JPH08317469A - コードレス構内電話システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】既設の内線電話機を本発明の端末機に置き換え
ることにより、工事を不要とし、かつ既存交換機との共
存も可能にする。 【構成】ＰＡＢＸ１は外線網の公衆網，ＮＣＣ網，専用
網等に接続され、内線網の構内電話回線５を通してＥＸ
Ｔ２１，２２，…，２ｎに接続され、またＦＡＸ６およ
びＴＰＨ７に接続され、内線網と外線網との間の相互接
続および内線網とその端末装置との間の接続を行う。各
ＥＸＴ２１，２２，…，２ｎはそれぞれＭＥＱ３１，３
２，…，３ｎとＨＳ４１，４２，…，４ｎとから構成さ
れ、各ＭＥＱ３１，３２，…，３ｎはＰＡＢＸ１と構内
電話回線５で接続され、各ＨＳ４１，４２，…，４ｎは
各ＭＥＱ３１，３２，…，３ｎとはスペクトラム拡散変
調方式による双方向通信の無線で接続されている。スペ
クトラム拡散通信に使用する符号はそれぞれＭＥＱとＨ
Ｓとを対にして外部設定スイッチによって変更する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はコードレス構内電話シス
テムに関し、特にオフィス内に設置する構内電話機にお
いてカールコードを排除するとともに、一般のコード付
き構内電話機との共存を可能にしたコードレス構内電話
システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】コードレス電話機の本来の目的は、カー
ルコードレスの送受器（ハンドセット）を通話しながら
自由に持ち運べることにある。

【０００３】これを構内電話網で行おうとすると、電波
法上の制約から構内電話に割り当てられた周波数を使用
するか、または微弱電波を使用するかのいずれかしかな
かった。

【０００４】したがって、従来のオフィスコードレス電
話システムとしては、既存の構内交換機の他に新たなシ
ステムを導入する必要があり、既存交換機で対応するこ
とができるシステムか、または新たに回線を割り当てて
既存交換機の下にオフィスコードレス用交換機を設置す
るシステム等が採られていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この従来のシステムで
は、既存交換機の回線割当工事が必要になるという問題
点があった。

【０００６】また、構内電話に割り当てられた周波数を
使用するので、通信に使用する周波数を管理するための
制御局および基地局の設置工事が必要である。さらに、
既存の構内電話機が設置されているオフィスへの導入時
には、新たな交換機の設定や増設が必要になるという問
題点があった。

【０００７】さらにまた、従来のシステムでは、ＦＭ，
ＡＭ，ＰＭ，ＦＳＫ，ＭＳＫ，ＰＳＫ等通常の変調方式
を採用すると通信距離は精精１０ｍぐらいしかかせげな
いので、微弱無線機は実用に供し得ないという問題点が
あった。

【０００８】本発明の目的は、既設の内線電話機を本発
明の構内電話端末機に置き換えるだけで特別の工事を行
う必要がなく、かつ既存交換機との共存も可能なコード
レス構内電話システムを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、親機と
子機とから構成される構内電話機を構内交換機に接続し
たコードレス構内電話システムであって、前記親機と子
機との間で符号分割多重方式の通信を行うことを特徴と
するコードレス構内電話システムが得られる。

【００１０】また、前記親機と前記子機との間の前記符
号分割多重方式の通信はＧＯＬＤ符号を使用したスペク
トラム拡散変調方式の電波により行うことを特徴とする
コードレス構内電話システムが得られる。

【００１１】さらに、前記親機としての本体部と前記子
機としての送受器とはそれぞれ前記ＧＯＬＤ符号のパタ
ーンを変更設定するための外部設定スイッチを備えるこ
とを特徴とするコードレス構内電話システムが得られ
る。

【００１２】

【作用】本発明では周波数分割による通信方式ではなく
スペクトラム拡散通信方式を採用しているので、微弱電
波でも妨害電波の無いときは５０ｍ程度の通信距離をか
せぐことができ、最悪条件でも３０ｍ程度の通信距離を
かせぐことができる。

【００１３】通話距離が通常の変調方式よりものびる利
点は、変調過程における帯域操作によりもたらされ、電
波法で規定されている測定帯域よりも広い帯域に情報を
拡散することによって全体の送信出力を従来の方式のも
のよりも上げることが可能なことである。

