JP2007251994A - 無線周波信号受信機 - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明により、必要とされる部品点数が少なく、信頼性が改善され、組み立ておよび試験が簡単になり、製造コストが低減された無線周波数信号受信機を提供する。
【解決手段】
送受切換器１０５′からの信号は、データ・スライサ１１１′を含む受信回路１１０′に供給される。マイクロコントローラ１６０′は、データ・スライサ１１１′からライン１１５′を介して供給されるベースバンド音声信号を周期的にサンプリングして、その周波数成分を調べる。マイクロコントローラ１６０′は、少なくとも１つの所定の周波数閾値を使用して、出力信号がこの周波数閾値よりも周波数の高い信号を含んでいれば、ＲＦ信号が存在していないと判定する。マイクロコントローラ１６０′は、２重トーン多周波トーンを発生するために１１８μ秒ごとに中断される。１１８μ秒の間隔でサンプリングすることにより、音声周波数が約８．５ＫＨｚまで識別される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、一般にコードレス電話の分野に関し、特に、ＲＦ搬送波の存在を示す信号を検出するマイクロコンピュータを使用する装置に関する。

コードレス電話システムは、アナログ回路を使用して、受信チャンネルにおける搬送波の無線周波（ＲＦ）電界強度を測定し、かつ搬送波検出出力ピンに表示信号を発生するのが慣例である。もし信号の強度がプリセットされた閾値レベル以上であるならば、適当な論理レベルの信号が搬送波検出出力ピンに発生する。搬送波検出出力ピンは、典型的には、周期的に論理レベルを読み取るマイクロプロセッサの入力に結合される。

搬送波検出信号から集められる情報にはいくつかの用途がある。例えば、基本ユニット内のマイクロプロセッサは、この情報を使用して、ハンドユニットが範囲外にあるかどうかを確かめる。あるいは、基本ユニットまたはハンドユニット内のマイクロプロセッサはこの情報を使用して、ある特定のチャンネルが占有されているかどうかを確かめることができる。例えば、本願発明の従来技術としては、特開昭６１−０６２２３７号公報（特許文献１）や、特開平０５−０９０９８０号公報（特許文献２）などがあり、特開昭６１−０６２２３７号公報（特許文献１）には、ノイズレベルに基づき搬送波の存在を判定する判定回路が記載されており、特開平０５−０９０９８０号公報（特許文献２）には、音声スケルチ回路に含まれる帯域フィルタと低域・高域フィルタとが信号成分とノイズ成分をフィルタリングし、その結果、ノイズ成分が高ければ入力信号はスピーカに出力されない回路構成が、記載されている。
特開昭６１−６２２３７号公報 特開平５−９０９８０号公報

都合の悪いことに、特定の閾値で正確なトリガを確実にするためには、製造工程の間に、アナログ搬送波検出回路の調節を行わなければならない。この調節作業は困難になりがちであり、時間がかかり、ＲＦ搬送波の検出をしばしば信頼できないものにする。

無線周波（ＲＦ）信号の受信機は無線周波信号を受け取る入力を備えており、無線周波信号には不在期間がある。信号検出回路は無線周波信号に応答して出力信号を発生する。出力信号は、ＲＦ信号が存在する場合、ベースバンド信号であり、ＲＦ信号の不在の場合には雑音信号である。利用回路はベースバンド信号を受け取りそして使用し、マイクロコンピュータ回路は受信機を制御する。

マイクロコンピュータは出力信号を受け取り、該出力信号を周期的にサンプリングし、該出力信号の周波数成分を調べる。マイクロコンピュータは少なくとも１つの予め定められた周波数の閾値を使用して、出力信号に含まれている周波数が前記周波数の閾値よりも高くなければ、ＲＦ信号が存在すると判定し、出力信号に含まれている周波数が前記周波数の閾値よりも高い周波数であれば、ＲＦ信号が不在であると判定する。

