JP2015050727A - ワイヤレスマイクシステムおよび送信電力制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】親機が複数のマイク子機と同時に無線通信を行う場合に、他の無線通信システムへの電波干渉を極力抑えながら、全てのマイク子機との通信を維持すること。【解決手段】レベル測定部１０４ａは、親機１が各マイク子機から通話信号を受信する度に、通話信号のＲＳＳＩレベルを測定する。送信電力制御部１０２ａは、所定のタイミングで、各マイク子機のＲＳＳＩレベルの最小値を用いて送信電力値を決定し、マイク子機へ前記決定した送信電力値で制御信号を送信するように増幅部１０４ｂを制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、電波を利用して音声を伝送するワイヤレスマイクシステム、特に、親機と、この親機との間で確立された同期タイミングに基づいて、無線回線を通じて親機に音声信号を送信する複数のマイク子機とを備えるワイヤレスマイクシステムおよび送信電力制御方法に関するものである。

電波を利用して音声を伝送するワイヤレスマイクシステムは、マイク子機と親機（拡声器）とをケーブルで接続する必要がなく、使用環境への柔軟な対応が可能であることから、公共／企業施設や各種学校、店舗など、様々な現場で利用されている。このようなワイヤレスマイクシステムにおいて、マイクから親機へデジタル音声データを送信するように構成したものが知られている。このワイヤレスマイクシステムを含む複数の無線通信システムが同一エリア内に存在するようなケースでは、親機が常時最大の電力で電波を送信すると、親機とマイク子機が離れていても通信することができる反面、他の無線通信システムへの電波干渉が大きくなってしまうという課題があった。

そこで、親機の送信電力を可変制御する無線通信システムが開発されている。例えば、特許文献１には、通信開始時に無線通信機の送信電力値を最大値にして送信を行い、送信に成功するごとに送信電力値を所定量ずつ下げていき、送信に失敗したときには送信電力値を所定量上げる等の制御をすることにより最適な送信電力の設定を行う技術が開示されている。

また、特許文献２には、子機が充電台に連結されているか否かに応じて、親機（接続装置）の送信電力を制御する技術が記載されている。すなわち、特許文献２には、子機と接続装置の間では、子機が充電台に連結されると低い送信電力で通信し、子機が充電台から離されると高い送信電力で通信する技術が開示されている。これにより、特許文献２の技術は、子機が接続装置から遠ざかる過程で妨害波が届いても、子機と接続装置の間の通信を維持することができるようにするものである。

特開２００１−３３２９８７号公報 特開２００２−３４５０２６号公報

しかしながら、特許文献１は、通話時（またはその他のデータ通信時）の子機と親機との間の電力を低く制御する技術であり、通話時以外の子機と親機との間の同期および制御信号送信のための制御チャネルの電力制御に関するものではない。また、特許文献２は、１台の子機と親機との間の制御に関する発明であり、複数の子機が存在する場合には実施することができない。更に、上記従来技術には、制御チャネルの信号が他の無線通信システムに対して干渉を与えることについては考慮されていない。

図６は、隣接する他の無線通信システムに対する干渉の様子を示す。図６に示すように、親機に登録された子機が複数有る場合（子機Ａ、子機Ｂ）、遠方に存在する子機Ｂで受信可能なように親機が送信する制御チャネルの電力を最大にすると、隣接する他の無線通信システムに大きな干渉を与えてしまうおそれがある。

特許文献２には、接続装置と同じ端末番号を持つ１台の子機が充電台に連結されると当該接続装置が送信電力を低くすることが記載されているが、接続装置と同じ端末番号を持つ子機が複数存在する場合における制御信号の送信電力制御については記載されていない。例えば、近くにある子機が充電台に乗せられたときでも親機が制御信号の送信電力を下げてしまうと、遠方に存在する子機と親機との通信が切れてしまうおそれがある。

