JPH0514236A - 無線中継装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 地形の選定に苦労がなく十分な送信出力で良
質の通信を中継でき、しかも周波数の使用を最小限に抑
える無線中継装置を提供する。 【構成】 それぞれは同じ周波数の電波を使う送信部と
受信部を具える中継器であるが、互いは異なる周波数の
電波で送受信する中継器２台と、該２台の中継器を連絡
し制御する連絡制御部とを備える無線中継装置であっ
て、それぞれの受信部は、通信の相手である移動局又は
基地局から音声信号を一旦１／２以下に時間圧縮してこ
れを断続する圧縮音声信号に変換した後それを変調信号
に用いて送出されてくる断続する電波を受信し、該連絡
制御部は、その受信内容を他方の中継器の送信部に送
り、それぞれの送信部は、送られてきた受信内容を断続
する電波にのせて送出したことを特徴とする無線中継装
置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、電波の届かない位置
にある移動局相互間又は移動局と基地局、が無線通信を
行なう場合に、その中継に使用される無線中継装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】単一周波数の電波を使用する無線通信の
場合の無線中継装置で現在実用に供されている装置、又
は提案されている装置には次のものがある。即ち、無
線中継装置の受信部と送信部を空間的に完全に分離し
て、使用するその単一の周波数の電波では両部分が互い
に干渉（送受信間の干渉）を起こさないよう装置を構成
して受信部と送信部を同時に動作させるもの、無線中
継装置の受信部と送信部を時間的に完全に分離して、送
受信を交互動作させるもの、の両者である。次にはこれ
を、基地局Ｆ→←中継局Ｃ→←移動局Ｍの無線中継の場
合で説明する。

【０００３】の場合の無線中継装置とその無線通信方
法を図２に示す。この場合の無線通信は、「基地局Ｆ→
中継局Ｃ→移動局Ｍ」方向の通信と、「移動局Ｍ→中継
局Ｃ→基地局Ｆ」方向の通信は交互に切り替えられ（そ
のためこの装置はシーソーレピータとも呼ばれてい
る）、中継局Ｃの無線中継装置は、相互間の電波干渉が
ないような理想的な障害物（以下、単に山という）ＭＯ
ＵＮＴを挟んで設置された同形式の２つの無線中継器Ｃ
aとＣbを主要部にして構成されている。以下では無線中
継器それぞれの構成部分を添え字a、bで区別して表す
と、無線中継器Ｃa、Ｃb、送信部Ｔa、Ｔb、受信部Ｒ
a、Ｒb、アンテナ結合器ＡＴa、ＡＴb、アンテナＡa、
Ａbからなる。そして一方の受信部Ｒb（Ｒa）と他方の
送信部Ｔa（Ｔb）は、常時、連絡部ＩＦ（一般に中間周
波数部分で連絡する）で連結されている。

【０００４】その無線中継方法を述べると、例えば基地
局Ｆから発した周波数ｆ（前記の単一周波数）の電波が
受信部Ｒaで受信されると、その信号は連絡部ＩＦを通
って送信部Ｔbから移動局Ｍに向けて送信される、即ち
中継される（以上の経路を一点鎖線で示す）。また、移
動局Ｍから基地局Ｆへはその逆の経路（細線で示す）Ｒ
b→ＩＦ→Ｔaで中継が行なわれる。（Ｒb→Ｔa、Ｒa→
Ｔbの一方が動作のときは他方は休止している）。

【０００５】の場合の、無線中継装置の受信部と送信
部を時間的に分離して両者を交互に動作させる無線通信
方法は、図１４に示すように、無線中継装置Ｃが、送信
部Ｔa、受信部Ｒa、送受切り替え制御部ＣＯＮＴ、と音
声遅延部（一時的記憶部）Ｄを具えて、受信動作時に受
信部Ｒaで受信し復調した音声を一度音声遅延部Ｄに蓄
え、それを送信動作時に送信部Ｔaで送信するという動
作を、時分割方式で高速に切り替えて通信を行なうもの
である

【０００６】以上は単一の周波数の電波を使用する場合
の中継であったが、現在は同時通話の場合には互いに異
なる４つの周波数ｆa，ｆb，ｆc，ｆd を使用して、基
地局Ｆ→←中継局Ｃは周波数ｆa・ｆbで送受し、中継局
Ｃ→←移動局Ｍは周波数ｆc・ｆdで送受（）を行なっ
ている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このの無線中継方法
には次の問題点がある。即ち、無線中継器ＣaとＣbの相
互の干渉による装置の発振を防ぐためには、両者の間
に、電波の大きい減衰が得られる理想的な山ＭＯＵＮＴ
が必要で、地形の選定に苦労する。設置不可能のことも
ある。また、無線中継器ＣaとＣbの相互の干渉を防ぐた
めには、例え山ＭＯＵＮＴがあったとしても殆んどの場
合Ｔa、Ｔbの送信出力を小さくしなければならない。そ
のため、この方法は小規模の不感地帯の救済用にしか使
用できず、普遍的有効性がない。

