JP5010268B2 - 音声伝送システム - Google Patents

Description

本発明は、信号線を介して音声信号を伝送する音声伝送システムに関するものである。

従来、信号線を介して音声信号を伝送する音声伝送システムとしては、例えば、住戸内に設置されるインターホン親機並びに副親機と、住戸外の玄関に設置されるドアホン子器とを備え、インターホン親機又は副親機とドアホン子器との間で通話を行ったり、あるいはインターホン親機と副親機若しくは複数台の副親機同士で内線通話を行うことのできるインターホンシステムがある（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載されている従来システムでは、マイクロホンとスピーカを用いて拡声通話を行うに当たり、マイクロホンとスピーカの音響結合等に起因したエコーやハウリングを抑圧するため、音声スイッチやエコーキャンセラを親機並びに副親機、ドアホン子器に搭載していた。

また、音声信号をディジタル信号に変換して時分割多重伝送するとともに音声スイッチやエコーキャンセラの機能を中央処理部に集約することにより、上記従来例のように音声スイッチやエコーキャンセラなどの信号処理手段を全ての音声端末装置（インターホン親機、副親機、ドアホン子器）に搭載する場合に比べてシステム全体のコストを低減するようにした音声伝送システム（インターホンシステム）も提案されている（特許文献２参照）。
特開平７−１８３９５８号公報 特開平１１−４２９８号公報

しかしながら、上記特許文献２に記載されている従来システムでは、同時に通話する音声端末装置の組（チャネル）が増えるにつれて中央処理部における信号処理の負担が増大するために音声の伝送が遅延してしまう虞がある。特に、音声スイッチだけでなくエコーキャンセラやその他の信号処理を行う場合、中央処理部における信号処理の負担がさらに増大して通話に支障を来す虞がある。

本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、その目的は、音声信号に対する信号処理の負担が増えることで通話に支障を来すことが防止できる音声伝送システムを提供することにある。

請求項１の発明は、上記目的を達成するために、マイクロホン並びにスピーカを有して音声を入出力する音声入出力手段を具備した複数の音声端末装置を備え、これら複数の音声端末装置同士が信号線を介して接続されてなり、各音声端末装置同士が信号線を介して音声信号を時分割多重伝送する音声伝送システムであって、音声端末装置は、前記音声入出力手段と、上り方向のタイムスロットで音声信号を受信するとともに下り方向のタイムスロットで音声信号を送信する音声信号送受信手段と、音声信号送受信手段で受信した音声信号若しくは音声信号送受信手段で送信する音声信号の少なくとも何れか一方を信号処理する第１の信号処理手段と、第１の信号処理手段で行う信号処理以外の信号処理を音声信号に対して行う第２の信号処理手段とを具備し、第１の信号処理手段は、音声端末装置同士が拡声通話を行うための音声スイッチに関する信号処理を行うことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、第２の信号処理手段は、音声信号に含まれるエコー成分を抑制するエコー抑圧処理を行うことを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１の発明において、第２の信号処理手段は、所定の音や音声メッセージの音響データを圧縮して記憶するとともに圧縮されている音響データを伸長する圧縮伸長処理を行うことを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１の発明において、第２の信号処理手段は、音声信号における音声のパターンを予め登録されている１乃至複数の音声パターンと照合する音声照合処理を行うことを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１の発明において、第２の信号処理手段は、音声の周波数を変換する音声周波数変換処理を行うことを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項１の発明において、第２の信号処理手段は、音声出力手段から出力される音声の速度を変換する話速変換処理を行うことを特徴とする。

