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JP6730591B2 - 無線通信機および通信制御方法 - Google Patents

無線通信機および通信制御方法 Download PDF

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JP6730591B2 JP2016124296A JP2016124296A JP6730591B2 JP 6730591 B2 JP6730591 B2 JP 6730591B2 JP 2016124296 A JP2016124296 A JP 2016124296A JP 2016124296 A JP2016124296 A JP 2016124296A JP 6730591 B2 JP6730591 B2 JP 6730591B2
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Description

本発明は、ノイズキャンセル機能およびスケルチ機能を有する無線通信機および通信制御方法に関する。
無線通信機には、復調信号中の雑音成分を抑圧するノイズキャンセル機能や、受信信号に含まれる雑音が大きいとき、復調器からスピーカに至る区間のどこかを遮断して、無音状態にするスケルチ機能がある。
特許文献1には、簡便に適切にスケルチレベルを設定できる受信装置が開示されている。
特開2012−95365号公報
特許文献1に記載のようなスケルチ機能を搭載した無線通信機において、どの程度のノイズレベルで音声出力のオン・オフを切り替えるかの閾値(スケルチ感度)は、ユーザが設定可能である。一方、無線通信機のノイズキャンセル機能により復調信号中の雑音成分は、1〜3dB程度抑圧されて音質が良くなるため、聴覚上は受信感度が良くなったように感じるが、復調信号に対して行うノイズキャンセルは、無線信号の受信感度には影響しない。このため、ノイズキャンセル機能とスケルチ機能を両方備える無線通信機において、ノイズキャンセル機能が働いて聴覚上の受信感度が良くなったとしても、無線信号の受信感度が悪くノイズレベルがスケルチ感度付近である場合は、ノイズレベルが閾値を超えて、音声出力がオフになって(スケルチが閉じて)しまうことある。これでは、聴覚上の受信感度もノイズキャンセルが働いていない場合と同等に感じてしまう。
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、ノイズキャンセル機能およびスケルチ機能を有する無線通信機において、ノイズキャンセル機能が働いて聴覚上は受信感度が良いにも関わらず、スケルチ感度付近でスケルチが閉じてしまうことを抑制することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の第1の観点に係る無線通信機は、
スケルチ機能およびノイズキャンセル機能を備える無線通信機であって、
アンテナが捕捉した受信信号の周波数変換を行って、中間周波数の信号であるIF信号を出力する周波数変換部と、
前記IF信号を復調し、復調信号を出力する復調部と、
前記復調部が出力した前記復調信号から雑音成分のみが抽出された雑音信号を出力する抽出部と、
前記ノイズキャンセル機能がオンの場合、前記復調部が出力した前記復調信号の雑音成分を抑圧したノイズキャンセル信号を生成するノイズキャンセル部と、
前記ノイズキャンセル機能がオフの場合、前記復調信号を音声出力し、前記ノイズキャンセル機能がオンの場合、前記ノイズキャンセル信号を音声出力する出力部と、
前記スケルチ機能がオンの場合、前記抽出部が出力した前記雑音信号が示す電圧値が第1の閾値以上になると前記出力部の音声出力を停止し、前記雑音信号が示す電圧値が第2の閾値未満になると前記出力部の音声出力を許可するスケルチ制御部と、
を備え、
前記ノイズキャンセル機能がオンの場合の前記第1の閾値および前記第2の閾値はそれぞれ、前記ノイズキャンセル機能がオフの場合の前記第1の閾値および前記第2の閾値よりも大きい値に設定されている。
好ましくは、前記第1の閾値は、前記第2の閾値よりも大きい値に設定されている。