【０００８】の無線中継方法には次の欠点がある。即
ち、送受信の切り替えを高速に行なうときは、電波の占
有帯域幅が広がり現行の無線業務では適用が不可能とも
なる。そしてもし適用できる程度にまで切り替え速度を
落とすと、その断続動作のために音声情報の半分が欠落
して良質な中継が行なえなくなってしまう。欠落した音
声情報を基地局又は移動局で補償して改善する方法も様
々に工夫されているが、改善には限界があり、その上、
既存の装置を改造しなければならないなどの問題も生じ
る。

【０００９】の無線中継方法によれば、、の無線
中継方法にあった上記の問題点は当然すべて完全に解消
し明瞭な音声の同時送受話が可能となる。しかし貴重な
電波を浪費することになり、この一事でこの方法は落第
である。

【００１０】本発明は、上記の欠点を解決し、設置する
地形の選定に苦労がなくて十分な送信出力で良質の通信
を中継することができ、しかも周波数の使用を最小限に
抑え得る無線中継装置の提供を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は上記問題の解決
のために、それぞれは同じ周波数の電波を使う送信部と
受信部を具える中継器であるが、互いは異なる周波数の
電波で送受信する中継器２台と、該２台の中継器を連絡
し制御する連絡制御部とを備え、それぞれの中継器の受
信部は、通信の相手である移動局又は基地局から音声信
号を一旦１／２以下に時間圧縮してこれを断続する圧縮
音声信号に変換した後それを変調信号に用いて送出され
てくる断続する電波を受信し、連絡制御部は、その受信
内容を他方の中継器の送信部に送り、送られた送信部
は、送られてきた受信内容を断続する電波にのせて送出
する、と、そのように無線中継装置を構成する。

【００１２】この連絡制御部が送る「受信内容」として
は幾つかのものが採用でき、先ず、前記それぞれの受信
部が、通信の相手である移動局又は基地局から送出され
てくる断続する電波を受信し検波して得た断続圧縮音声
信号に時間伸張を施してこれを連続する音声信号にまで
復調し、連絡制御部は、その復調された音声信号を「受
信内容」として他方の中継器の送信部に送り、送られた
送信部は、その送られてきた音声信号を一旦１／２以下
に時間圧縮してこれを断続する圧縮音声信号に変換した
後それを変調信号に用いて断続する電波を送出する構成
の無線中継装置がある。

【００１３】次に、それぞれの受信部が、通信の相手で
ある移動局又は基地局から送出されてくる断続する電波
を受信し検波して得た断続圧縮音声信号を、そのまま
「受信内容」として連絡制御部に伝え、連絡制御部は、
それを他方の中継器の送信部に送って、その送信部が、
これを変調信号に用いて断続する電波を送出する構成の
無線中継装置がある。中継の速度が前者よりも速くな
る。

【００１４】更に、それぞれの受信部が、通信の相手で
ある移動局又は基地局から送出されてくる断続する電波
を受信してこれを中間周波数に変換し、該連絡制御部は
この中間周波数を「受信内容」として他方の中継器の送
信部に送り、その送信部が、送られてきた中間周波数を
断続する電波に変えて送出する構成の無線中継装置があ
る。中継の速度はさらに速くなる。

【００１５】上記の構成の無線中継装置で行なわれる無
線通信方法には、音声圧縮によって電波の周波数の占有
帯域幅が広がって支障があるという場合を生ずるが、そ
の問題は、それぞれの送信部が電波の周波数帯域の広が
りを防ぐために、音声の高域成分を切り捨てた後これを
断続する圧縮音声信号に変換し、それを変調信号に用い
て電波を送出する構成の無線中継装置で解決される。

【００１６】

【実施例】図１は本発明の無線中継装置の実施例のブロ
ック図である。多数の移動局及び基地局（ＭＫで代表さ
せる）で構成される無線通信領域ＭＭと、同じく多数の
移動局及び基地局（Ｍ'Ｋで代表させる）で構成される
無線通信領域ＭＭ'があり、山ＭＯＵＮＴで隔てられて
両領域間の通信は不可能であり中継を要するものとす
る。山ＭＯＵＮＴの上に設けられた無線中継装置ＣＫ
は、２つの中継器ＣＫ1（送信部ＣＴ1と受信部ＣＲ1を
内蔵）、ＣＫ2（送信部ＣＴ2と受信部ＣＲ2を内蔵）と
連絡制御部ＣＫＣとを備え、中継器ＣＫ1は周波数ｆc1
の電波を使って無線通信領域ＭＭの移動局ＭＫと送受信
し、中継器ＣＫ2は周波数ｆc2の電波を使って無線通信
領域ＭＭ'の移動局ＭＫ'と送受信し、一方の中継器の受
信部が受信して得た信号（例えば、音声信号）は、連絡
制御部ＣＫＣによって他方の中継器の送信部に伝えら
れ、先とは異なる周波数の電波にのせて送信されるよう
に構成されている。

【００１７】本発明の無線中継装置では、この中継器
（の送信部、受信部）が同じ無線通信領域内にある相手
局の移動局又は基地局と行なう音声の送受信に「従来同
時送受話無線通信で提案されている音声圧縮・音声伸張
を用いる新しい通信方法」を用いるよう装置を構成し
て、前記した問題のすべてを一挙に解決するものであ
る。本発明の実施に当たっては、中継器と移動局又は基
地局の間だけでなく、移動局どうし、又は移動局と基地
局の間の無線通信もまた同じ通信方法で行なわれること
が望ましい。この通信方法を採用するときは本発明によ
る中継の機能向上に加えて同時送受話が可能となるため
通信の有用性は一挙に高まる。