本発明の目的は、親機が複数のマイク子機と無線通信を行う場合に、他の無線通信システムへの電波干渉を極力抑えながら、全てのマイク子機との通信を維持することができるワイヤレスマイクシステムおよび送信電力制御方法を提供することである。

本発明のワイヤレスマイクシステムは、複数のマイク子機と、前記複数のマイク子機とＴＤＭＡ方式の無線通信を行う親機と、を備えるワイヤレスマイクシステムであって、前記親機は、前記各マイク子機から送信された信号の受信レベルを測定するレベル測定手段と、前記受信レベルの最小値に応じて送信電力値を決定し、所定のチャネルを使って前記複数のマイク子機へ前記決定した送信電力値で所定の信号を送信するように送信電力制御を行う送信電力制御手段と、を具備する構成を採る。

本発明の送信電力制御方法は、複数のマイク子機と、前記複数のマイク子機とＴＤＭＡ方式の無線通信を行う親機と、を備えるワイヤレスマイクシステムの送信電力制御方法であって、前記親機が、前記各マイク子機から送信された信号の受信レベルを測定するステップと、前記親機が、前記受信レベルの最小値に応じて送信電力値を決定し、所定のチャネルを使って前記複数のマイク子機へ前記決定した送信電力値で所定の信号を送信するように送信電力制御を行うステップと、を具備する。

本発明によれば、親機が複数のマイク子機とＴＤＭＡ方式の無線通信を行う場合に、親機の遠方に存在するマイク子機の受信信号レベルを、通信を維持することが可能な所定の閾値を少し越える程度に送信電力を制御することができるので、複数の他の無線通信システムへの電波干渉を極力抑えながら、全てのマイク子機との通信を維持することができる。

本発明の一実施の形態に係る親機の構成を示すブロック図 本発明の一実施の形態に係るマイク子機の構成を示すブロック図 ＤＥＣＴ方式における、待機状態での親機とマイク子機の通信の様子を説明する図 本発明の一実施の形態に係る親機のメモリ部に記憶される情報を示す図 本発明の一実施の形態に係る親機の制御チャネルのエリア調整の様子を示す図 隣接する他の無線通信システムに対する干渉の様子を示す図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明では、ＤＥＣＴ（Digital Enhanced Cordless Telecommunication）規格に準拠したワイヤレスマイクシステムを例に説明する。ＤＥＣＴは、欧州の電気通信標準化機関であるＥＴＳＩ（European Telecommunications Standards Institute）で標準化されている方式である。

（実施の形態）
ワイヤレスマイクシステムは、１つの親機１（図１参照）と、複数のマイク子機２（図２参照）と、から構成される。親機１（拡声器）は、各マイク子機２とＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access）方式の無線通信を行う。

図１は、本発明の一実施の形態に係る親機１の構成を示すブロック図である。図１に示すように、親機１は、外部インターフェース１０１と、信号処理部１０２と、メモリ部１０３と、無線部１０４と、アンテナ１０５と、表示部１０６と、操作部１０７と、音声処理部１０８と、スピーカ１０９またはスピーカ出力部と、電源部１１０と、から主に構成される。

外部インターフェース１０１は、外部機器と信号処理部１０２とを繋ぐインターフェースであり、外部機器と接続したり、機能拡張を行ったりする。親機１は、無線回線を介してマイク子機２から音声信号を受信しており、これによってマイク子機２は親機１を経由して電話回線に音声信号を伝送することができる。なお、外部インターフェース１０１はインターネット等のネットワークに接続にされていてもよく、この場合は、ネットワークを介して音声信号を配信することができる。

信号処理部１０２は、メモリ部１０３に記憶されている制御プログラムに基づいて、各部から出力された信号の処理、および、各部の制御を行う。特に、信号処理部１０２は、ベースバンドの受信信号に対して復調処理を行い、フレーム中の所定のスロットから制御データおよび音声符号化データを取り出し、音声符号化データに対してＡＤＰＣＭ（Adaptive Differential Pulse Code Modulation）方式などの復号処理を行い、デジタル音声データを生成する。