好ましくは、前記第1の閾値および前記第2の閾値はスケルチレベルごとに設定されており、前記スケルチレベルが高くなるにつれて、前記第1の閾値および前記第2の閾値の値が小さくなり、前記第1の閾値と前記第2の閾値との差が大きくなるように設定されている。
本発明の第2の観点に係る通信制御方法は、
スケルチ機能およびノイズキャンセル機能を備える無線通信機が行う通信制御方法であって、
アンテナが捕捉した受信信号の周波数変換を行って、中間周波数の信号であるIF信号を出力する周波数変換ステップと、
前記IF信号を復調し、復調信号を出力する復調ステップと、
前記復調ステップで出力した前記復調信号から雑音成分のみが抽出された雑音信号を出力する抽出ステップと、
前記ノイズキャンセル機能がオンの場合、前記復調ステップで出力した前記復調信号の雑音成分を抑圧したノイズキャンセル信号を生成するノイズキャンセルステップと、
前記ノイズキャンセル機能がオフの場合、前記復調信号を音声出力し、前記ノイズキャンセル機能がオンの場合、前記ノイズキャンセル信号を音声出力する出力ステップと、
前記スケルチ機能がオンの場合、前記抽出ステップで出力した前記雑音信号が示す電圧値が第1の閾値以上になると前記出力ステップでの音声出力を停止し、前記雑音信号が示す電圧値が第2の閾値未満になると前記出力ステップでの音声出力を許可するスケルチ制御ステップと、
を備え、
前記ノイズキャンセル機能がオンの場合の前記第1の閾値および前記第2の閾値はそれぞれ、前記ノイズキャンセル機能がオフの場合の前記第1の閾値および前記第2の閾値よりも大きい値に設定されている。
本発明によれば、ノイズキャンセル機能およびスケルチ機能を有する無線通信機において、ノイズキャンセル機能が働いて聴覚上は受信感度が良いにも関わらず、スケルチ感度付近でスケルチが閉じてしまうことを抑制することが可能である。
本発明の実施の形態に係る無線通信機の構成例を示すブロック図である。 実施の形態に係る無線通信機の機能構成例を示すブロック図である。 実施の形態に係るスケルチレベルテーブルの一例を示す図である。 実施の形態に係る受信処理の動作の一例を示すフローチャートである。 実施の形態に係るスケルチ制御処理の動作の一例を示すフローチャートである。
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。なお図中、同一または同等の部分には同一の符号を付す。
図1は、本発明の実施の形態に係る無線通信機の構成例を示すブロック図である。無線通信機1は、IF−IC11、スケルチアジャスタ12、バッファアンプ13、TX/RXスイッチ14、ノイズキャンセルIC15、ミュートスイッチ16、ローパスフィルタ17、AFボリューム18、AFアンプ19、ノイズアンプ20、CPU21、マイクアンプ22、ミュートスイッチ23、マイクアジャスタ24、リミッタ25、ローパスフィルタ26、AFアンプ27および周波数変換部28を備える。
IF−IC11は、アンテナが捕捉した受信信号の周波数変換を行って、IF(Intermediate Frequency:中間周波数)信号を生成する。IF−IC11は、IF信号を復調して復調信号を生成し、スケルチアジャスタ12に送る。スケルチアジャスタ12は、IF−IC11から受け取った復調信号を適切な信号レベルまで減衰する。IF−IC11は、バンドパスフィルタを備え、スケルチアジャスタ12が出力した復調信号から雑音成分のみが抽出された雑音信号を出力し、ノイズアンプ20に送る。ノイズアンプ20は、IF−IC11から受け取った雑音信号を適切な信号レベルまで増幅し、CPU21に送る。
バッファアンプ13は、IF−IC11が生成した復調信号を適切な信号レベルまで増幅する。TX/RXスイッチ14は、送受信を切り替えるスイッチであり、受信時にはバッファアンプ13が出力した復調信号をノイズキャンセルIC15に送る。ノイズキャンセルIC15は、ノイズキャンセル機能がオンの場合、TX/RXスイッチ14から受け取った復調信号の雑音成分を抑圧したノイズキャンセル信号を生成する。ノイズキャンセルIC15は、生成したノイズキャンセル信号をミュートスイッチ16に送る。ノイズキャンセル機能がオフの場合、ノイズキャンセルIC15は、TX/RXスイッチ14から受け取った復調信号をそのままミュートスイッチ16に送る。ミュートスイッチ16が閉じている場合(スケルチが開いている場合)、ノイズキャンセル信号または復調信号はローパスフィルタ17に送られる。