【００１４】また、その事実は最近各メーカから発表さ
れているスペクトラム拡散通信を使用したＳＳモデム装
置においても実証されている。

【００１５】なお、スペクトラム拡散通信方式の参考文
献としては、Ｒ．Ｃ．ＤＩＸＯＮ著、“スペクトラム拡
散通信方式”１９７６年、ジャテック出版を挙げること
ができる。

【００１６】次に、スペクトラム拡散通信方式を採用す
ることにより、このコードレス構内電話システムが実現
されることについて説明する。なお、次の説明の中にあ
る手法は一例に過ぎず、この手法に限定されるものでは
ない。

【００１７】本発明で特に問題となる要素には、妨害
波に対する通信耐性、音声ディジタル化の方法とその
データ伝送速度、分割多重のために使用する符号など
がある。

【００１８】その他のスペクトラム拡散通信方式に関す
る要素（同期，追跡，ベースバンド変調，復調，相関の
各方法）は、このコードレス構内電話システムが可能で
あるか否かの判断における重要な要素ではないので説明
を省略する。

【００１９】Ｃ．Ｅ．Ｓｈａｎｎｏｎによってチャネル
容量に関する法則が与えられたことがスペクトラム拡散
技術となっている。

【００２０】すなわち、Ｃ＝Ｗｌｏｇ₂ （１＋Ｓ／
Ｎ）、ただしＣ＝通信容量（ｂｐｓ），Ｗ＝帯域幅（Ｈ
ｚ），Ｓ＝信号電力（ワット），Ｎ＝雑音電力（ワッ
ト）ここで、対数の底を変換すると次式が得られる。

【００２１】Ｃ／Ｗ＝１．４４ｌｎ（１＋Ｓ／Ｎ） この式においてＳ／Ｎ比が小さいとし、対数を級数に展
開することにより次式が得られる。

【００２２】Ｃ／Ｗ＝１．４４（Ｓ／Ｎ）、したがって
Ｎ／Ｓ＝１．４４（Ｗ／Ｃ）≒Ｗ／Ｃ、あるいはＷ≒Ｎ
Ｃ／Ｓとなる。

【００２３】これは、Ｓ／Ｎがどんなに悪くとも、情報
伝送に使用する帯域幅を増加させれば低い誤り率が得ら
れることを示している。

【００２４】次に、このコードレス構内電話システムを
例にとって説明する。

【００２５】端末の構内電話機は本体部と送受器とで構
成されるものとし、通信に使用する周波数は本体部から
送受器への方向で１波、また送受器から本体部への方向
で１波の計２波を使用するものとする。

【００２６】自局端末の本体部における消費電力は端末
の総数によって変化し、オフィスにおける雑音電力モデ
ルの一例の図である図３に示すように、１フロアに１０
０個の端末を配置したと仮定したときの最悪値は、隣り
合わせた端末と自局送受器からの電界強度が自局本体部
において同等とするならば、自局送受器からの信号電力
のほぼ１６倍に相当する。

【００２７】ただし、図３はすべての端末が同時に通話
をしている状態であり、１０回線程度を有する通常のオ
フィス内では、最悪でも１０倍程度としておけば問題は
生じない。

【００２８】なお、図３において各点の分数は自局送受
器の位置（●で示す）における１個の自局本体部（◆で
示す）からの電力に対する９９個の他局本体部（×で示
す）からの電力比であり、９９個の×印の値を合計する
と約１６となる。

【００２９】また、これは１フロアにある１００端末を
均等に配置し、その状態における値であり、３０ｍ程度
の通信距離を確保することを前提とした実際の使用環境
を考えると、自局送受器と隣り合わせた端末との距離は
３０倍程度の差が出ることがある。

【００３０】自由空間における伝搬損失は距離に比例
し、距離が２倍になれば電力は２分の１になるというこ
とは周知のとおりである。したがって自局送受器からの
信号電力と雑音電力の差は１０×３０＝３００倍程度と
なる。上記は、本体部および送受器の双方に対して言え
ることである。

【００３１】スペクトラム拡散通信方式においては、一
連の帯域幅の変換操作により処理利得が得られる。

【００３２】なお、帯域を復元する過程は、受信された
スペクトラム拡散信号と基準信号との間で相関をとるこ
とにより達成される。２つの信号が整合する場合は希望
波は拡散前の帯域に戻される。それに対して整合しない
入力は、入力帯域幅以上の帯域に拡散される。この復調
過程の後でフィルタにより復調された希望波の狭帯域信
号以外は阻止する。したがって、希望波と混信波とが受
信されたとき、受信機は希望波を強調し、その他の入力
による効果を抑圧することになる。