メモリ部１０３は、制御プログラム、マイク子機のＩＤ（Identification）等、所定の情報を記憶する。なお、メモリ部１０３に記憶される情報の内、本発明に関わるものについては後述する。

無線部１０４は、信号処理部１０２から出力されたベースバンドのデジタル信号に対して、増幅、アップコンバート等の無線処理を行い、アンテナ１０５から無線信号を送信する。特に、無線部１０４は、送信電力制御部１０２ａ（後述）から出力された送信電力算出結果を示す制御信号を、アンテナ１０５を介してマイク子機２に送信する。また、無線部１０４は、アンテナ１０５に受信された無線信号に対して、増幅、ダウンコンバート等の無線処理を行い、ベースバンドのデジタル信号を信号処理部１０２に出力する。

表示部（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）１０６は、信号処理部１０２から出力された各種情報を表示する。操作部１０７は、多様なボタン、ダイヤル、キーを有し、ユーザの意志に基づく操作内容を電気信号に変換して信号処理部１０２に出力する。

音声処理部１０８は、信号処理部１０２から出力されたデジタル音声データに対して、特定音声周波数の強調処理（マイク子機２のマイク音声処理部のフィルタ処理で除去された周波数成分の復元）や、デジタル音声データが暗号化されている場合には復号等を実行する。そして、音声処理部１０８は、デジタル音声データに対して、デジタル／アナログ変換、増幅等の処理を行い、アナログ音声信号をスピーカ１０９に出力する。スピーカ１０９は、音声処理部１０８から出力されたアナログ音声信号を音声に変換して発音する。電源部１１０は、ＡＣ電源またはＡＣアダプタから電源が入力され、親機１の各部に電源を供給する。なお、電源部１１０は、電池で構成されている場合もある。

ここで、本発明の特徴的な構成として、信号処理部１０２は、送信電力制御部１０２ａを有する。また、無線部１０４は、レベル測定部１０４ａおよび増幅部１０４ｂを有する。

送信電力制御部１０２ａは、レベル測定部１０４ａにて測定された各マイク子機２からの受信信号のＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator）レベル、および、現在決定している送信レベルに基づいて送信電力を算出し、算出結果を示す制御信号を無線部１０４および増幅部１０４ｂに出力する。なお、送信電力制御部１０２ａにおける具体的な送信電力制御方法は後述する。

レベル測定部１０４ａは、通話中または同期確立処理中の各マイク子機２からの受信信号のＲＳＳＩレベルを測定し、測定結果を示すＲＳＳＩ信号を送信電力制御部１０２ａに出力する。

増幅部１０４ｂは、送信電力制御部１０２ａの制御に基づいて、アンテナ１０５から送信される無線信号の電力を増幅する。

図２は、本発明の一実施の形態に係るマイク子機２の構成を示すブロック図である。図２に示すように、マイク子機２は、信号処理部２０１と、メモリ部２０２と、無線部２０３と、アンテナ２０４と、表示部２０５と、操作部２０６と、マイクロフォン２０７と、音声処理部２０８と、電池２０９と、から主に構成される。

信号処理部２０１は、メモリ部２０２に記憶されている制御プログラムに基づいて、各部から出力された信号の処理、および、各部の制御を行う。特に、信号処理部２０１は、デジタル音声データに対してＡＤＰＣＭ方式などの符号化処理を行い、制御データを付加し、フレーム中の所定のスロットに挿入し、周波数変調等の変調処理を行い、ベースバンドのデジタル信号を生成する。

メモリ部２０２は、制御プログラム等、所定の情報を記憶する。

無線部２０３は、信号処理部２０１から出力されたベースバンドのデジタル信号に対して、増幅、アップコンバート等の無線処理を行い、アンテナ２０４から無線信号を送信する。また、無線部２０３は、アンテナ２０４に受信された無線信号に対して、増幅、ダウンコンバート等の無線処理を行い、ベースバンドのデジタル信号を信号処理部２０１に出力する。