ローパスフィルタ17は、ノイズキャンセルIC15から受け取ったノイズキャンセル信号または復調信号から、不要な高周波成分を除去して、AFボリューム18に送る。AFボリューム18は、ローパスフィルタ17から受け取ったノイズキャンセル信号または復調信号の音量調整を行い、AFアンプ19に送る。AFアンプ19は、AFボリューム18から受け取ったノイズキャンセル信号または復調信号を適切な信号レベルまで増幅してスピーカに送る。スピーカは、AFアンプ19から受け取ったノイズキャンセル信号または復調信号を音声出力する。
CPU21は、スケルチ機能がオンの場合、ノイズアンプ20から受け取った雑音信号の電圧値が第1の閾値以上になるとミュートスイッチ16を開き(スケルチを閉じ)、第2の閾値未満になるとミュートスイッチ16を閉じる(スケルチを開く)制御を行う。CPU21は、ノイズキャンセル機能がオンの場合には、ノイズキャンセル機能がオフの場合よりも、第1の閾値および第2の閾値を大きい値に設定する。CPU21は、スケルチ機能がオフの場合はミュートスイッチ16の開閉を制御せず、ミュートスイッチ16は閉じられている(スケルチが開いている)。あるいは、スケルチ機能は常にオンの状態であってもよい。
マイクアンプ22は、マイクが集音した音声を電気信号に変換した集音信号を取得し、適切な信号レベルまで増幅する。TX/RXスイッチ14は、送信時にはマイクアンプ22が出力した集音信号をミュートスイッチ23に送る。ミュートスイッチ23が閉じている場合、集音信号はマイクアジャスタ24に送られる。マイクアジャスタ24は、ミュートスイッチ23から受け取った集音信号を適切な信号レベルまで減衰させる。リミッタ25は、マイクアジャスタ24が減衰させた集音信号の振幅が一定になるように制限し、ローパスフィルタ26に送る。ローパスフィルタ26は、リミッタ25から受け取った集音信号から、不要な高周波成分を除去して、AFアンプ27に送る。AFアンプ27は、ローパスフィルタ26から受け取った集音信号を適切な信号レベルまで増幅して周波数変換部28に送る。周波数変換部28では、図示しない局部発信器で生成された搬送波を集音信号で変調して、送信信号を生成する。周波数変換部28により生成された送信信号はアンテナから送信される。
図2は、本発明の実施の形態に係る無線通信機の機能構成例を示すブロック図である。無線通信機1は、機能構成として、周波数変換部31、復調部32、抽出部33、ノイズキャンセル部34、出力部35、スケルチ制御部36および送信部37を備える。周波数変換部31は、アンテナから入力される受信信号の周波数変換を行って、IF信号を生成する。図1のIF−IC11は、周波数変換部31として機能する。復調部32は、周波数変換部31が生成したIF信号を復調して復調信号を生成する。復調部32は、生成した復調信号を抽出部33およびノイズキャンセル部34に送る。図1のIF−IC11およびバッファアンプ13は、復調部32として機能する。
抽出部33は、復調部32から受け取った復調信号から雑音信号を抽出し、スケルチ制御部36に送る。図1のIF−IC11、スケルチアジャスタ12およびノイズアンプ20は、抽出部33として機能する。ノイズキャンセル機能がオンの場合、ノイズキャンセル部34は、復調部32から受け取った復調信号の雑音成分を抑圧したノイズキャンセル信号を生成する。ノイズキャンセル部34は、生成したノイズキャンセル信号を出力部35に送る。ノイズキャンセル機能がオフの場合、ノイズキャンセル部34は、復調部32から受け取った復調信号を出力部35に送る。図1のノイズキャンセルIC15は、ノイズキャンセル部34として機能する。ノイズキャンセル機能がオンの場合、出力部35は、ノイズキャンセル部34から受け取ったノイズキャンセル信号を調整し、スピーカを介して音声出力する。ノイズキャンセル機能がオフの場合、出力部35は、ノイズキャンセル部34から受け取った復調信号を調整し、スピーカを介して音声出力する。図1のローパスフィルタ17、AFボリューム18およびAFアンプ19は、出力部35として機能する。