【００１８】ここにいう「従来同時送受話無線通信で提
案されている音声圧縮・音声伸張を用いる通信方法」
は、要約すると次のようなものである。即ち、親局（主
動側の無線局）と子局（相手局）がそれぞれ同等機能の
送信部・受信部を具えて、親局の送信部が音声信号を時
分割し、時分割で得た各分割音声信号を時間圧縮してこ
れを断続する信号に変え、その断続する信号でキャリア
を変調し断続する電波に変えて子局に送信し、子局の受
信部が、親局から送られた前記断続する電波を受信・検
波して得た断続する信号の各々に時間伸長を施し、時間
伸長して得た分割音声信号を親局の時分割に同期して連
結することにより、元の音声信号に戻す、という同時送
受話無線通信方法のことである。

【００１９】そしてこの方法を用いるよう装置を構成す
るとは、前記した無線中継装置の中継器（の送信部、受
信部）が同じ無線通信領域内にある相手局の移動局又は
基地局と行なう音声の送受信動作を、この「同時送受話
無線通信」で行なわれてい送受信動作と同様に行なう、
と言うことである。

【００２０】以下には、本発明の装置が行なう方法及び
これに用いられる諸装置を明かにする目的で、「同時送
受話無線通信」の方法、装置、電波の占有周波数帯域幅
圧縮、及びタイミング信号の送出に関し例を挙げて詳細
に説明する。但し、以下の「同時送受話無線通信」の説
明では、混乱を避けるために中継器、基地局、移動局の
名称を用いず、親局と子局の名で説明を行なうことにす
る。

【００２１】図３において、２つの狭帯域音声無線通信
機Ｂ1 、Ｂ2 は同等構成の装置で、ともに、単一の周波
数ｆを送受信に使っている。そして、送信機Ｔと受信機
Ｒ（図面では、それぞれの部材の符号に無線通信機Ｂ1
、Ｂ2 の区別を表す小文字の添え字 1、2 を付けてい
る。以下同じ）、それらを一定の周期で切り替えて動作
させるコントロールスイッチＳＷ、その周期を規制し互
いの同期をとる同期発生器ＳＹＣＧＥＮ、スピーカーＳ
Ｐ、マイクロホンＭＩＣ、アンテナ結合器ＡＴを内蔵し
ている。ＡＮＴはアンテナである。同期発生器ＳＹＣＧ
ＥＮの働きによって、両無線通信機の送受信動作は互い
に時間的に逆になるように周期的に制御されている。そ
して送信側では、変調信号を時分割し且つ通話時間を圧
縮したものでキャリアを変調して断続した電波を送出
し、受信側では、その電波を受信・検波して得た信号を
時間伸長し、送出側の時分割に同期して繋ぎ合わせても
との信号に復調する同時送受話無線通信を行なってい
る。その同期の取り方は、交信の一方の無線通信機が
「親局」即ち主動側となって送信時の変調信号の時分割
の時間的割振りを決定し、交信の他方の無線通信機が
「子局」即ち受動側となってこれに同期するようにして
いる。

【００２２】図４は、２つの狭帯域音声無線通信機Ｂ１
とＢ２の間で行なわれる交信のタイムチャートである。
ＶＭは送信音声信号、ＳＷＴはコントロールスイッチＳ
Ｗによる送受の切り替え状況、ＶＳＰは受信音声信号で
ある。ＳＷＴの動作は、音声信号の断続の周期Ｔ0 の半
分になっているだけである。無線通信機Ｂ１から無線通
信機Ｂ２への送受信音声信号は実線で、Ｂ２からＢ１へ
の送受信音声信号は点線で示した。

【００２３】この図４の交信では、送信側では、マイク
ロホンＭＩＣから入った送信音声信号ＶＭに等時間間隔
の「時分割」（）処理（括弧内のは点線の場合で
ある。以下同じ）、と１／２の「時間圧縮」（）処
理が加えられ、圧縮音声の断続的信号となってこれがキ
ャリアを変調し、断続的電波として送信され、一方、受
信側ではそうした電波を受信・検波して得た圧縮音声の
断続的信号（）に２倍の「時間伸長」が施され、つ
なぎ合わされて（）の信号即ち連続的音声信号に復
調されてスピーカーＳＰに出力される。この操作によっ
て、受信者の耳には、連続的な品質のよい音声が届けら
れることになる。

【００２４】上記の同時送受話無線通信機は次の問題を
抱えている。一つは、送信電波の占有周波数帯域幅に制
限値が設けられている場合には、音声の圧縮によって送
信電波の占有帯域幅が広くなり、その制限値を超過して
他に妨害をあたえるという問題である。もう一つの問題
は、同期の問題である。受信側で各分割音声を伸長しそ
れを繋げる場合に、同期がはずれて繋げた分割音声に隙
間を生じる時は、破裂音のような激しい雑音が混入して
通話が殆んど不可能になることがある。同期は常にとれ
ていなくてはならない。この同期は、フェージングによ
って容易に同期外れを生ずるような、脆弱なものであっ
てはならない。