図に示す実施例では、２つの所定の周波数の閾値、高周波閾値と低周波閾値、が使用される。マイクロコンピュータは、出力信号の周波数成分を判定するために、出力信号を周期的にサンプリングして計数値を累算し、出力信号のパルス幅を測定する。マイクロコンピュータは、出力信号に含まれている周波数が低周波閾値よりも高くなければＲＦ信号が存在していると判定し、出力信号に含まれている周波数が高周波閾値よりも高い周波数であればＲＦ信号は不在であると判定する。また、出力信号に含まれている周波数が低周波閾値よりも高く高周波閾値よりも低ければ、マイクロコンピュータはＲＦ信号が不在であると判定する。判定は、計数値が予め定められた値に達した時に行なわれる。高周波閾値はサンプリング速度によって決まるが、その実際の値は、音声範囲にある最高周波数よりも高くさえあれば、厳密なものではない。

図１に関して述べると、従来技術として知られるコードレス電話１００は、アンテナ１０６から無線周波（ＲＦ）信号を受け取り、かつアンテナ１０６にＲＦ信号を供給するために、送受切換器１０５を含む。送受切換器１０５は、Ｓｏｓｈｉｎ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ社が製作したＤＰＸ４６／４９−Ｂ１０型送受切換器である。送受切換器１０５から受け取られた信号は、検波、処理および増幅のために受信回路１１０に供給される。

受信回路１１０は、ベースバンド音声信号を、スペクトル伸張のためにコンパンダ（ｃｏｍｐａｎｄｅｒ）１２０に供給し、コンパンダ１２０はこの音声信号を音声増幅器１３０に供給する。音声増幅器１３０は増幅された音声信号を、電話線インタフェース装置１４０を介して、電話回路網のチップ（Ｔ）端子とリング（Ｒ）端子に供給する。

入来する電話信号は、電話線インタフェース装置１４０により受け取られ、音声増幅器１３０を介してコンパンダ１２０に供給される。コンパンダ１２０は音声信号の振幅を圧縮して雑音排除能力を増加させ、圧縮された信号を送信回路１７５に供給する。送信回路１７５は音声信号でＲＦ搬送波を変調し、ＲＦ信号を送受切換器１０５に供給し、アンテナ１０６を介して送信する。

電話回路網へのインタフェーシング、ダイヤル操作、チャンネルの選択、およびコードレス電話装置のハンドユニット（図示せず）による通信は、マイクロコントローラ１６０の制御の下にある。マイクロコントローラ１６０は、マイクロプロセッサか、マイクロコンピュータかまたは専用のコントローラ集積回路である。マイクロコンピュータ１６０は、周波数選択のために位相ロックループ（ＰＬＬ）回路１６５を制御し、キーボードを介して使用者が入力するデータを受け取る。

範囲外の警告を与えるような、或る目的のために、ＲＦ搬送波信号を検出することが要求される。受信回路１１０は受け取った信号の一部を搬送波検出回路１５０に供給し、回路１５０は、ＲＦ搬送波の存在を表示する信号を発生する。搬送波検出回路１５０はアナログ回路であって、受信チャンネルにおける搬送波のＲＦ電界強度を表わす信号を測定する。搬送波検出回路１５０により発生される搬送波検出信号はマイクロコントローラ１６０の入力に供給され、コントローラ１６０はこの信号を、或る特定のチャンネルがまだ使用されていないことを示すものとして、頼りにする。

搬送波検出回路１５０は、関連する調節装置１５５（通常は、ポテンシオメータ）を備え、これは工場で行われるアラインメント作業の間に調節されなければならない。

図２は本発明が組み込まれているコードレス電話装置の基本ユニットを示す。図２で、図１の要素と同じ様な番号の付いている要素は同じ機能を果たすものであり、ふたたび説明する必要はない。図２は搬送波検出回路を含まず、搬送波検出調節装置も含まない。すなわち、図２は図１の要素１５０および１５５に対応する要素を含んでいないことに注目されたい。