本発明によれば、各音声端末装置が具備する第１の信号処理手段において拡声通話のための音声スイッチに関する信号処理を行うので、個々の音声端末装置における信号処理の負担を軽減することができ、しかも、音声スイッチ以外の信号処理、例えば、音声信号に含まれるエコー成分を抑制するエコー抑圧処理や所定の音や音声メッセージの音響データを圧縮して記憶するとともに圧縮されている音響データを伸長する圧縮伸長処理、音声信号における音声のパターンを予め登録されている１乃至複数の音声パターンと照合する音声照合処理、音声の周波数を変換する音声周波数変換処理、音声出力手段から出力される音声の速度を変換する話速変換処理などを行う第２の信号処理手段を各音声端末装置に具備しているから、音声スイッチ以外の機能が容易に実装できるとともに、当該機能の追加に伴って第１の信号処理手段の負担が増えることも防げる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、本発明の技術思想は、住宅向けのインターホンシステムに好適なものであるが、住宅向けのインターホンシステムに限定する趣旨ではない。

本実施形態では、図１に示すように複数台（図示例では４台）の音声端末装置１が互いに信号線Ｌｓを介して接続されている。音声端末装置１は、マイクロホン１０ａ及びスピーカ１０ｂと、マイクロホン１０ａの出力を増幅するマイクロホンアンプ１０ｃと、スピーカ１０ｂへの入力を増幅するスピーカアンプ１０ｄと、音声信号をディジタル変調方式で変調及び復調しタイムスロットに格納して時分割多重伝送（ＴＤＭＡ＜Time Division Multiple Access＞）する第１の信号処理手段たる第１信号処理部１１と、信号線Ｌｓを接続する端子部１３と、ＣＰＵを主構成要素とし各部の制御を行う制御部１４と、後述する操作釦（図示せず）を有し操作釦の操作に伴って制御部１４に操作信号を出力する操作部１５と、第２の信号処理手段たる第２信号処理部１６と、第１信号処理部１１と第２信号処理部１６との間をインタフェースするインタフェース（Ｉ／Ｆ）部１７とを共通の構成要素として具備している。そして、複数台の音声端末装置１のうちの少なくとも１台が、タイムスロットを規定するための同期信号を第１信号処理部１１から端子部１３を介して信号線Ｌｓに送出し、残りの音声端末装置１では信号線Ｌｓを介して伝送される同期信号を第１信号処理部１１で検出している。但し、以下では説明を簡単にするため、同期信号を送信している音声端末装置１を親機Ｍと呼び、同期信号を検出している複数台の音声端末装置１を各々子機Ｓ１，Ｓ２，…と呼ぶことにする。

親機Ｍにおいては、制御部１４の制御の下で第１信号処理部１１が周期的に発生する同期信号ＳＹＣを、端子部１３を介して信号線Ｌｓに送出しており、同期信号ＳＹＣの立ち下がりから所定時間が経過した時点を先頭のタイムスロットＳＬ（０）の開始時点とし、次の同期信号ＳＹＣが立ち上がるまでの期間（１フレーム）内に複数（ｎ＋１個）のタイムスロットＳＬ（０）〜ＳＬ（ｎ）を配置している（図２参照）。一方、子機Ｓｉ（ｉ＝１，２，…，ｍ）においては、信号線Ｌｓを介して伝送される同期信号ＳＹＣを第１信号処理部１１で検出しており、第１信号処理部１１で検出する同期信号に基づいて制御部１４がタイムスロットＳＬ（０）〜ＳＬ（ｎ）を認識する。

第１信号処理部１１は、図３に示すようにマイクロホン１０ａから出力されてマイクロホンアンプ１０ｃで増幅されたアナログの音声信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ１１ａと、ディジタルの音声信号をアナログ信号に変換してスピーカアンプ１０ｄに出力するＤ／Ａコンバータ１１ｂと、音声スイッチの信号処理（送話側と受話側の音声信号レベルを比較してレベルが低い側に損失を与えてレベルの高い音声信号を優先的に出力させる類の通話方向制御処理）を行う音声信号処理部１１ｃと、ＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying）やＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）、１６ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）、６４ＱＡＭ等のディジタルの変復調方式で音声信号を変復調する変復調部１１ｄとを有している。但し、音声信号処理部１１ｃで行う音声スイッチの信号処理については従来周知であるから詳細な説明を省略する。