【００２５】また更に問題となるのは、多数の局の中に
親子局を生じて、前記した一つの周波数で互いに通話し
合うの（が通常）であるから、親局（話しかけ局）が的
確に子局（話しかけたい局）を選択できるような工夫が
なされていなければならない。それができないと、１親
局対複数子局の通話となって混乱を生ずる。他の問題は
この音声処理、即ち「時分割」「時間圧縮」「時間伸
長」と「連結」の処理の際に生ずる時間遅れの問題であ
る。この時間遅れは、通話を恰も衛星回線を通して行な
っているかのようなもどかしいものにする。以下に述べ
るのは、それを解決する同時送受話無線通信方法及び装
置である。

【００２６】これらの音声の処理、即ち「時分割」「時
間圧縮」「時間伸長」などの処理では次の問題を生ず
る。即ちそれは、音声信号が１／２の時間に圧縮される
ために、その最大変調周波数（ここでは一応３ｋＨzと
する）が２倍となって周波数帯域幅が広がり、電波を発
射するとき、法規上の制限値を超過して使用不可能にな
ることである。この現象は圧縮（伸長）率が２以上では
更に激しくなる。この問題解決のために、ローパスフィ
ルタＬＰＦＱ（以下、帯域制限フィルタ）を使って変調
周波数の上限を１／２にし、実効的な最大変調周波数を
制限（例えば、１．５ｋＨzに制限）する。図５にその
構成を示した。図５ではマイクロホンＭＩＣの後の音声
ＶＭに、この帯域制限フィルタＬＰＦＱを置いて最大周
波数を制限した音声ＶＭＱを得ている。音声の場合は、
変調周波数の１／２以上の周波数部分をフィルタでカッ
トしても通話に殆んど支障のないことが分かっている。

【００２７】なお、音声ＶＭＱは折返雑音除去ローパス
フィルタＡＡＬＰＦによって通過帯域を〜３ｋＨZに制
限（音声の帯域制限ではなく、サンプリングノイズを音
声に入り込ませないように設けられたもの）され、Ａ／
ＤコンバータＡＤＣでデジタル値に変換されて、通常の
速度（例えば、８ｋＨz ）で、ランダムアクセスメモリ
ＲＡＭの所定の番地に格納される。この処理が一定時間
行なわれた後、今度は先の通常の速度の２倍の速度（１
６ｋＨz ）でこれを読み出し、直ちにそれをＤ／Ａコン
バータＤＡＣでアナログ値に変換して行く。上記の格納
が終った時点から開始して、上記と同じ格納と読み出し
をランダムアクセスメモリＲＡＭの別の所定の番地を使
って行ない、この両処理を繰り返し行なって帯域制限フ
ィルタＢＬＬＰＦを経由してＶＳＳが出力されることに
なる。マイクロコンピュータを内蔵する音声ピッチコン
トローラＣＴＲが上記の動作を制御する。従って、この
ＣＴＲが図３のＳＷとＳＹＣＧＥＮの両者を兼ねた働き
をする。即ち、２つのコンバータＡＤＣ、ＤＡＣにそれ
ぞれのスタート信号を送り、ランダムアクセスメモリＲ
ＡＭに対しては、前記の所定の各番地を指定する作業、
速度を変化させての格納・読み出しの作業を行なう。

【００２８】送受信の切り替え周波数Ｆ0 は１Ｈz〜１
０Ｈzで運用上支障を来さない値を採用する。同時送受
話無線通信機でこのＦ0を１Ｈz〜１０Ｈzの範囲内に置
くことは、了解度と秘話性の両者を合わせ持つ音声を得
んとする場合に、必須の条件となることが判明した。
後述の様々な工夫を施すと否とに係わらず、この周波数
範囲を外れると、了解度には大きい変化を生じないが、
人間感覚的に秘話性は低下する。一般に、音声は１秒当
たり数個の音節からなっているので、音声を１Ｈz〜１
０Ｈz程度の周波数で１／２の時間圧縮を行なうと、圧
縮処理によって生じた空白時間と音節の時間分とが同程
度となり、音節が脱落したような錯覚が生じ、会話の把
握が困難となる。また、１／２の時間圧縮により音声ピ
ッチ（周波数）が２倍になるため、聞き取りにくくいっ
そうその効果が増す。従って前述の通信機の構成で、送
受の切り替え周波数Ｆ0 を大略１Ｈz〜１０Ｈzの範囲に
置いて、送信の半サイクル時間圧縮音声を乗せた電波で
は、第３者がこれを傍受しても会話の内容を聞き取るこ
とは殆んどの場合不可能となる。

【００２９】理解を助けるために、秘話を視覚的に表現
して図６のａ，ｂ，ｃ，ｄで説明すると、ａは音節を連
続したもの、ｂはａを１Ｈｚよりも遥かに低い周波数
（１秒よりも長い周期）で時間圧縮したものである。音
節が数個つながるため、会話の内容がかなりの程度判
り、秘話性を得ることが困難である。ｃは時間圧縮の周
波数を１Ｈz〜１０Ｈz程度にして繰り返したもので、音
節が互いに離れて、歯抜けのような音声になり、会話の
内容を理解することが困難になり、秘話性が確保され
る。ｄは時間圧縮の周波数を１０Ｈzよりもかなり高い
周波数にして繰り返したもので、音節は細かく分断され
るものの、時間的には殆んど離れず連続するため、会話
の内容を高い確率で理解することができる。図６のａ，
ｂ，ｃ，ｄは視覚的に説明したものであるが、聴覚的に
もこの通りになることが実験で確認された。

