コードレス電話機 Cordless Phones UDC 621.395.6/.7 田中昌樹 Masaki Tanaka 情報通信事業本部端末機器事業部第 1 技術部隅元一洋 Kazuhiro Kumamoto 情報通信事業本部端末機器事業部第 1 技術部前田幸一 Kouichi Maeda 情報通信事業本部端末機器事業部第 1 技術部小池一幸 Kazuyuki Koike CIS 本部技術情報システム部ソフト技術課 1 能な子機は 4台とする。はじめに 2.2 ディジタル RF 部コードレス方式の利便性から電話機市場でコードレス機能アナログ方式は同時通話可能チャネル数が 1でかつ送信，受が必須となったため，アナログ方式，およびディジタル方式信合わせて 2つの周波数を必要とする。これに対して，ディジの親機で使用する RF（Radio Frequency）部を開発した。RF タル方式は TDMA-TDD（Time Division Multiple Access −Time 部は，コードレス電話機システムの親機と子機間を無線接続 Division Duplex）方式とし，最大同時通話可能チャネルが 4 チし，無線状態を監視し，通話路をコントロールするユニット表1 である。 Summary of RF part system コードレス電話機の親機に組み込むため，始めに一般に普及していたアナログ RF 部を開発した。これは通話路を 1 本持アナログった方式である。無線方式次に，秘匿性と通話品質で優位なディジタルコードレスの普及が予想されたため，1 スロット対応の RF 部を開発した。アナログ同時通話可能な子機の数スロットの RF 部は無線通話路を 3 本持ち子機−子機間内線通話や3台の子機での同時利用などを可能とした。 2スロット対応 4スロット対応ディジタル TDMA-TDD 1スロットディジタル TDMA-TDD 2スロット＊1 ディジタル TDMA-TDD 4スロット＊1 1 3 アナログ専用子機 4台ディジタルコードレス子機4台ディジタルコードレス子機または専用子機2台ディジタルコードレス子機または専用子機3台子機通話中の通話していない子機への制御信号の送信 × × ○ ○ 子機−子機間の内線通話 × × × ○ スに内線，転送時の機能および操作性の向上を設計方針としト対応 RF 部は表示機能を拡張した子機に対応した。また，4 1スロット対応 1 接続子機て，2 スロット，4 スロットの RF 部を順次開発した。2 スロッディジタル 1 RF 部を構成する部品が安価に推移してきたため，これをベー 2 RF 部システム仕様概要＊1 ＊2 スロットの内，1つのスロットを制御スロットとして使用専用子機は本開発の RF 部に対応した表示を拡張した子機である。開発方針各方式の仕様概要を表 1 に示す。 2.1 アナログ RF 部 RF部アナログ RF 部のシステム構成を図 1 に示す。アナログ専用子機回線本 RF 部は，無線路を 1 本持ち，制御チャネルと通話チャネルの2つのチャネルを切り替えて使用する。同時に使用できる親機子機は 1 台とし，子機使用中に，他の子機に対して使用中表示図1 等のシステム状態を送信することはできない。なお，登録可アンリツテクニカル No.76 Oct. 1998 電話機部アナログ RF 部のシステム構成 System composition of Analog RF part 125 コードレス電話機ャネルであり，かつ 1チャネルに対して送受信とも同じキャリなっていない子機 2，3，4 はシステム状態を受信できないためアを使用する。時分割の方式（スロット構成）を図 2 に示す。圏外表示となる。第1スロットの場合は T1（transmit 1），R1（receive 1）は同じ 2.2.2 2 スロット対応 RF 部キャリアとなる。送信に 1 スロット，受信に 1 スロットのみを 2 スロット対応 RF 部のスロット配置例を図 5 に，システム使用する方式を「1 スロット対応 RF 部」，送信に 2 スロット，構成を図 6 に示す。子機との通話スロットを 1 スロットとし，受信に 2 スロット使用する方式を「2 スロット対応 RF 部」，ま残りの 1スロットは制御スロット専用とする。実際の制御スロた，送信に 4 スロット，受信に 4 スロット使用する方式を「4 ットは間欠送信となるが，図 5では送信可能な全スロットを示スロット対応RF 部」と呼ぶ。している。 2.2.1 1 スロット対応 RF 部同時通話できる子機は 1 台であるが，子機 1 が通話中の場合 1 スロット対応 RF 部の第一スロットを使用したスロット配も，通話を行なっていない子機 2に対して外線使用中等のシス置例を図 3 に，システム構成を図 4 に示す。親機の T1 から子テム状態の送信を可能とする。機 1 の R1 への通話路および，子機 1 の T1 から親機の R1 への通 2.2.3 4 スロット対応 RF 部話路で双方向通話を実現する。子機と通話する場合は，通話子機 3 台で同時通話中のスロット配置例を図 7 に，システムチャネルを通し，論理制御チャネル（スーパーフレーム）を停止するものとする。