また第１信号処理部１１では、制御部１４から与えられる制御データ（コマンド）を変復調部１１ｄにて変調するとともに受信した制御信号を復調して得られる制御データを制御部１４に渡す処理も行っている。なお、本実施形態においては、１フレーム内の先頭のタイムスロットＳＬ（０）を使用したSlotted ALOHA方式で制御データを伝送している。また、各音声端末装置１には固有の識別符号（ＩＤ）が付与されており、制御信号（制御データ）の送信先並びに送信元のアドレスに識別符号を用いることで各音声端末装置１の間で個別に制御信号を伝送することができる。

第２信号処理部１６は、第１信号処理部１１で行う信号処理（具体的には、音声信号処理部１１ｃで行う音声スイッチの信号処理）以外の信号処理を行うものであって、例えば、適応フィルタを利用して音声信号に含まれるエコー成分を抑制するエコー抑圧処理や、所定の音や音声メッセージの音響データを圧縮して記憶するとともに圧縮されている音響データを伸長する圧縮伸長処理、音声信号における音声のパターンを予め登録されている１乃至複数の音声パターンと照合する音声照合処理、音声の周波数を変換する音声周波数変換処理、スピーカ１０ｂから出力する音声の速度を変換する話速変換処理などを行うものである。すなわち、第２信号処理部１６でエコー抑圧処理を行えば音声信号に含まれるエコー成分が抑圧されて快適な拡声通話が可能となり、あるいは、圧縮伸長処理を行えば、親機Ｍに記憶している所定の音声メッセージ等を子機Ｓｉに伝送して子機Ｓｉのスピーカ１０ｂから当該音声メッセージ等を鳴動させることが可能となる。また、第２信号処理部１６で音声照合処理を行う場合、例えば、外玄関に設置された子機（インターホンシステムにおけるドアホン子器）Ｓ１から伝送される音声のパターンと予め登録されている家族の声のパターンとを住戸内に設置された親機（インターホンシステムにおける親機）Ｍにおいて照合することで防犯に役立たせることができ、あるいは、音声周波数変換処理を行う場合であれば、女性や子供の比較的に高い声を男性のように比較的に低い声に変換することで押し売りなどへの応対が安心して行える。さらに、第２信号処理部１６で話速変換処理を行えば、聴覚障害者や高齢者等の音声聴取に好適なゆっくりとした速度でスピーカ１０ｂから音声を鳴動させることが可能となる。但し、エコー抑圧処理、圧縮伸長処理、音声照合処理、音声周波数変換処理、話速変換処理の何れの信号処理も従来周知の技術で実現できるものであるから詳細な説明は省略する。

インタフェース部１７は、例えばコネクタやＩＣソケット等を有し、必要に応じて第２信号処理部１６を第１信号処理部１１と接続することができるように構成されている。つまり、各音声端末装置１に対して各々異なる信号処理を行う第２信号処理部１６を実装することもできるし、また、第２信号処理部１６を実装しなくても構わないので、柔軟なシステム構成が可能となる。

次に、図４を参照して２台の音声端末装置２間でそれぞれに一対一の通話（個別通話）を行う場合における本実施形態の動作を説明する。なお、以下では子機Ｓ１と子機Ｓ２、子機Ｓ３と子機Ｓ４においてそれぞれに個別通話を行う場合を例示する。

まず、子機Ｓ１において操作部１５の呼出釦（図示せず）が操作されると、操作部１５から制御部１４に操作信号が出力され、当該操作信号を受け取った制御部１４は、子機Ｓ２に対する通話要求の制御データを生成し、親機Ｍの識別符号を送信先アドレスとして子機Ｓ２に対する通話要求の制御データを含む制御信号を変復調部１１ｄに与える。変復調部１１ｄでは制御信号を変調して先頭のタイムスロットＳＬ（０）に格納し端子部１３を介して信号線Ｌｓに送出する。