【００３０】移動通信においては常にフェージングの問
題がある。本方式はこの改善に大きく寄与する。一般に
移動通信では電波が建造物等により反射されるため、殆
んどの場合、直接相手側に届く直接波と反射波が互いに
干渉した定在波を含む電波を利用して通信することにな
る。干渉は概ね電波の波長の１／２毎に発生して合成波
の電界強度は時にはかなり大きく変動し、電界強度が受
信機の能力の限界を越えて低下すると雑音が発生してフ
ェージング現象を起こす。移動速度ｖ（ｍ／ｓｅｃ）の
移動局の受信機に発生するフェージング雑音の発生頻度
Ｆf （Ｈｚ）は、その局が１秒間走る間に何回、半波長
（即ちλ／２、λは波長で単位はｍ）を通過するかで決
まり、Ｆf ＝ｖ／（λ／２）で与えられ、例えば電波の
周波数ｆが８００ＭＨｚ、移動速度が２０ｋｍ／ｈのと
き、Ｆf はほぼ３０Ｈｚである。フェージング雑音の発
生頻度Ｆf は、電波の周波数、移動速度の両方に正比例
して大きくなる訳で、当然のことながらＦf が大になる
ほど通話の妨害が多く不快感も増す。図７のａ，ｂ，
ｃ，ｄはフェージング雑音の内容を説明する図で、横軸
は時間、ａは電界強度の変化を示し一点鎖線は受信限界
レベル、ｂは受信・送信の切り替え、ｃは受信検波信号
に現れるフェージング雑音、ｄはそれを伸長して繋ぎ合
わせた復調信号に現れる雑音である。復調信号では雑音
の発生間隔が広がり、頻度は低下して改善が自動的にな
されていることが分かる。この効果によりサービスエリ
アの拡大が達成される。

【００３１】図７で明かなように、Ｆf に対して送信・
受信の切り替え周波数Ｆ0 をどうすべきかには適値があ
り、実用上、Ｆ0 を、ｖ＝２０ｋｍ／ｈの時のＦf より
も小さい値に設定することが雑音対策として優れること
を見いだした。この条件を数式であらわすと、Ｆf は電
波の周波数に比例するので、周波数ｆＭＨｚのとき、Ｆ
0＜３０・ｆ／８００ である。

【００３２】次に同期のとり方等々について説明を行な
う。ここでは図８に親・子局の当面の説明に必要な部分
だけを抽出して示す新しい装置を用いて、図９のタイミ
ングチャートに示す改良された同時送受話無線通信方法
を採用する。なお、親・子局のそれぞれは同等機能の内
部装置を有し、その装置の構成はブロック図、図１０に
示されている通りである。図１０では、下記にこれから
説明する全ての信号処理を秩序正しく運行させるため
の、マイクロプロセッサーを内蔵する制御器ＣＴＲと、
アンテナ結合器ＡＴ等が図８に書き加えられた形になっ
ている。例によって、装置の親・子を区別する添え字
１、２は省略されている。

【００３３】さて、図９、図８を用いて同時送受信の順
序を説明すると、先ず、親局の送信部は、同期トーン信
号ＴＷＱを作る同期発生部ＴＤＧ１と、マイクロホンＭ
ＩＣ１で得た音声ＶＷ１を帯域制限フィルタＬＰＦＱに
通し高域部を制限した音声ＶＭＱ１から断続圧縮音声Ｖ
ＳＳ１を作る音声処理部ＴＯＳ１と、両者から送られた
信号を加算して変調部ＭＯＤＱ１に送る加算器ＭＵ１を
新しく具え、一方、子局の受信部は、親局のアンテナＡ
ＮＴ１から送られた電波をアンテナＡＮＴ２で受信し、
検出部ＤＥＭＯＤ２で検波された信号のうちの、同期ト
ーン信号ＴＷＱを処理する同期処理部ＲＤＳ２と、音声
信号ＶＳＳ２を処理する音声処理部ＲＯＳ２と、両者へ
それらの信号をタイミングよく切り替えて送出するスイ
ッチ回路ＳＷＱとを新しく具えている。