【００３３】スペクトラム拡散処理装置の処理利得は次
式で評価される。

【００３４】処理利得＝無線周波数帯域幅／情報速度
（ベースバンド情報） ただし、この処理利得はこれと同じ大きさの混信波が入
力されても処理装置が正常に動作するということを意味
するわけではない。

【００３５】システムがこのような悪条件下で動作する
能力を示すには、妨害余裕度という別の概念が必要であ
り、システムが有効に働くために必要な出力のＳ／Ｎ比
および内部損失を考慮にいれて、次のように定義され
る。

【００３６】妨害余裕度＝処理利得−（システム損失＋
動作に必要なＳ／Ｎ比） これは、システム設計上で、極めて重要な条件の１つで
ある。

【００３７】上記の希望波と雑音電力との比が３００倍
のときには、次の値が必要である。

【００３８】 妨害余裕度＝１０ｌｏｇ３００＝２４．８［ｄＢ］ システム損失を２ｄＢとし、システム動作に必要なＳ／
Ｎ比を６ｄＢとするならば、処理利得として（２４．８
＋２＋６＝）３２．８ｄＢが必要となる。

【００３９】次に、伝送速度について述べる。音声の符
号化は波形符号化，ハイブリッド符号化，分析合成符号
化など様様な方式で高能率化が実現されてきた。

【００４０】波形符号化はビットレート３２〜１６Ｋｂ
ｐｓにおいて、またハイブリッド符号化は１６〜８Ｋｂ
ｐｓにおいて良好な音質がそれぞれ得られる。

【００４１】音声の符号化方式については特に指定はな
く、どの方式にも端末の作り込み次第で実現は可能であ
る。

【００４２】ここでは、ハイブリッド符号化方式のうち
現在ディジタル自動車電話／携帯電話に使用されている
ＶＳＥＬＰ方式を参考に伝送速度は８Ｋｂｐｓとする。

【００４３】次に、符号分割について述べる。符号分割
方式は任意の場所に任意の端末機を配置することができ
るという特長を有しており、その特長を損なわないため
にも端末台数分の符号の種類が必要である。

【００４４】後述するように、上記仕様における符号長
は１０２３（１０段シフトレジスタ使用）となるが、複
数の帰還タップを設けた１０段ＰＮ符号発生器で生成で
きる最大限度は （φ（２¹⁰−１））／１０＝１０１７／１０＝１０１．７ ここで、φ（２¹⁰−１）はオイラー数であり、１０１個
の符号系列を発生できることになる。

【００４５】しかし、その中には周期の短いものや、帰
還タップの構成によっては発生器が停止するという現象
が発生する場合もある。そのような符号を使用するとき
には、複数の帰還タップの設定用マトリクス回路を設
け、多数の符号を発生させる必要があり、その中で不具
合のある帰還タップを設定できないようにする必要があ
る。

【００４６】仮に１０１種類の符号がすべてｍ系列であ
るとしても、それにより端末数も最大１０１台と限定さ
れ、また複数の帰還タップの設定用マトリクス回路はか
なり複雑なものになると予想される。

【００４７】そこで、ここでは２つのｍ系列符号発生器
に１対の帰還タップを設けることにより多数の符号系列
を生成することが可能なＧＯＬＤ符号を使用することに
する。

【００４８】ＧＯＬＤ符号は１対のｍ系列の２を法とす
る和により得られ、帰還タップは変更せずに片側のｍ系
列符号を位相シフトすることによって符号長（１０２
３）分の種類の符号を簡単に生成することができる。

【００４９】使用する２つのｍ系列は相互相関が粗なも
のを使用することとする。それにより生成されたＧＯＬ
Ｄ符号の最大相互相関値は、元の２つのｍ系列の相関値
の√２倍とされることから、使用するすべての符号につ
いて相互相関を調べる必要はなく、元の２つのｍ系列の
相互相関を調べれば良いこととなる。

【００５０】１．情報伝送速度＝８Ｋｂｐｓ ２．必要な無線周波数帯域幅≧８×１０³ ×１０
^{((10log300+2+6)/10)} ＝１５．１４２９≒１５．２ＭＨ
ｚ ３．必要な符号長≧（１５．２×１０⁶ ／（８×１
０³ ））／２＝９．５×１０² したがって使用する符号長は２ⁿ −１（ｎ：整数）であ
るから、ｎ≧ｌｏｇ９５０／ｌｏｇ２＝９．８９１より
ｎ＝１０、符号長＝２¹⁰−１＝１０２３（１０段シフト
レジスタ使用）となる。