表示部２０５は、信号処理部２０１から出力された各種情報を表示する。操作部２０６は、多様なボタン、ダイヤル、キーを有し、ユーザの意志に基づく操作内容を電気信号に変換して信号処理部２０１に出力する。

マイクロフォン２０７は、ユーザの音声を集音し、アナログ音声信号に変換して音声処理部２０８に出力する。音声処理部２０８は、マイクロフォン２０７から出力されたアナログ音声信号に対して、アナログ／デジタル変換、増幅等の処理を行い、デジタル音声データを信号処理部２０１に出力する。電池２０９は、マイク子機２の各部に電源を供給する。

ここで、本発明の特徴的な構成として、信号処理部２０１は、送信電力制御部２０１ａを有する。また、無線部２０３は、増幅部２０３ｂを有する。

送信電力制御部２０１ａは、親機１から送信された送信電力算出結果を示す制御信号を増幅部２０３ｂに出力する。

増幅部２０３ｂは、送信電力制御部２０１ａの制御に基づいて、アンテナ２０４から送信される無線信号の電力を増幅する。

次に、ＤＥＣＴ方式における、待機状態での親機１とマイク子機２の通信について図３を用いて説明する。

図３に示すように、ＤＥＣＴ方式では、１０ｍｓ周期の１フレームに２４スロット（アップリンク用に１２スロット、ダウンリンク用に１２スロット）を含んで構成されるＴＤＭＡ／ＴＤＤ（Time Division Multiple Access/Time Division Duplex）方式を採用している。また、最低１スロットの制御チャネルスロットを備えており、制御チャネルも通話チャネルも１０ｍｓのフレーム周期で送受信される。

親機１は、マイク子機２に対して各フレームの予め定められた所定のスロット（図３では第２スロット）を制御チャネルに決め、この制御チャネルにて制御信号（Beacon）を送信する。また、親機１は、マイク子機２との間で同期が確立した後、マイク子機２に対して予め定められた所定のスロット（図３では第８スロット）にて通話信号（音声データを含む信号）を送信する。この通話信号は、親機１での無線エラー状況を示す情報、あるいは、無線干渉によるスロット切り換えなどの制御情報をマイク子機２に通知する。また、例えば外部ＩＦを使って外部とマイク子機２とが通信する場合等、親機１とマイク子機２とが双方向音声通信を行うシステムの場合、この通話信号は、親機１からの音声信号をマイク子機２に送信する。

マイク子機２は、親機１との間で同期が確立した後、親機１に対して予め定められた所定のスロット（図３では第２０スロット）にて通話信号（音声データを含む信号）を送信する。なお、マイク子機２は、親機１に所定のスロットにて制御信号を送信しても良い。

本実施の形態の親機１は、各マイク子機２から送信された通話信号のＲＳＳＩレベルを測定し、測定結果に基づいて制御信号の送信電力を制御する。さらに、親機１は、各マイク子機２に対して、決定した送信電力値で通話信号を送信するように送信電力制御を行う。各マイク子機２は、親機１からの制御に従って、通話信号の送信電力を制御する。

次に、親機１のメモリ部１０３に記憶される情報について、図４を用いて説明する。図４に示すように、親機１のメモリ部１０３には、各マイク子機２について、マイク子機のＩＤ番号（ID_i）、測定した通話信号のＲＳＳＩレベル（Ppp_i）および通話信号の受信時間（Tpp_i）が対応付けて記憶される。

レベル測定部１０４ａは、親機１が各マイク子機２から通話信号を受信する度に、通話信号のＲＳＳＩレベルを測定し、測定結果を信号処理部１０２（送信電力制御部１０２ａ）に出力する。