受信回路１１０′により発生され検出されたベースバンド音声信号の周波数成分をマイクロコントローラ１６０′に検査させることにより、搬送波検出機能はマイクロコントローラ１６０′によって実行できることがここに認識される。受信回路１１０′はデータ・スライサ回路１１１′を含み、回路１１１′はベースバンド信号の一部を受け取り、それを予め定められる振幅レベルでスライスし、２進信号を発生する。データ・スライサ１１１′はこの２進信号を、ライン１１５′を介して、マイクロコントローラ１６０′に直接供給する。図３のａは、ＲＦ搬送波の不在の時にデータ・スライサ１１１′が受け取るベースバンド信号の中に存在するであろう、帯域制限された白色雑音を表わしている波形を簡略化して示す。図３のａの波形は、音声信号の周波数範囲よりも一般に高い周波数を有するランダム雑音パルスを含んでいる。図３のｂは、データをスライスしたあとの、図３のａの波形を簡略化して示す。図３のｂの波形は、ＲＦ搬送波の不在の時にライン１１５′に存在するであろう典型的な信号である。

人間の音声は１ＫＨｚの回りに集まる周波数を呈する傾向があり、会話が途切れることで生じる沈黙のため、比較的長い期間信号が全く無くなる。従って、図３のｃの簡略化された波形は、図３のｂに示すランダム雑音よりも周波数の低い（すなわち、パルス幅の長い）信号を示す。マイクロコントローラ１６０′は、雑音が存在しているか存在していないか（これは、それぞれＲＦ搬送波が存在していないか存在しているかを示す）を判定するのに充分なほど急速に、ライン１１５′の信号をサンプリングできることがここに認識される。これに関して注目されるのは、マイクロコントローラ１６０′は、２重トーン多周波トーン（ＤＴＭＦトーン）を発生する目的で１１８マイクロ秒ごとに中断されることである。１１８マイクロ秒の間隔でサンプリングすることにより、マイクロコントローラ１６０′は約８．５ＫＨｚまで音声周波数を識別することができる。

通常の動作において、マイクロコントローラ１６０′はベースバンド信号ストリームを監視して、受信されたアナログ音声信号に伴うディジタル・データを検出する。本発明は、受信された音声信号に含まれる白色雑音に応答して“雑音エネルギ”カウンタの値を変化させる、周波数濾波アルゴリズムを含む。もし雑音エネルギ・カウンタの計数値が所定の値を超えると、現在選択されている受信チャンネルに搬送波が存在しないという判定が行なわれる。

搬送波検出機能を実行するマイクロコントローラ１６０′の制御プログラムの関係する部分は、図４のフローチャートを参照することにより最もよく説明される。ステップ３００で、ルーチンに入り、ステップ３０５に進み、ここでライン１１５′に存在する音声信号がサンプリングされる。次に、ルーチンはステップ３１０に進み、ここでカウンタＷＩＤＴＨの値が検査され、ＷＩＤＴＨの値が、最高音声周波数よりも高く、所定の高周波閾値以下であるかどうか調べられる。もしそうであれば、ＷＩＤＴＨの値は高い音声周波数（すなわち、白色雑音）の検出を示している。計数値が高い音声周波数が含まれていることを示していなければ、ステップ３１５で検査され、検出されたパルス幅が所定の低周波閾値、例えば、１ＫＨｚ以上の周波数を示しているかどうか確かめられる（上述したように、人間の音声は周波数１ＫＨｚの周囲に集まる傾向がある）。もし検出された周波数が１ＫＨｚ以下であれば、長いパルス幅（すなわち、低い音声周波数）が検出されており、この状態は音声および／または沈黙を示しており、ステップ３２０でルーチンから出て、いつものように音声信号の復号化を続ける。

もし含まれている周波数が高いのか（すなわち、雑音）それとも低いのか（すなわち、音声）はっきりしなければ、ルーチンはステップ３２５に進み、周波数が或る最低値に等しいかどうか調べられるために、カウンタ ＷＮ＿ＥＮＥＲＧＹ（すなわち、白色雑音エネルギ）が検出される。もし等しければ、ＮＯ＿ＣＡＲＲＩＥＲ（搬送波無い）フラグは除去され（ステップ３３０）、搬送波の存在を示す。そしてステップ３３５でルーチンから出る。ＷＮ＿ＥＮＥＲＧＹは、もし最小値になっていなければ、より長いパルス幅（すなわち、より低い周波数）が検出されたので、ステップ３２８でデクリメントされる。ステップ３５０でＷＮ＿ＥＮＥＲＧＹの低い方の値を検査して、その値が所定の閾値を超えているかどうか調べる。もし超えていれば、ステップ３５５でＮＯ＿ＣＡＲＲＩＥＲフラグが設定される。超えていなければ、ステップ３３０でＮＯ＿ＣＡＲＲＩＥＲフラグは除去される。いずれの場合も、ステップ３３５で、ルーチンはＲＥＴＵＲＮ命令によりルーチンから出る。

