅変調を行った結果を示す波形図。
【図８】図７のＤＳＢからＬＳＢ成分を抽出した波形図。
【図９】音声信号の帯域にサブオーディオ信号の帯域が重なった場合を示す波形図。
【図１０】音声信号の周波数特性を元に戻したときに、周波数反転されたサブオーディオ信号成分が音声信号帯域の3000Ｈｚ付近に重なった場合を示す波形図。
【符号の説明】
【００３０】
１３  デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）
１３１  反転スクランブラ
１３２  サブオーディオ信号生成器
１３４  加算器
１３５  反転デスクランブラ
３１  キャリア生成器
３２  変調器
３３  ローパスフィルタ
【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】
2009171461.tif 000009
【図８】
2009171461.tif 000010
【図９】
2009171461.tif 000011
【図１０】
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