登録可能な子機は4 台とし，同時通話で 5 ms きる子機は 1 台とする。子機 1 で通話を行なう場合，通話を行親機 T1 T3 子機 1 子機 2 5 ms 図2 R3 T1 T3 R1 R3 T3 R1 T1 R1 T1 第1スロット（T1，Ｒ1）：制御スロット（親機←→待機中子機（子機 2））第3スロット（T3，Ｒ3）：通話スロット（親機←→子機 1） R4 T1 T2 T3 T4 R1 R2 R3 R4 T1 T2 T3 T4 R1 R2 T1：送信第1スロット T2：送信第2スロット T3：送信第3スロット T4：送信第4スロット R1 R3 Ｒ1：受信第1スロットＲ2：受信第2スロットＲ3：受信第3スロットＲ4：受信第4スロット図5 ディジタル 2 スロット RF 部のスロット配置例 Sample slot arrangement of Digital two-slot RF part ディジタル RF 部のスロット構成 Slot composition of Digital RF part 通話子機 1 RF部 5 ms 制御 2.5 ms 親機 T1 R1 T1 R1 子機 1 R1 T1 R1 T1 子機 2 電話機部回線ディジタルコードレス子機親機図6 第1スロット（T1，Ｒ1）：通話または制御スロット（親機←→子機 1）ディジタル 2 スロット RF 部のシステム構成 System composition of Digital two-slot RF part 図3 ディジタル 1 スロット RF 部のスロット配置例 Sample slot arrangement of Digital one-slot RE part 5 ms 親機 R4 T1 T2 T3 T4 R1 R2 R3 R4 T1 T2 T3 T4 R1 R2 子機 1 R2 子機 2 RF部子機 3 電話機部親機図4 ディジタル 1 スロット RF 部のシステム構成図7 System composition of Digital one-slot RF part アンリツテクニカル No.76 Oct. 1998 T3 R4 T2 R3 T4 R4 第1スロット（T1，Ｒ1）：制御スロット（親機←→待機中子機（図示した例では3つの子機はすべて通話中で，待機中の子機はない））第2スロット（T2，Ｒ2）：通話スロット（親機←→子機 1）第3スロット（T3，Ｒ3）：通話スロット（親機←→子機 2）第4スロット（T4，Ｒ4）：通話スロット（親機←→子機 3）ディジタルコードレス子機回線 R3 T4 R2 T2 ディジタル 4 スロット RF 部のスロット配置例 Sample slot arrangement of Digital four-slot RF part 126 コードレス電話機構成を図 8 に示す。子機との通話スロットを 3 スロットとし，（1）ベースバンド回路残りの 1 スロットを制御スロット専用とする。主にフィルタにより構成し，音声の帯域制限を行う。また，通話通話 RF部通話コンパンダ回路：音声のレベルのダイナミックレンジの拡大子機 2 モデム：親子間制御データの送受信用（2）高周波回路送信部はベースバンド回路の送信信号をアップコンバートディジタルコードレス子機 3台同時通話可能親機図8 子機 1 子機 3 電話機部回線秘話回路，コンパンダ回路，モデムを内蔵し，各処理を行う。し，搬送波に乗せる。受信部は受信信号をダウンコンバートし，ベースバンド回路に供給する。ディジタル 4 スロット RF 部のシステム構成 3.1.2 ソフトウエア System composition of Digital four-slot RF part ソフトウエアは回線接続，転送，切断の制御を行なう。一最大 3 台の子機にて外線および内線の同時通話が可能であ例として，子機から発信した場合の回線接続手順について述り，通話中の場合も，通話を行なっていない子機に対するシべる。接続手順のシーケンスを図 10 に示す。子機は制御チャステム状態の送信を可能とする。ネルで着信待ち受け（キャリアセンス）を行い，一定時間 3 （約 2 秒）毎に通話チャネルの使用状態を監視（キャリアセン各方式の構成ス）している。子機側から発呼操作が行われた場合，親機へ 3.1 アナログ RF 部接続要求・通話チャネル指定を送信する。親機は自局 ID の検アナログ RF 部は 250MHz ／ 380MHz 帯コードレス電話の無出を行い，ID が一致すると，制御チャネルから未使用の通話チャネルに切り替え，親機は制御信号応答を送出する。子機線局の無線設備標準規格 RCR STD−13 に準拠した。 3.1.1 ハードウエアからはダイヤル等のデータを送り通話を行なう。ハードウエアの構成を図 9 に示す。アン高周波回路ベースバンド回路テナ送信部フィルタ受信秘話回路部コンバンダ回路回線制御シンセサイザ部モデム部マイコン図9 アナログ RF 部構成図 Composition diagram of Analog RF part アンリツテクニカル No.76 Oct. 1998 127 コードレス電話機子機親制御チャネル通話チャネル対して音声，非制限ディジタル情報などを PCM で送受信可能機通話チャネル制御チャネルとする。