【００３４】それらの装置により、親局では音声処理部
ＴＯＳ１によって、図９のタイミングチャートの欄の
原送信音声ＶＭＱ１はＴQ3（例えば395 ｍｓｅｃ）間隔
に分断され、更にその各々が１／２.５に圧縮されて断
続圧縮音声信号ＶＳＳ１となる。そして、同期発生部Ｔ
ＤＧ１から送られて来た同期トーン信号ＴＷＱと加算器
ＭＵ１で一緒にされて、欄の変調信号を形成し、これ
が変調部ＭＯＤＱ１を経て送信高周波部ＴＱ１におくら
れ断続する電波としてアンテナＡＮＴ１から送出され
る。尚、親局の、送信部の送信区間ＴＳＱ１（欄のＴ
Q2、例えば 210ｍｓｅｃ）と、受信部の受信区間ＲＳＱ
１（欄のＴQ1、例えば 185 ｍｓｅｃ）の合計が先述
の分断区間（ＴQ3、395 ｍｓｅｃ）であり、後述のよう
にして親・子局間の同期がとられるため、子局ではその
それぞれが受信区間（欄のＴQ2）、送信区間（欄の
ＴQ1）となる。同期トーン信号期間Ｔa（例えば、25 ｍ
ｓｅｃ）と受信区間ＴQ1の間には時間間隙Ｔb（5 ｍｓ
ｅｃ）が置かれるのが通常である。

【００３５】子局では、前記の電波を受信し受信高周波
部ＲＱ２を経て検出部ＤＥＭＯＤ２で検波されると、先
の欄のＴＷＱ＋ＶＳＳ１の信号が取り出され、先ずス
イッチＳＷＱの切り替えによって同期トーン信号ＴＷＱ
が同期処理部ＲＤＳ２に送られて、子局の時分割パター
ンの位相を親局のそれに合致させるために使用するタイ
ミングポイントＣＵＱ２が取り出され、これを用いて自
局の発生する同期信号をそれに同期させる。更にそれと
ともに、音声処理部ＲＯＳ２にも制御信号が送られて、
断続圧縮音声信号ＶＳＳ１の各分断区間は２.５倍に伸
長され、それらを繋ぎ合わせて、欄の音声信号ＶＳ２
に復調され、疑似高域成分ＶＨＱが加えられて自然に近
い音声ＶＳＸ２となりスピーカＳＰ２に出力されるもの
である。詳細な図示は省略するが上記に呼応して、子局
のマイクロホンから入った音声信号も親局同様に、分割
された上で１／２.５に圧縮されて欄の断続圧縮音声
信号ＶＳＳ２となり、（一般に、子局→親局の圧縮率従
って伸長率は、必ずしも親局→子局の場合のそれに合わ
せる必要はない。即ち図９の欄の時間ＴS1と、欄の
時間ＴS2を等しくすることは必須の条件ではない。両者
を違える場合に必要となる切り替え動作は、制御器ＣＴ
Ｒが親、子を判別して行なうことになる）、子局の電波
に乗って欄の子局の送信区間ＴＳＱ２に送出され、親
局では、その受信区間即ち欄のＲＳＱ１にそれが受信
され、(10)欄の音声信号ＶＳ１に復調（検波・伸長・繋
ぎ合わせ）されてスピーカに出力される。この場合、子
局の送る電波には先のＴＷＱのようなトーン信号は不要
であるため含まれていはいない。従って図１０の装置が
子局として用いられる場合は、その同期発生部ＴＤＧは
同期トーン信号を発生しない。この動作の切り替えも、
制御器ＣＴＲが親、子の判別をして行なうことになる。

【００３６】さて、同期をとるためにトーン信号を送る
こと自体は従来から盛んに行なわれていることである
が、従来の同期のためのトーン信号は、通常、デジタル
回路で発生された図１１のａのような矩形波をもとにし
て作られる同図のｂのような単一正弦波ＤＴ１であり、
そのためにタイミングポイントの抽出には兎角の不安定
さが付きまとっていた。その理由は、この正弦波信号Ｄ
Ｔ１が受信側で復調されるときには、信号が濾波器その
他の様々な復調用回路を通過するために、得られる信号
はどうしても同図のｃのように、はじめと終わりに過渡
的な「だれ」１３Ｑ、１４Ｑを伴うものとなっている。
この「だれ」が存在するために、タイミングポイントを
このｃのどの位置に選定・含有させておけば、それを誤
ることなく受信側に抽出させることが出来るか、それが
難しい問題になるのである。同時送受話無線通信機の場
合は特に、厳密な同期を必要とし、実験によってその選
定・抽出が至難の技となることが分かった。

【００３７】この問題の解決のために、図１２のよう
に、連続する周波数の異なる二つ（一般には複数）のト
ーン信号ＤＴ１、ＤＴ２の繋ぎ目位置（一般には所定番
目の繋ぎ目位置）ｃｃ、若しくは理想的にはそれから所
定値（図のｃの場合は７２０度の位相角）だけ位相のず
れた位置をタイミングポイントＣＵＱ２として選定する
ことにした。この方法によると、少なくとも繋ぎ目のｃ
ｃ位置には１３Ｑ、１４Ｑにみられるような振幅の「だ
れ」を生じないため、受信側で極めて的確にタイミング
ポイントＣＵＱ２を抽出することが出来る。図９の欄
のタイミングポイントＣＵＱ２はこのようにして選定さ
れ含有され抽出されたものである。図９で欄の親局の
送信音声の分割の区切り目と送信区間ＴＳＱ１の立ち上
がり又はたち下がり位置は一致していない。この両者の
時間間隔を規制しているのは図１０に示した制御器ＣＴ
Ｒである。また欄の同期トーン信号ＴＷＱと断続圧縮
音声信号ＶＳＳ１の時間的位置、それら相互の間隔等々
を、前記した分割の区切り目に対して規制し、親・子局
の電波の送信・受信を制御ているのも制御器ＣＴＲであ
る。