スケルチ機能がオンの場合、スケルチ制御部36は、抽出部33から受け取った雑音信号の電圧値が第1の閾値以上になると出力部35の音声出力を停止し(スケルチを閉じ)、第2の閾値未満になると出力部35の音声出力を許可する(スケルチを開く)制御を行う。スケルチ機能がオフの場合、スケルチ制御部36は、出力部35の音声出力の制御を行わない。図1のCPU21およびミュートスイッチ16は、スケルチ制御部36として機能する。スケルチ制御部36は、ノイズキャンセル機能がオンの場合の第1の閾値および第2の閾値と、ノイズキャンセル機能がオフの場合の第1の閾値および第2の閾値とを示すスケルチレベルテーブルを記憶しており、これを参照して出力部35の制御を行う。ここでスケルチ制御部36が記憶するスケルチレベルテーブルについて図3を用いて説明する。
図3は、実施の形態に係るスケルチレベルテーブルの一例を示す図である。図3のスケルチレベルテーブルでは、スケルチレベルLV.1〜LV.10が設定されている。スケルチレベルが高くなるほど、スケルチが開きにくくなり(第1の閾値および第2の閾値が小さくなり)、スケルチレベルが低くなるほど、スケルチが開きやすくなる(第1の閾値および第2の閾値が大きくなる)。「Open」は、ノイズキャンセル機能がオフの場合の、通常の待ち受け時の第2の閾値を示している。図3の例では、「Open」の一番スケルチが開きやすいLV.1の設定値は、電力レベル「−14dBu」のテスト用の無線信号を入力したときの雑音信号の電圧値とし、一番スケルチが開きにくいLV.10の設定値は、電力レベル「−4dBu」のテスト用の無線信号を入力したときの雑音信号の電圧値としている。「Open」のスケルチレベルLV.2〜LV.9の設定値は、LV.1の設定値とLV.10の設定値との間の値を等間隔で振り分けている。
「Open Scan」は、ノイズキャンセル機能がオフの場合の、無線通信機1が受信周波数を所定の帯域内で遷移させるスキャン動作時の第2の閾値を示している。スキャン動作時には、通常の待ち受け時よりスケルチが開きやすいように、同じスケルチレベルでは「Open」の第2の閾値よりも「Open Scan」の第2の閾値のほうが大きい値になっている。「Close」は、ノイズキャンセル機能がオフの場合の、通常の待ち受け時の第1の閾値を示している。「Open(NC)」は、ノイズキャンセル機能がオンの場合の、通常の待ち受け時の第2の閾値を示している。「Close(NC)」は、ノイズキャンセル機能がオンの場合の、通常の待ち受け時の第1の閾値を示している。ノイズキャンセル機能がオフの場合よりノイズキャンセル機能がオンの場合のほうが、スケルチが開きやすいように、同じスケルチレベルでは「Open(NC)」および「Close(NC)」の値は、「Open」および「Close」の値よりも大きい値になっている。
以下、「Open」および「Close」の値をノイズキャンセルオフ時の閾値といい、「Open(NC)」および「Close(NC)」の値をノイズキャンセルオン時の閾値という。図3のスケルチレベルテーブルでは、ノイズキャンセルオフ時の閾値およびノイズキャンセルオン時の閾値について、同じスケルチレベルでは第1の閾値よりも第2の閾値のほうが大きい値になっている。このように、第1の閾値と第2の閾値との間にある程度の差を持たせることで、閾値の付近でスケルチが頻繁に開閉を繰り返す(バタつく)ことを抑制できる。なお、スケルチレベルが高いほど小さい雑音でスケルチの開閉が制御されるので、図3の例では、スケルチレベルが高くなるにつれて、第1の閾値と第2の閾値との差が大きくなるよう(バタつきにくくなるよう)、ノイズキャンセルオフ時の閾値およびノイズキャンセルオン時の閾値を設定している。
図2の送信部37は、マイクから入力される集音信号を調整し、周波数変換して送信信号を生成する。送信部37は生成した送信信号を、アンテナを介して送信する。図1のマイクアンプ22、マイクアジャスタ24、リミッタ25、ローパスフィルタ26、AFアンプ27および周波数変換部28は、送信部37として機能する。ここで、無線通信機1が実行する受信処理の動作について図4を用いて説明する。