【００５１】４．システムクロック＝８×１０³ ×１０
２３＝８．１８４ＭＨｚ ５．拡散帯域幅＝８．１８４×２＝１６．３６８ＭＨｚ ６．妨害余裕度＝１０ｌｏｇ（（１６．３６８×１０⁶
／（８×１０³ ））＝３３．１ｄＢ 上記の結果から仮仕様は、情報伝送速度（ベースバン
ド）は８Ｋｂｐｓ、システムクロックは８．１８４ＭＨ
ｚ、変調方式は直接拡散、拡散符号はＧＯＬＤ符号（Ｐ
Ｎ系列ｍ系列符号使用）、送信信号中心周波数は本体側
が３００ＭＨｚ，送受器側が２８０ＭＨｚ、拡散信号帯
域幅は１６．４ＭＨｚ この仮仕様の変復調部を本体部と送受器との間の相互通
信に使用すればシステム的に実現可能である。

【００５２】また、技術的にも上記の仮仕様は現在の集
積回路技術では何等問題なく実現可能である。

【００５３】

【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。

【００５４】図１は本発明の一実施例を示す符号分割多
重（ＣＤＭＡ）方式オフィスコードレス構内電話システ
ムのシステムブロック図、図２は図１における構内電話
機の一例のブロック図である。

【００５５】図１を参照すると、本実施例のコードレス
構内電話システムは構内交換機（ＰＡＢＸ）１と複数の
構内電話機（ＥＸＴ）２１，２２，…，２ｎとで構成さ
れている。

【００５６】ＰＡＢＸ１は外線網として公衆網，ＮＣＣ
網および専用網等に接続され、また内線網の構内電話回
線５を通してＥＸＴ２１，２２，…，２ｎに接続され、
さらにＦＡＸ端末装置（ＦＡＸ）６および一般電話機
（ＴＰＨ）７などに接続され、内線網と外線網との間の
相互接続および内線網とその端末装置との間の接続を行
う。

【００５７】そして、各ＥＸＴ２１，２２，…，２ｎは
それぞれ親機としての本体部（ＭＥＱ）３１，３２，
…，３ｎと子機としての送受器（ＨＳ）４１，４２，
…，４ｎとから構成され、各ＭＥＱ３１，３２，…，３
ｎはＰＡＢＸ１と構内電話回線５で接続され、また各Ｈ
Ｓ４１，４２，…，４ｎと各ＭＥＱ３１，３２，…，３
ｎとはスペクトラム拡散変調方式による双方向通信の無
線で接続されている。

【００５８】図２に示すように、各親機、例えばＭＥＱ
３１は構内電話回線５を捕捉する回線捕捉回路３０１
と、アナログ音声を中継する通話回路３０２と、アナロ
グデータ・ディジタルデータを変換するＡ／Ｄ変換回路
３０３と、送受信部３０４と、ＩＤを設定する外部設定
スイッチ３０５と、この外部設定スイッチ３０５により
設定されたＩＤに合致した疑似雑音（ＰＮ）符号系列Ｇ
ＯＬＤ符号を発生する符号発生回路３０６と、回線捕捉
回路３０１，通話回路３０２および送受信部３０４を制
御する制御回路３０７と、アンテナ３０８とを備えてい
る。

【００５９】また、各子機、例えばＨＳ４１は送受信部
４０１と、Ａ／Ｄ変換回路４０２と、スピーカ４０３
と、マイク４０４と、外部設定スイッチ４０５と、符号
発生回路４０６と、送受信部３０１と接続されたアンテ
ナ４０７とを備えている。

【００６０】続いて本実施例の動作について説明する。

【００６１】構内電話回線５からの音声は親機（ＭＥ
Ｑ）の回線捕捉回路３０１，通話回路３０２を通してＡ
／Ｄ変換回路３０３によりディジタル変換されて送受信
部３０４に送られ、送受信部３０４はこのディジタル音
声データにより回線周波数をＰＳＫ変調し、その後ＧＯ
ＬＤ符号により拡散し、増幅してアンテナ３０８から電
波を送信する。

【００６２】子機（ＨＳ）では、アンテナ４０７を通し
て電波を受信すると、送受信部４０１は自局へのデータ
に同期を合わせ、拡散された電波をＧＯＬＤ符号により
逆拡散し、ベースバンド復調した後、Ａ／Ｄ変換回路４
０２によりアナログ変換してスピーカ４０３で音声を出
力する。