【００３８】更にまた、子局が抽出して得たタイミング
ポイントＣＵＱ２を用いて自局の同期信号を親局に合わ
せる操作も制御器ＣＴＲが行なう。制御器ＣＴＲからの
びている点線はその制御のための各種情報、制御信号の
やりとりを表示している。なお上記はアナログ、デジタ
ル何れの方式の同時送受話無線通信機にも、これを便利
に適用出来ることが明かであり説明を要しない。

【００３９】既に図５と図９に可成りの部分が現されて
いるので、両図と図１３を用いてここに開示されている
次の新しい技術の説明を行なう。通話に遅延のない、即
ちまどろかしさのない同時送受話無線通信のためにはこ
れから述べる対策がどうしても必要となる。図９欄の
分断された音声ＶＭＱ１の各区間はそれぞれ図５のよう
に、制御器ＣＴＲに制御されて、先ずＡ／Ｄ変換器ＡＤ
Ｃでデジタル化された後ランダムアクセスメモリＲＡＭ
に入力され記憶されて行くが、その入力が殆んどＴＱ２
／ＴＱ３間（一般には半分以上）行なわれた時点から、
入力時のＴＱ３／ＴＱ１倍の速度で、Ｄ／Ａ変換器ＤＡ
Ｃに向けてその記憶内容が読み出されて行き、分割の区
間の終わりの直後に、その読みだしが終了する。こうし
て得られたものが欄の断続圧縮音声信号ＶＳＳ１であ
る。

【００４０】親局からの電波を受信した子局が、検波し
て取り出したその断続圧縮音声信号ＶＳＳは、図１３に
示すように（先の図５の場合と同様に）ＡＡＬＰＦ、Ａ
／Ｄ変換器ＡＤＣを経由してランダムアクセスメモリＲ
ＡＭに入力され記憶されて行くが、その入力の開始の直
後から、Ｄ／Ａ変換器ＤＡＣへ向けて、ＴＱ１／ＴＱ３
の速度で読みだしが始まり、その読みだしは、断続圧縮
音声信号ＶＳＳの次の区分の読みだし開始の直前に終了
する。このようにしてＶＳ即ち欄の復調信号ＶＳ２を
得る。

【００４１】図９では欄の音声が欄にほぼ０.５区
画分の遅れだけで届いている。ここで開示された信号の
伝達の遅れの改善方法も、変調が音声等のアナログ信号
の場合だけでなく、デジタル信号の場合にもそのまま使
用できる。上記の装置で送信電波の占有周波数帯域幅に
制限が設けられている場合にも十分使用できるような、
通話に遅延のまどろかしさのない、音声の明瞭度・了解
度の極めて高い同時送受話無線通信機が得られる。

【００４２】以上「同時送受話無線通信」の方法と装置
を詳しく記述したが、この同時送受話無線通信用の装置
が、そのまま本発明の無線中継装置に流用でき、極めて
有効に活用できる。繰り返し動作の同期をとるため（共
通の）タイミング信号を付加すること、送信電波の周波
数帯域の広がりを防ぐために音声の高域成分を切り捨て
て断続する圧縮音声信号に変換した後それを変調信号に
用いて断続する電波を送出すること、の両者も本発明の
装置にそのまま使用される。

【００４３】但し本発明の場合は、装置が無線中継装置
であるために、上記の親局と子局の動作の上に（中に、
というのが正しい）連絡制御部ＣＫＣによる中継動作が
加えられる。即ち、図１に示すように、一方の無線通信
領域（例えば）ＭＭの移動局ＭＫから、周波数ｆc1の断
続する電波（Ｔ）で送られてきた音声は、中継器ＣＫ1
の受信部ＣＲ1で受信されて復調された後、連絡制御部
ＣＫＣによって他方の中継器ＣＫ2の送信部ＣＴ2に渡さ
れ、ここで圧縮等の加工がされて変調に用いられ、周波
数ｆc2の断続する電波（Ｔ）にのせて無線通信領域Ｍ
Ｍ'の移動局Ｍ'Ｋに向かって送られるのである。中継動
作が加わりはするが「同時送受話無線通信」の機能は中
継の前後を通じて保存されており、極めて有能である。
先述した「複数のトーン信号」を用いてその順列又は組
み合わせで選択呼出を行なう場合には、その選択呼出の
範囲は、中継されるＭＭ、ＭＭ'の両領域にわたった広
範囲のものとなる。

【００４４】さて上記は、１方の中継器（例えば）ＣＫ
1の受信部ＣＲ1が電波を受信して音声を復調し、それを
連絡制御部ＣＫＣが他方の中継器ＣＫ2の送信部ＣＴ2に
伝え、送信部ＣＴ2がこれを圧縮音声信号にし更に断続
する電波に変えて送信するものであったが、これでは装
置が複雑になるだけでなく、中継に時間おくれを生じ、
おくれが大きいと会話に違和感を伴うという問題が生ま
れる。