親機Ｍでは、信号線Ｌｓを介しタイムスロットＳＬ（０）に格納して伝送される制御信号を第１信号処理部１１で受信し、受信した制御信号に含まれる子機Ｓ２に対する通話要求の制御データ並びに要求元（送信元）の識別符号を制御部１４に渡す。制御部１４は、子機Ｓ２の識別符号を送信先アドレスとして子機Ｓ１からの通話呼出の制御データを含む制御信号を次フレームにおける先頭のタイムスロットＳＬ（０）に格納し端子部１３を介して信号線Ｌｓに送出する。

子機Ｓ２では、親機Ｍから送信された制御信号を第１信号処理部１１で受信して制御部１４に渡し、制御部１４が、当該制御信号に含まれる通話呼出の制御データに基づいてメモリ（図示せず）から読み出した呼出音データをアナログの呼出音信号に変換し、第１信号処理部１１を介してスピーカ１０ｂより呼出音を鳴動させる。そして、子機Ｓ２において操作部１５の応答釦（図示せず）が操作されると、操作部１５から制御部１４に操作信号が出力され、当該操作信号を受け取った制御部１４が個別通話することを了解した旨の応答（通話応答）の制御データを生成し、親機Ｍの識別符号を送信先アドレスとして子機Ｓ１に対する通話応答の制御データを含む制御信号を変復調部１１ｄに与える。変復調部１１ｄでは制御信号を変調して次フレームにおける先頭のタイムスロットＳＬ（０）に格納し端子部１３を介して信号線Ｌｓに送出する。

親機Ｍでは、信号線Ｌｓを介しタイムスロットＳＬ（０）に格納して伝送される制御信号を第１信号処理部１１で受信し、受信した制御信号に含まれる通話応答の制御データ並びに応答元（子機Ｓ２）の識別符号を制御部１４に渡す。制御部１４は、子機Ｓ１，Ｓ２の識別符号を送信先アドレスとして通話許可並びに各子機Ｓ１，Ｓ２が使用するタイムスロット（例えば、ＳＬ（５）とＳＬ（９））を指定する制御データを含む制御信号を次フレームにおける先頭のタイムスロットＳＬ（０）に格納し端子部１３を介して信号線Ｌｓに送出する。

一方、子機Ｓ１，Ｓ２では、親機Ｍから送信された制御信号を第１信号処理部１１で受信して制御部１４に渡し、制御部１４が、当該制御信号に含まれる通話許可の制御データに基づいて第１信号処理部１１を起動して通話の準備を整える。そして、子機Ｓ１，Ｓ２においては、マイクロホン１０ａから入力された音声（送話音声）をＡ／Ｄコンバータ１１ａでディジタル信号に変換するとともに音声信号処理部１１ｃ並びに第２信号処理部１６で信号処理し且つ変復調部１１ｄで変調した音声信号（送話信号）をそれぞれの割り当てられたタイムスロットＳＬ（５），ＳＬ（９）に格納し端子部１３を介して信号線Ｌｓに送出し、互いに相手に割り当てられているタイムスロットＳＬ（９），ＳＬ（５）に格納された音声信号（受話信号）を端子部１３を介して第１信号処理部１１に取り込み、変復調部１１ｄで復調した後に音声信号処理部１１ｃ並びに第２信号処理部１６で信号処理し且つＤ／Ａコンバータ１１ｂでアナログ信号に変換してスピーカ１０ｂから音声（受話音声）を鳴動させる。このようにして２台の子機Ｓ１，Ｓ２の間で音声信号を伝送することによって通話が可能となる。

さらに、子機Ｓ１，Ｓ２の通話中に別の子機Ｓ３において操作部１５の呼出釦が操作されると、操作部１５から制御部１４に操作信号が出力され、当該操作信号を受け取った制御部１４が子機Ｓ４に対する通話要求の制御データを生成し、親機Ｍの識別符号を送信先アドレスとして子機Ｓ４に対する通話要求の制御データを含む制御信号を変復調部１１ｄに与える。変復調部１１ｄでは制御信号を変調して先頭のタイムスロットＳＬ（０）に格納し端子部１３を介して信号線Ｌｓに送出する。