ただし，有線系がアナログ信号の場合は，ADC/DAC キャリアセンスを内蔵する ADPCM CODECを使用した。キャリアセンス（b）バーストモード・コントローラキャリアセンス接続要求・通話チャネル指定発呼操作自局 IDの検出チャネルコーデック部，タイミング・ロジック部，プロセキャリアセンスッサ I/F部，ADPCMI/F部，RFモジュール I/F部から成る。制御信号・応答・チャネルコーデック部通話送受信 TDMA-TDD 処理を行う他，チャネルエンコード時には，プリアンブル付加，制御用スロットと通信用スロットの識別のため UW 付加，秘匿操作，CRC データの生成，スクランブルを行ない，チャネルデコード時には UW 検出，デスクランブル，CRC判定，子機との ID 判定，秘匿解除を行なう。図 10 アナログ RF 部回線接続手順図・タイミング・ロジック部 Procedures of Analog- RF- part line connection バーストモード・コントローラのビット・タイミングを生 3.2 ディジタル RF 部成する。π/4 シフト QPSK MODEM，RF モジュールの制御信ディジタル RF 部は第二世代コードレス電話システム標準規号は，このビット・タイミングを使用してつくり，送受信デ格RCR STD − 28 に準拠した。ータに対して正確なタイミングでの送受信動作を行う。 3.2.1 ハードウエア（c）π/4シフト QPSK MODEM （1）1 スロット対応RF 部変調部は，ディジタルフィルタ，DAC により，送信データハードウエアの構成を図 11 に示す。を直交信号（I,Q信号）に変換する。復調部は，遅延検波回路，ビット同期回路により，受信入（a）ADPCM CODEC 力からクロック再生し，ディジタルデータとする。第二世代コードレス電話システムの音声符号化方式は（d）RFモジュール 32kbit/sADPCM であるため，本回路ブロックにより回線部にアン RFモジュールテナ送信部 π/4 シフト QPSK MODEM 変調バーストモード・コントローラ部 ADPCM I/F チャネルコーデック部受信部復調 ADPCM CODEC 回部線シンセサイザ部 RFモジュール I/F タイミング・ロジック部制御部プロセッサ I/F プロセッサ図 11 ディジタル 1 スロット RF 部の構成 Composition of Digital one-slot RF part アンリツテクニカル No.76 Oct. 1998 128 コードレス電話機た。これにより，連続する RF スロットを使用する場合には，送信部は，入力される I,Q 信号から変調波を生成し，RF に 2 系統のシンセサイザ回路うち，一方を使用中にもう一方をデアップコンバートする。ータ設定し後続するスロットで安定に出力することを可能と受信部は，受信信号を固定の周波数にダウンコンバートし，した。制御例を図 12 に示す。 π/4シフト QPSK MODEM に供給する。 3.2.2 ソフトウエアシンセサイザ部は，300kHz ステップで周波数を選択でき，送受信キャリア周波数選択に対応している。（1）1スロット対応RF 部（2）2スロット対応 RF 部（a）ソフトウエアの構成構成はディジタル 1 スロット対応 RF 部と同一である。ただソフトウエアの構成は，リアルタイムモニタで制御されるし，通話中に，通話していない子機に対して制御信号の送受マルチタスク方式とした。ソフトウエアの構成図を図 13 に示信を続けるため，バーストモード・コントローラは RF 信号す。各部の動作概要は以下である。 2ch 多重（TDMA）可能とし，π/4 シフト QPSK モデムについ・ API は第二世代コードレス電話システム標準規格ては，変調部は 1 系統で 2ch 対応可能だが，復調部は受信品質 STD − 28 の無線区間インタフェースを以下のタスクにより実を保つため 2系統とした。現する。（3）4スロット対応 RF 部チャネル管理タスク：チャネル割当て構成はディジタル 1 スロット対応 RF 部と同一である。ただ無線管理タスクし，ADPCM コーデックは 3 系統とした。バーストモード・コ RCR ：通話チャネル切替等の無線制御 LAPDC（Link Access Procedure for Digital Cordless）タスクントローラは，RF 信号 4ch 多重（TDMA）可能としπ/4 シフ： LAYER2としてのリンクアクセスト QPSK モデムは，復調部を 4 系統とした。