アマチュア無線の音声通信にはさまざまな方式があります。中でもAM,SSB,FMはこれまでアマチュア無線に使用されてきた,代表的なアナログ音声通信の方式です。 AM,SSB,FMモードに使用される代表的な変調方式は下表のようなものです。D-STARでは音声通信に,デジタル音声通信を採用しています。 このデジタル音声通信とはいったいどのようなものでしょうか? アマチュア無線に使用されているアナログ音声通信方式とD-STARのデジタル音声通信の特徴の違いとして占有周波数帯幅の違いがあります。 |
通信方式 | 変調方式 | 占有周波数帯幅 | |
アナログ | AM方式 | 電力変調 | 6kHz |
アナログ | SSB方式 | 平衡変調 | 3kHz |
アナログ | FM方式 | リアクタンス変調 | 16kHz (現行のFMトランシーバーの占有周波数帯幅) |
デジタル | D−STAR | 周波数変調(GMSK) (AMBE CODEC) |
6kHz |
V/U/SHF帯でもっともよく利用されている,アナログFM方式は音声の明瞭度は高いのですが,1波あたり16kHzの周波数を占有します。 HF帯を中心に,さまざまな周波数で使用されているアナログSSB方式は,電力の利用効率もよく電波もよく飛ぶのですが,周波数のゼロインが難しく,明瞭度もあまりよくありません。 またAM方式は,50MHz帯より高い周波数帯ではほとんど使用されていません。 一方,D-STARのデジタル音声通信は,6kHzの占有周波数帯幅でアナログFM方式に匹敵する明瞭度の高い音声が送れ,さらに,音声と同時に画像などの小さなデジタルデータを添付することも可能です。 |
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デジタル音声通信の仕組み |
デジタル音声通信では,デジタル変調方式で音声の送受信をおこないます。 上図が,デジタル音声通信の場合のトランシーバーの動作の概略図です。従来のアナログ無線機とD-STARトランシーバーの構成のもっとも大きな違いはCODECのブロックです。 従来のアナログ音声通信では,アナログの音声信号により,各変調をおこなっているため,このCODECのブロックがありません。 デジタル音声通信の場合,アナログ音声信号をいったんデジタル信号に直して,そのデジタル信号を使って変調をおこなっているのです。 たとえばD-STARの音声通信の送信は,マイクから入力された音声信号をAMPのブロックで増幅後,CODECのブロックで音声符号化しデジタル信号に変換します。Transmitterのブロックでそのデジタル信号をGMSK変調し必要な電力まで増幅して出力します。 音声通信の受信は,アンテナから入力された受信信号がReceiverのブロックでGMSK復調され,復調されたデジタル信号を,CODECのブロックで元のアナログ信号に復元し,AMPのブロックで増幅後,音声がスピーカーから出力されます。 |
●符号化した音声はどうやって送るの? |
D-STARトランシーバーは,AMBE方式で符号化した音声信号をGMSK方式で変調して送信します。音声系通信のパケットは下の図のようになっています。 |
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ビット 同期 |
フレー ム 同期 |
フラグ1 | フラグ2 | フラグ3 |
ID |
PFCS |
音声 フレーム |
フレーム |
フレーム |
データ |
…… |
フレーム |
ラスト フレーム |
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送り先 レピータ コール サイン |
送り元 レピータ コール サイン |
相手局 コール サイン |
自局 コール サイン1 |
自局 コール サイン2 |
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64bit |
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1byte | 1byte |
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4byte | 2byte |
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48bit |
●ビット同期 | 入力信号の同期をとるためのビット同期信号 |
●フレーム同期 | これより信号であることを表すフレーム同期信号 |
●フラグ1 | このヘッダの意味づけをしています。レピータ経由通信/直接通信,レピータ制御信号等 |
●送り先レピータコールサイン | アシスト局で中継したとき,最終目的地のレピータコールサイン |
●送り元レピータコールサイン | D-STARトランシーバーが属しているレピータのコールサイン |
●相手局コールサイン | |
●自局コールサイン | |
●フラグ2 | 通信プロトコルのバージョン情報等 |
●P-FCS | この無線ヘッダ部が有効かどうかのフレームチェックシーケンス |
無線ヘッダ部の後のデータ部は,AMBEで20msごとにデジタル化された72bitの音声フレームです。その後の24bitのデータフレームは,小さな静止画やメモ等を音声と同時に送ることができる構成になっています。この繰り返しの後,送信の最後にはラストフレーム(48bit)が付加されて,送信の終わりがわかるようになっています。 データ部のフレームには,「音声フレームとデータフレーム」の繰り返し20回に1回,同期信号を入れることになっています。これはフェージング等によって通信の途中で信号が途切れると,受信側で同期がとれなくなって再生不可能になることを防ぐものです。 |
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