親機Ｍでは、信号線Ｌｓを介しタイムスロットＳＬ（０）に格納して伝送される制御信号を第１信号処理部１１で受信し、受信した制御信号に含まれる子機Ｓ４に対する通話要求の制御データ並びに要求元（送信元）の識別符号を制御部１４に渡す。制御部１４は、子機Ｓ４の識別符号を送信先アドレスとして子機Ｓ３からの通話呼出の制御データを含む制御信号を次フレームにおける先頭のタイムスロットＳＬ（０）に格納し端子部１３を介して信号線Ｌｓに送出する。

子機Ｓ４では、親機Ｍから送信された制御信号を第１信号処理部１１で受信して制御部１４に渡し、制御部１４が、当該制御信号に含まれる通話呼出の制御データに基づいてメモリ（図示せず）から読み出した呼出音データをアナログの呼出音信号に変換し、第１信号処理部１１を介してスピーカ１０ｂより呼出音を鳴動させる。そして、子機Ｓ４において操作部１５の応答釦が操作されると、操作部１５から制御部１４に操作信号が出力され、当該操作信号を受け取った制御部１４が個別通話することを了解した旨の応答（通話応答）の制御データを生成し、親機Ｍの識別符号を送信先アドレスとして子機Ｓ４に対する通話要求の制御データを含む制御信号を変復調部１１ｄに与える。変復調部１１ｄでは制御信号を変調して次フレームにおける先頭のタイムスロットＳＬ（０）に格納し端子部１３を介して信号線Ｌｓに送出する。

親機Ｍでは、信号線Ｌｓを介しタイムスロットＳＬ（０）に格納して伝送される制御信号を第１信号処理部１１で受信し、受信した制御信号に含まれる通話応答の制御データ並びに応答元（子機Ｓ４）の識別符号を制御部１４に渡す。制御部１４は、子機Ｓ３，Ｓ４の識別符号を送信先アドレスとして通話許可並びに各子機Ｓ３，Ｓ４が使用するタイムスロット（例えば、ＳＬ（４）とＳＬ（８））を指定する制御データを含む制御信号を次フレームにおける先頭のタイムスロットＳＬ（０）に格納し端子部１３を介して信号線Ｌｓに送出する。

一方、子機Ｓ３，Ｓ４では、親機Ｍから送信された制御信号を第１信号処理部１１で受信して制御部１４に渡し、制御部１４が、当該制御信号に含まれる通話許可の制御データに基づいて第１信号処理部１１を起動して通話の準備を整える。そして、子機Ｓ３，Ｓ４においては、マイクロホン１０ａから入力された音声（送話音声）をＡ／Ｄコンバータ１１ａでディジタル信号に変換するとともに音声信号処理部１１ｃ並びに第２信号処理部１６で信号処理し且つ変復調部１１ｄで変調した音声信号（送話信号）をそれぞれの割り当てられたタイムスロットＳＬ（４），ＳＬ（８）に格納し端子部１３を介して信号線Ｌｓに送出し、互いに相手に割り当てられているタイムスロットＳＬ（８），ＳＬ（４）に格納された音声信号（受話信号）を端子部１３を介して第１信号処理部１１に取り込み、変復調部１１ｄで復調した後に音声信号処理部１１ｃ並びに第２信号処理部１６で信号処理し且つＤ／Ａコンバータ１１ｂでアナログ信号に変換してスピーカ１０ｂから音声（受話音声）を鳴動させる。このようにして２台の子機Ｓ３，Ｓ４の間で音声信号を伝送することによって通話が可能となる。

上述のように本実施形態によれば、各音声端末装置１が具備する第１信号処理部１１において拡声通話のための音声スイッチに関する信号処理を行うので、個々の音声端末装置１における信号処理の負担を軽減することができ、しかも、音声スイッチ以外の信号処理、例えば、音声信号に含まれるエコー成分を抑制するエコー抑圧処理や所定の音や音声メッセージの音響データを圧縮して記憶するとともに圧縮されている音響データを伸長する圧縮伸長処理、音声信号における音声のパターンを予め登録されている１乃至複数の音声パターンと照合する音声照合処理、音声の周波数を変換する音声周波数変換処理、音声出力手段から出力される音声の速度を変換する話速変換処理などを行う第２信号処理部１６を各音声端末装置１に具備しているから、音声スイッチ以外の機能が容易に実装できるとともに、当該機能の追加に伴って第１信号処理部１１の負担が増えることも防げるという利点がある。なお、本実施形態では制御信号をタイムスロットに格納して音声信号と時分割多重伝送しているが、制御信号を音声信号の周波数帯域と異なる周波数帯域で変調して周波数分割多重伝送しても構わない。