図4は、実施の形態に係る受信処理の動作の一例を示すフローチャートである。受信処理は、無線通信機1が起動すると開始する。無線通信機1の周波数変換部31は、アンテナから受信信号を取得していない場合(ステップS11;NO)、ステップS11の処理を繰り返して、受信信号の取得を待機する。アンテナから受信信号を取得すると(ステップS11;YES)、周波数変換部31は、受信信号の周波数変換を行って、IF信号を生成する(ステップS12)。復調部32は、周波数変換部31が生成したIF信号を復調して復調信号を生成する(ステップS13)。復調部32は、生成した復調信号を抽出部33およびノイズキャンセル部34に送る。
抽出部33は、復調部32から受け取った復調信号から雑音信号を抽出し(ステップS14)、スケルチ制御部36に送る。スケルチ制御部36は、抽出部33から受け取った雑音信号に基づいてスケルチの開閉を制御するスケルチ制御処理を行う(ステップS15)。ノイズキャンセル機能がオンの場合(ステップS16;YES)、ノイズキャンセル部34は、復調部32から受け取った復調信号の雑音成分を抑圧したノイズキャンセル信号を生成する(ステップS17)。ノイズキャンセル部34は、生成したノイズキャンセル信号を出力部35に送る。ステップS15のスケルチ制御処理によってスケルチが開いている場合(ステップS18;YES)、出力部35は、ノイズキャンセル部34から受け取ったノイズキャンセル信号を調整し、スピーカを介して音声出力して(ステップS19)、処理を終了する。ステップS15のスケルチ制御処理によってスケルチが閉じている場合(ステップS18;NO)、処理を終了する。
一方、ノイズキャンセル機能がオフの場合(ステップS16;NO)、ノイズキャンセル部34は、復調部32から受け取った復調信号を出力部35に送る。ステップS15のスケルチ制御処理によってスケルチが開いている場合(ステップS20;YES)、出力部35は、ノイズキャンセル部34から受け取った復調信号を調整し、スピーカを介して音声出力して(ステップS21)、処理を終了する。ステップS15のスケルチ制御処理によってスケルチが閉じている場合(ステップS20;NO)、処理を終了する。続いて、ステップS15で定義したスケルチ制御処理について、図5を用いて説明する。
図5は、実施の形態に係るスケルチ制御処理の動作の一例を示すフローチャートである。無線通信機1のスケルチ制御部36は、ノイズキャンセル機能がオンの場合は(ステップS31;YES)、図3に示すようなスケルチレベルテーブルのノイズキャンセルオン時の閾値を参照する(ステップS32)。スケルチ制御部36は、ノイズキャンセル機能がオフの場合は(ステップS31;NO)、図3に示すようなスケルチレベルテーブルのノイズキャンセルオフ時の閾値を参照する(ステップS33)。
スケルチ制御部36は、抽出部33から受け取った雑音信号の電圧値が第1の閾値以上である場合(ステップS34;YES)、出力部35の音声出力を停止し、スケルチを閉じて(ステップS35)、処理を終了する。スケルチ制御部36は、抽出部33から受け取った雑音信号の電圧値が第1の閾値未満である場合(ステップS34;NO)、雑音信号の電圧値が第2の閾値未満であれば(ステップS36;YES)、出力部35の音声出力を許可し、スケルチを開いて(ステップS37)、処理を終了する。雑音信号の電圧値が第2の閾値以上であれば(ステップS36;NO)、処理を終了する。
以上説明したとおり、実施の形態に係るノイズキャンセル機能およびスケルチ機能を有する無線通信機1によれば、ノイズキャンセル機能が働いて聴覚上は受信感度が良いにも関わらず、スケルチ感度付近でスケルチが閉じてしまうことを抑制することが可能である。
本発明の実施の形態は上述の実施の形態に限られない。上述の実施の形態における無線通信機1の構成は一例であり、例えば無線通信機1は、送受信機能を備えたトランシーバーであってもよいし、受信機能のみを備えていてもよい。無線通信機1が受信機能のみを備える場合には、図1のTX/RXスイッチ14、マイクアンプ22、ミュートスイッチ23、マイクアジャスタ24、リミッタ25、ローパスフィルタ26、AFアンプ27および周波数変換部28はなくてもよく、図2の送信部37はなくてもよい。アンテナ、マイクおよびスピーカは、無線通信機1に内蔵されてもよいし、外付けの機器であってもよい。第1の閾値および第2の閾値は同じ値でもよい。