もしステップ３１０で、高い音声周波数が存在するという判定が行われると、ＹＥＳ路を通ってステップ３４０に進む。ここで、ＷＮ＿ＥＮＥＲＧＹの成分が検査され、最大値になっているか調べられる。最大値になっていれば、ＹＥＳ路を取ってステップ３５５に進み、ＮＯ＿ＣＡＲＲＩＥＲフラグが設定され、ルーチンから出る。ＷＮ＿ＥＮＥＲＧＹは、もし最大値になっていなければ、高い周波数が検出されたので、ステップ３４５でインクリメントされる。ステップ３５０で、ＷＮ＿ＥＮＥＲＧＹの高い方の値を検査して、所定の閾値を超えているか調べる。もし超えていれば、ステップ３５５でＮＯ＿ＣＡＲＲＩＥＲフラグが設定される。超えていなければ、ステップ３３０でＮＯ＿ＣＡＲＲＩＥＲフラグは除去される。いずれの場合にも、ステップ３３５で、ＲＥＴＵＲＮ命令によりルーチンから出る。

従って、コードレス電話環境に役立つ（しかしこれだけに限られない）、マイクロコントローラを基礎とする搬送波検出システムが開示された。分かり易くするために、基本ユニットだけを示すが、本発明はコードレス電話ハンドユニットにも同様に応用できる。有利なことに、本発明を使用すると、個別搬送波検出回路およびそれに関連する調節装置を排除することにより、信頼性が改善される。更に、必要とされる部品の数が少なくなり、組み立ておよび試験が簡単になるので、製造コストが低減される。

“マイクロコントローラ”および“マイクロコンピュータ”という用語は互いに交換して使用することができ、マイクロプロセッサ、専用制御集積回路などを含む。

従来技術として知られるコードレス電話装置の基本ユニットの簡略化されたブロック図である。 本発明を使用しているコードレス電話装置の基本ユニットの簡略化されたブロック図である。 本発明を理解するのに役立つ波形を示す。 図２のマイクロコントローラの制御プログラムの関連部分を示すフローチャートである。

符号の説明

１００ コードレス電話装置
１０５ 送受切換器
１０６ アンテナ
１１０ 受信回路
１１１′ データ・スライサ
１２０ コンパンダ
１３０ 音声増幅器
１４０ 電話線インタフェース
１５０ 搬送波検出回路
１５５ 調節装置
１６０ マイクロコントローラ
１６５ ＰＬＬ（位相固定ループ）回路
１７０ キーパッド
１７５ 送信回路

Claims (1)

1. 無線周波数信号受信機において、
   不在期間のある無線周波数信号を受信する入力端と、
   前記無線周波数信号に応答して、前記入力端に結合されて出力信号を発生する検波回路であって、前記出力信号は、前記無線周波数信号が存在するときはベースバンド信号であり、前記無線周波数信号が存在しないときは雑音信号である、前記検波回路と、
   前記ベースバンド信号を受信し利用する利用回路と、
   前記無線周波数信号受信機を制御するマイクロコンピュータ回路と、
   からなり、
   前記マイクロコンピュータ回路は、
   ａ）前記出力信号を受信するように結合され、前記出力信号を周期的にサンプリングして、前記出力信号の周波数成分を判定する手段と、
   ｂ）前記出力信号の前記周波数成分が所定の低周波数閾値以下である場合に無線周波数信号が存在することを示す手段と、
   ｃ）前記出力信号の前記周波数成分が所定の高周波数閾値を超えている場合に無線周波数信号が不在であることを示す手段と、
   を含む、前記無線周波数信号受信機。

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