ここで、図５に示すようにゲート装置１０３の接続口に対して機能モジュール１０８のコネクタを接続するだけで機能モジュール１０８の電力路と、情報路とを同時に確保でき、しかも機能モジュール１０８をどのゲート装置１０３にも接続できるレイアウトフリーで施工性に優れた配線システムがある。かかる配線システムは、建物内の適所において埋め込み配設している１乃至複数のスイッチボックス１０２を設け、各スイッチボックス１０２間に壁面内に先行配線した電力線１１０と、情報線１１１とを送り配線するとともに、始端のスイッチボックス１０２に対しては、配線盤１０１内に引き込まれた主幹ブレーカＭＢと分岐ブレーカＢＢとを介して屋内に引き込まれた力線１１０と、外部のインターネット網ＮＴにゲートウェイ１２０（ルータ、ハブ内蔵）を介して接続されている情報線１１１とが、接続されている。そして、このような配線システムに本発明に係る音声伝送システムを組み込むことも可能である。

本発明の実施形態を示すシステム構成図である。 同上におけるタイムスロットの説明図である。 同上における音声端末装置（親機）の一部省略したブロック図である。 同上の動作説明図である。 同上を組み込む配線システムのシステム構成図である。

符号の説明

１ 音声端末装置
Ｍ 親機
Ｓ１，Ｓ２，… 子機
１０ａ マイクロホン
１０ｂ スピーカ
１１ 第１信号処理部（第１の信号処理手段）
１３ 端子部
１４ 制御部
１６ 第２信号処理部（第２の信号処理手段）
１７ インタフェース部（インタフェース手段）

Claims (6)

1. マイクロホン並びにスピーカを有して音声を入出力する音声入出力手段を具備した複数の音声端末装置を備え、これら複数の音声端末装置同士が信号線を介して接続されてなり、各音声端末装置同士が信号線を介して音声信号を時分割多重伝送する音声伝送システムであって、
   音声端末装置は、前記音声入出力手段と、上り方向のタイムスロットで音声信号を受信するとともに下り方向のタイムスロットで音声信号を送信する音声信号送受信手段と、音声信号送受信手段で受信した音声信号若しくは音声信号送受信手段で送信する音声信号の少なくとも何れか一方を信号処理する第１の信号処理手段と、第１の信号処理手段で行う信号処理以外の信号処理を音声信号に対して行う第２の信号処理手段とを具備し、
   第１の信号処理手段は、音声端末装置同士が拡声通話を行うための音声スイッチに関する信号処理を行うことを特徴とする音声伝送システム。
2. 第２の信号処理手段は、音声信号に含まれるエコー成分を抑制するエコー抑圧処理を行うことを特徴とする請求項１記載の音声伝送システム。
3. 第２の信号処理手段は、所定の音や音声メッセージの音響データを圧縮して記憶するとともに圧縮されている音響データを伸長する圧縮伸長処理を行うことを特徴とする請求項１記載の音声伝送システム。
4. 第２の信号処理手段は、音声信号における音声のパターンを予め登録されている１乃至複数の音声パターンと照合する音声照合処理を行うことを特徴とする請求項１記載の音声伝送システム。
5. 第２の信号処理手段は、音声の周波数を変換する音声周波数変換処理を行うことを特徴とする請求項１記載の音声伝送システム。
6. 第２の信号処理手段は、音声出力手段から出力される音声の速度を変換する話速変換処理を行うことを特徴とする請求項１記載の音声伝送システム。

Images