1 無線通信機
11 IF−IC
12 スケルチアジャスタ
13 バッファアンプ
14 TX/RXスイッチ
15 ノイズキャンセルIC
16 ミュートスイッチ
17 ローパスフィルタ
18 AFボリューム
19 AFアンプ
20 ノイズアンプ
21 CPU
22 マイクアンプ
23 ミュートスイッチ
24 マイクアジャスタ
25 リミッタ
26 ローパスフィルタ
27 AFアンプ
28 周波数変換部
31 周波数変換部
32 復調部
33 抽出部
34 ノイズキャンセル部
35 出力部
36 スケルチ制御部
37 送信部

Claims (4)

  1. スケルチ機能およびノイズキャンセル機能を備える無線通信機であって、
    アンテナが捕捉した受信信号の周波数変換を行って、中間周波数の信号であるIF信号を出力する周波数変換部と、
    前記IF信号を復調し、復調信号を出力する復調部と、
    前記復調部が出力した前記復調信号から雑音成分のみが抽出された雑音信号を出力する抽出部と、
    前記ノイズキャンセル機能がオンの場合、前記復調部が出力した前記復調信号の雑音成分を抑圧したノイズキャンセル信号を生成するノイズキャンセル部と、
    前記ノイズキャンセル機能がオフの場合、前記復調信号を音声出力し、前記ノイズキャンセル機能がオンの場合、前記ノイズキャンセル信号を音声出力する出力部と、
    前記スケルチ機能がオンの場合、前記抽出部が出力した前記雑音信号が示す電圧値が第1の閾値以上になると前記出力部の音声出力を停止し、前記雑音信号が示す電圧値が第2の閾値未満になると前記出力部の音声出力を許可するスケルチ制御部と、
    を備え、
    前記ノイズキャンセル機能がオンの場合の前記第1の閾値および前記第2の閾値はそれぞれ、前記ノイズキャンセル機能がオフの場合の前記第1の閾値および前記第2の閾値よりも大きい値に設定されている無線通信機。
  2. 前記第1の閾値は、前記第2の閾値よりも大きい値に設定されている請求項1に記載の無線通信機。
  3. 前記第1の閾値および前記第2の閾値はスケルチレベルごとに設定されており、前記スケルチレベルが高くなるにつれて、前記第1の閾値および前記第2の閾値の値が小さくなり、前記第1の閾値と前記第2の閾値との差が大きくなるように設定されている請求項2に記載の無線通信機。
  4. スケルチ機能およびノイズキャンセル機能を備える無線通信機が行う通信制御方法であって、
    アンテナが捕捉した受信信号の周波数変換を行って、中間周波数の信号であるIF信号を出力する周波数変換ステップと、
    前記IF信号を復調し、復調信号を出力する復調ステップと、
    前記復調ステップで出力した前記復調信号から雑音成分のみが抽出された雑音信号を出力する抽出ステップと、
    前記ノイズキャンセル機能がオンの場合、前記復調ステップで出力した前記復調信号の雑音成分を抑圧したノイズキャンセル信号を生成するノイズキャンセルステップと、
    前記ノイズキャンセル機能がオフの場合、前記復調信号を音声出力し、前記ノイズキャンセル機能がオンの場合、前記ノイズキャンセル信号を音声出力する出力ステップと、
    前記スケルチ機能がオンの場合、前記抽出ステップで出力した前記雑音信号が示す電圧値が第1の閾値以上になると前記出力ステップでの音声出力を停止し、前記雑音信号が示す電圧値が第2の閾値未満になると前記出力ステップでの音声出力を許可するスケルチ制御ステップと、
    を備え、
    前記ノイズキャンセル機能がオンの場合の前記第1の閾値および前記第2の閾値はそれぞれ、前記ノイズキャンセル機能がオフの場合の前記第1の閾値および前記第2の閾値よりも大きい値に設定されている通信制御方法。
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