信号処理部１０２は、いずれかのマイク子機２から通話信号を受信すると、当該マイク子機２のＩＤ、ＲＳＳＩレベルおよび受信時間を対応付けて、メモリ部１０３に記憶する。

次に、本実施の形態に係る親機１が制御チャネルで制御信号を送信する時の送信電力制御方法について説明する。

送信電力制御部１０２ａは、所定のタイミングで、メモリ部１０３に記憶されているＲＳＳＩレベル（Ppp_i）の最小値を用いて送信電力値を算出する。なお、送信電力制御部１０２ａが送信電力制御を行うタイミングとして、図４に示したメモリ部１０３に記憶された情報内容が更新されたタイミング等が挙げられる。

具体的には、送信電力制御部１０２ａは、メモリ部１０３に格納された、各マイク子機２から送られる通話信号を受信した際の各ＲＳＳＩレベル（Ppp_i）を読み出し、その最小値を選択する。親機１と通信可能な各マイク子機２の送信電力値は、通話開始時には、前通信時の送信電力値に設定されており、親機１は、その値を知っている。または、親機１は、予め各マイク子機２の通話開始時の送信電力値を知っているようにしてもよい。さらに、同期確立時や通信開始前等に、各マイク子機２よりそれぞれの送信出力値を親機１へ通知するようにしてもよい。

本実施の形態では、最も受信信号レベルが弱いマイク子機２にあわせて制御信号を送信するときの増幅部１０４ｂの増幅度を制御する。具体的には、親機１は、メモリ部１０３に格納された情報から、最も受信信号レベルが弱いマイク子機２のＲＳＳＩレベル（最小値ＲＳＳＩレベル）を読み出し、既知のマイク子機の送信電力値から、最小値ＲＳＳＩレベル（Ppp_i）を減算することにより、最も受信信号レベルが弱いマイク子機２に関する伝搬路損失を算出する。なお、親機１とマイク子機２が同じ送信電力で送信するワイヤレスマイクシステムでは、マイク子機２の送信電力の代わりに親機１自身の送信電力を用いてマイク子機２までの伝搬路損失を算出することができる。

送信電力制御部１０２ａは、最もレベルが弱いマイク子機２に関する伝搬路損失に受信電力基準値を加えた値に応じて、親機１が制御信号を送信するための送信電力値を算出する。なお、受信電力基準値は、親機１とマイク子機２が通信を維持するため、または通信干渉を抑圧するために必要な受信電力値にマージンを加えた値である。例えば、あるマイク子機２から受信した信号のＲＳＳＩレベル（Ppp_i）が受信電力基準値より低くなった場合には、親機１は送信電力制御を中止してフルパワーにより制御信号を送信するようにしても良い。

そして、送信電力制御部１０２ａは、算出した送信電力値で信号を送信するように増幅部１０４ｂを制御する。さらに、送信電力制御部１０２ａは、各マイク子機２に対して、算出した送信電力値で通話信号（および制御信号）を送信するように送信電力制御を行う。送信電力制御部２０１ａは、送信電力制御部１０２ａが算出した送信電力値で通話信号（および制御信号）を送信するように増幅部２０３ｂを制御する。

図５は、本実施の形態において、親機が制御チャネルで制御信号を送信する時の信号到達エリアの調整の様子を示す図である。ID1のマイク子機が送信する通話信号の親機におけるＲＳＳＩレベルをPpp1、ID2のマイク子機が送信する通話信号の親機におけるＲＳＳＩレベルをPpp2、ID3のマイク子機が送信する通話信号の親機におけるＲＳＳＩレベルをPpp3とした場合、親機における各マイク子機（ID1, ID2, ID3）の通話信号のＲＳＳＩレベルが、Ppp1＞Ppp2＞Ppp3であるならば、親機は最小値Ppp3を用いて送信電力値を算出する。

これにより、親機１の遠方に存在し、伝搬路損失が大きいマイク子機でも、通信を維持するために必要な受信電力値で、親機１から制御チャネルで送られる制御信号を受信することができる。また、親機１の送信電力が低減されるので、他の無線通信システムへの電波干渉を抑えることができる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、複数のマイク子機とＴＤＭＡ方式の無線通信を行う場合に、親機の遠方に存在するマイク子機の受信信号レベルを、通信を維持することが可能な所定の閾値を少し越える程度に送信電力を制御することができるので、他の無線通信システムへの電波干渉を極力抑えながら、全てのマイク子機との通信を維持することができる。