【００４５】この問題は、次のようにすることで解決さ
れる。即ち１方の中継器（例えば）ＣＫ1の受信部ＣＲ1
が周波数ｆc1の電波を受信しこれを検波して断続する圧
縮音声信号に変換すると、その信号を（復調することな
く）直ちに連絡制御部ＣＫＣが他方の中継器ＣＫ2の送
信部ＣＴ2に伝え、送信部ＣＴ2はこれで（圧縮音声信号
を作る操作は不要となる）搬送波を変調して、周波数ｆ
c2の断続する電波を送信するものである。装置は簡略化
され中継の速度も迅速となる。

【００４６】上記の簡略化と中継速度の改善は、次のよ
うにすると一層進む。即ち１方の中継器（例えば）ＣＫ
1の受信部ＣＲ1が周波数ｆc1の電波を受信しこれを中間
周波数に変換すると、連絡制御部ＣＫＣが直ちにその中
間周波数を他方の中継器ＣＫ2の送信部ＣＴ2に伝え、送
信部ＣＴ2はこれを直ぐに周波数ｆc2の断続する電波に
変えて送信するものである。装置は極度に簡略化され、
中継の速度も更に迅速になる。

【００４７】

【発明の効果】この発明の装置によれば頭記した従来の
問題はすべて解決される。即ち、設置する地形の選定に
苦労がなく、十分な送信出力で良質の通信を中継するこ
とができ、しかも明瞭な同時会話を得る無線中継装置が
提供される。干渉妨害の問題を生ずることはない。周波
数利用の効率は向上し、無線通信業界に計り知れない貢
献をもたらすものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の無線中継装置の実施例のブロック図で
ある。

【図２】従来の無線中継装置のブロック図である。

【図３】同時送受話無線通信機の構成を示すブロック図
である。

【図４】その交信のタイムチャートである。

【図５】送信側の音声処理部のブロック図である。

【図６】理解を助けるために、秘話を視覚的に表現して
説明する図である。

【図７】フェージング雑音の内容を説明する図である。

【図８】親・子局の同時送受話無線通信の説明に必要な
部分だけを抽出して示す図である。

【図９】同時送受話無線通信方法のタイミングチャート
である。

【図１０】親・子局の装置の構成のブロック図である。

【図１１】トーン信号の図である。

【図１２】改良されたトーン信号の図である。

【図１３】受信側の音声処理部のブロック図である。

【図１４】従来の無線通信システムの別の例のブロック
図である。

【符号の説明】

ＭＫ、Ｍ'Ｋ 多数の移動局及び基地局 ＭＭ、ＭＭ' 無線通信領域 ＭＯＵＮＴ 山 ＣＫ 無線中継装置 ＣＫ1、ＣＫ2 中継器 ＣＴ1、ＣＴ2 送信部 ＣＲ1、ＣＲ2 受信部 ＣＫＣ 連絡制御部 ｆc2、ｆc1 電波の周波数

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 それぞれは同じ周波数の電波を使う送信
   部と受信部を具える中継器であるが、互いは異なる周波
   数の電波で送受信する中継器２台と、該２台の中継器を
   連絡し制御する連絡制御部とを備える無線中継装置であ
   って、それぞれの受信部は、通信の相手である移動局又
   は基地局から音声信号を一旦１／２以下に時間圧縮して
   これを断続する圧縮音声信号に変換した後それを変調信
   号に用いて送出されてくる断続する電波を受信し、該連
   絡制御部は、その受信内容を他方の中継器の送信部に送
   り、それぞれの送信部は、送られてきた受信内容を断続
   する電波にのせて送出したことを特徴とする無線中継装
   置。
2. 【請求項２】 該それぞれの受信部は、通信の相手であ
   る移動局又は基地局から送出されてくる前記断続する電
   波を受信し検波して得た断続圧縮音声信号に時間伸張を
   施してこれを連続する音声信号に復調し、該連絡制御部
   は、その復調された該音声信号を他方の中継器の送信部
   に送り、該それぞれの送信部は、送られてきた該音声信
   号を一旦１／２以下に時間圧縮してこれを断続する圧縮
   音声信号に変換した後それを変調信号に用いて断続する
   電波を送出してなる請求項１記載の無線中継装置。
3. 【請求項３】 該それぞれの受信部は、通信の相手であ
   る移動局又は基地局から送出されてくる前記断続する電
   波を受信し検波して得た断続圧縮音声信号を該連絡制御
   部に伝え、該連絡制御部は、それを他方の中継器の送信
   部に送り、該それぞれの送信部は、これを変調信号に用
   いて断続する電波を送出してなる請求項１記載の無線中
   継装置。
4. 【請求項４】 該それぞれの受信部は、通信の相手であ
   る移動局又は基地局から送出されてくる前記断続する電
   波を受信して中間周波数に変換し、該連絡制御部は、該
   中間周波数を他方の中継器の送信部に送り、該それぞれ
   の送信部は、送られてきた該中間周波数を断続する電波
   に変えて送出してなる請求項１記載の無線中継装置。
5. 【請求項５】 該それぞれの送信部は、電波の周波数帯
   域の広がりを防ぐために、音声の高域成分を切り捨てた
   後これを断続する圧縮音声信号に変換し、それを変調信
   号に用いて電波を送出してなる請求項１、２、３又は４
   記載の無線中継装置。