【００６３】なお、マイク４０４から入力されたアナロ
グ音声はＡ／Ｄ変換回路４０２でディジタル変換され、
送受信部４０１はこのディジタル音声データにより回線
周波数をＰＳＫ変調し、その後ＧＯＬＤ符号により拡散
し、増幅してアンテナ４０７から電波を送信する。

【００６４】スペクトラム拡散通信に使用する符号はそ
れぞれ親機と子機とを対にして各外部設定スイッチ３０
５，４０５によって変更する。なお、符号分割多重用に
使用する符号はそれぞれ親機または子機におけるキー操
作によって設定または変更するようにしてもよい。

【００６５】１対の親機と子機、すなわち本体部と送受
器、例えばＭＥＱ３１とＨＳ４１とは同じＧＯＬＤ符号
を符号分割多重通信に使用し、他の対のＥＸＴ２２，
…，２ｎのＭＥＱ３２，…，３ｎとＨＳ４２，…，４ｎ
との符号とは違う配列を有している。また、ＭＥＱ３１
から送信される電波の中心周波数とＨＳ４１から送信さ
れる電波の中心周波数とは異なるものである。

【００６６】さらに、各ＥＸＴ２１，２２，…，２ｎに
必要な発着信機能はそれぞれのＭＥＱ３１，３２，…，
３ｎの通話回路３０２と制御回路３０７とが有してい
る。

【００６７】なお、本実施例では内線網に本体部と送受
器とで構成される構内電話機のみを接続しているが、他
の構成の構内電話機を接続してもよく、これら構成の異
なる構内電話機は共存可能である。

【００６８】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、親機と子
機とから構成される構内電話機を構内交換機に接続した
コードレス構内電話システムであって、親機と子機との
間で符号分割多重方式の通信を行うことにより、またそ
の実施態様としては、親機と子機との間の符号分割多重
方式の通信はＧＯＬＤ符号を使用したスペクトラム拡散
変調方式の電波により行うことにより、さらに親機とし
ての本体部と子機としての送受器とはそれぞれＧＯＬＤ
符号のパターンを変更設定するための外部設定スイッチ
を備えることにより、構内電話機端末を入れ換えるだけ
で、オフィスコードレス電話システムを導入することな
くコードレス構内電話システムを実現することができる
とともに、電波法における微弱電波の範囲で秘話性が高
く、良好な音質でコードレス構内電話システムを実現す
ることができるという効果を有する。

【００６９】また、構内交換機とのインタフェースを既
存の構内電話機と同じにすれば、電話端末の置き換えだ
けでオフィスコードレス電話システムを実現することが
できるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すＣＤＭＡ方式オフィス
コードレス構内電話システムのシステムブロック図であ
る。

【図２】図１における構内電話機の一例のブロック図で
ある。

【図３】オフィスにおける雑音電力モデルの一例を示す
図である。

【符号の説明】

１ 構内交換機（ＰＡＢＸ） ２１，２２，…，２ｎ 構内電話機（ＥＸＴ） ３１，３２，…，３ｎ 本体部（ＭＥＱ） ４１，４２，…，４ｎ 送受器（ＨＳ） ５ 構内電話回線 ３０１ 回線捕捉回路 ３０２ 通話回路 ３０３，４０２ Ａ／Ｄ変換回路 ３０４，４０１ 送受信部 ３０５，４０５ 外部設定スイッチ ３０６，４０６ 符号発生回路 ３０７ 制御回路 ３０８，４０７ アンテナ ４０３ スピーカ ４０４ マイク

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 親機と子機とから構成される構内電話機
   を構内交換機に接続したコードレス構内電話システムで
   あって、前記親機と子機との間で符号分割多重方式の通
   信を行うことを特徴とするコードレス構内電話システ
   ム。
2. 【請求項２】 前記親機と前記子機との間の前記符号分
   割多重方式の通信はＧＯＬＤ符号を使用したスペクトラ
   ム拡散変調方式の電波により行うことを特徴とする請求
   項１記載のコードレス構内電話システム。
3. 【請求項３】 前記親機としての本体部と前記子機とし
   ての送受器とはそれぞれ前記ＧＯＬＤ符号のパターンを
   変更設定するための外部設定スイッチを備えることを特
   徴とする請求項２記載のコードレス構内電話システム。