なお、上記実施の形態では、受信した通話信号のＲＳＳＩレベルをメモリ部１０３に記憶させる場合について説明したが、本発明はこれに限られず、先に伝搬路損出を算出して記憶する等、他の値を記憶させても良い。

また、上記実施の形態では、親機１が決定した送信電力に基づいてマイク子機２の送信電力を決定する場合について説明したが、本発明はこれに限られず、親機１とマイク子機２とが双方の送信電力情報などの制御情報を交換し、通話信号のＲＳＳＩレベルと制御情報とに基づいて、親機１とマイク子機２のそれぞれが送信電力を決定するようにしてもよい。

本発明は、親機と複数のマイク子機とを備えるワイヤレスマイクシステムに用いるのに好適である。

１ 親機
２ マイク子機
１０１ 外部インターフェース
１０２、２０１ 信号処理部
１０２ａ、２０１ａ 送信電力制御部
１０３、２０２ メモリ部
１０４、２０３ 無線部
１０４ａ レベル測定部
１０４ｂ、２０３ｂ 増幅部
１０５、２０４ アンテナ
１０８、２０８ 音声処理部
１０９ スピーカ
２０７ マイクロフォン

Claims (7)

1. 複数のマイク子機と、前記複数のマイク子機とＴＤＭＡ方式の無線通信を行う親機と、を備えるワイヤレスマイクシステムであって、
   前記親機は、
   前記各マイク子機から送信された信号の受信レベルを測定するレベル測定手段と、
   前記受信レベルの最小値に応じて送信電力値を決定し、所定のチャネルを使って前記複数のマイク子機へ前記決定した送信電力値で所定の信号を送信するように送信電力制御を行う送信電力制御手段と、
   を具備する、
   ことを特徴とするワイヤレスマイクシステム。
2. 前記送信電力制御手段は、前記受信レベルの最小値に応じて送信電力値を決定し、制御チャネルを使って前記複数のマイク子機へ前記決定した送信電力値で制御信号を送信するように送信電力制御を行う、
   ことを特徴とする請求項１記載のワイヤレスマイクシステム。
3. 前記送信電力制御手段は、前記受信レベルの最小値に応じて送信電力値を決定し、通話チャネルを使って前記複数のマイク子機へ前記決定した送信電力値で通話信号を送信するように送信電力制御を行う、
   ことを特徴とする請求項１記載のワイヤレスマイクシステム。
4. 前記送信電力制御手段は、前記受信レベルの最小値が測定されたマイク子機に関する伝搬路損失に基づいて送信電力値を算出して決定することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のワイヤレスマイクシステム。
5. 前記親機は、
   更に、前記各マイク子機のＩＤと前記受信レベルとを対応付けて記憶するメモリを有し、
   前記送信電力制御手段は、前記メモリに記憶された情報が更新されたタイミングで送信電力値の計算を行う、
   ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のワイヤレスマイクシステム。
6. 前記タイミングにおいて前記メモリには、前記各マイク子機から最後に受信した受信レベルを記憶していることを特徴とする請求項５に記載のワイヤレスマイクシステム。
7. 複数のマイク子機と、前記複数のマイク子機とＴＤＭＡ方式の無線通信を行う親機と、を備えるワイヤレスマイクシステムの送信電力制御方法であって、
   前記親機が、前記各マイク子機から送信された信号の受信レベルを測定するステップと、
   前記親機が、前記受信レベルの最小値に応じて送信電力値を決定し、所定のチャネルを使って前記複数のマイク子機へ前記決定した送信電力値で所定の信号を送信するように送信電力制御を行うステップと、
   を具備することを特徴とする送信電力制御方法。
   
   

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