また，連続する手順の制御 RF スロットを使用する場合があるので，RF モジュールはロッ LAYER3タスククアップタイム（数百μ s）のシンセサイザ回路を 2 系統とし： LAYER3としての呼制御と移動管理 625μs RF スロット n スロット n＋1 シンセサイザA SW シンセサイザB SW シンセサイザA データ設定ストローブ信号シンセサイザB データ設定ストローブ信号 T シンセサイザAデータ設定 T T：シンセサイザロックアップ時間以上シンセサイザBデータ設定シンセサイザA出力安定シンセサイザB出力安定図 12 連続する RF スロットを使用する場合のシンセサイザ制御例 Sample of synthesizer control using continuos RF-slot アンリツテクニカル No.76 Oct. 1998 129 コードレス電話機表2 API （Application Programming Interfase） Composition of superframe of RF part RF部スロット主装置モジュール主装置制御タスクチャネル管理タスク線線着信群分ファクタ n group 4 4 4 御一斉呼出エリア長 n p 1 1 1 部 RTC（Real Time Clock）ドライバ部 ADPCMドライバエコーキャンセラドライバ御 LAPDC タスク同一着信群数 n sg 1 1 1 バッテリセービング数 n bs 1 1 1 オプション n offset 0 0 0 PCH 数 n pch 1 1 1 フレーム基本単位長 n sub 2 2 2 11 11 11 報知状態指示 0 2 7 上り LCCH タイミング 3 3 3 グローバル定義パターン 1 2 2 RS-232-C ドライバタスク制御部オプションリアルタイムモニタ図 13 ソフトウェア構成部 Composition of software 主装置制御タスク 26 26 26 （130 ms）（130 ms）（130 ms）制制データリンクモジュール LAYER3 タスク 1スロット 2スロット 4 スロット LCCH インターバル値 n 回無無線管理タスク RF 部のスーパーフレームの構成：主装置モジュールとのメッセージ送受信・主装置モジュールは内線，外線の呼制御を行なう。送信停止するものとする。子機との通信終了後スーパーフレ・データリンクモジュールは主装置と回線制御部の間のシリームの送信を再開する。アル通信の制御を行なう。（C）回線接続手順（b）論理制御チャネル（LCCH：Logical Control Channel）外線発信の手順を図 15 に示す。待機中の子機はシステム状親機から子機への LCCH の構成例を図 14 に示す。1 フレー態を受けるため親機から送られるスーパーフレームを常時間ムは送信 4 スロット，受信 4 スロットの 5ms であり，26 フレー欠受信している。子機はオフフックされると親機にリンク確ム毎の 8個の間欠送信スロットで構成される。立要求を送出し，親機はリンク割当てを返す。その後，同期スーパーフレームの構成を表 2 に示す。1 スロット RF 部がバーストを用いて，周波数およびタイミングの同期を取り， SABM（Set Asynchronous Balanced Mode），UA（Unnumberd 子機と通信スロットで通信する場合は，スーパーフレームを 5×26＝130 ms 5 ms R4 T1 T2 1 T3 2 T4 R1 R2 3 R3 R4 8 T1 T2 T3 T4 R1 R2 T1 1 130 ms 130×8＝1040 ms LCCH スーパーフレーム図 14 論理制御チャネル(LCCH)の構成例 Sample composition of logic control アンリツテクニカル No.76 Oct. 1998 130 コードレス電話機子機線通話路が確立してからは，音声通話路で外線網の DT（Dial 親機RF部 Tone），RBT（Ring Back Tone）音等を聞かせると共にキーコリンク確立要求リンク割当オフフックード（ダイヤル），LCD 制御等の制御情報を送受信して，外線同期バースト同期バースト通話中の状態とする。 SABM（SACCH，FACCH） UA （SACCH，FACCH）（2）2スロット対応RF 部呼設定呼設定受付秘匿鍵受付認証要求ソフトウエアの基本的な構成は 1 スロット対応と同様であ認証応答応る。以下異なる点を述べる。子機との通話スロットは 1スロッ答応答確認ファシリティ：キーコード（オフフック）トのみで残りの 1スロットはスーパーフレーム専用とする。ま DISC（FACCH） UA （FACCH）ファシリティ：外線使用中た，TDMA − TDD4 スロットの内，隣接しない 2スロットを使ファシリティ：通話路：外線通話用し，スーパーフレームの送信停止は行なわない。スーパー D T 音ダイヤル押下フレームの構成を表 2に示す。ファシリティ：キーコード（ダイヤル）ファシリティ：LCD制御（ダイヤル）（3）4スロット対応RF 部ソフトウエアの基本的な構成は 2 スロット対応と同様であ R B T 音ファシリティ：LCD制御（通話時間表示開始）る。子機との通話スロットは 3 スロットで残りの 1 スロットは通話中スーパーフレーム専用とする。スーパーフレームの構成を表 2に示す。 4 図 15 ディジタル RF 部外線発信手順図 Procedures of external line sending of digital RF part むすびアナログ式に始まったコードレス電話用 RF 部は，ディジタル 4スロット対応RF 部まで開発が進み，アナログ式 RF部及び， Information）にて，呼接続および通信中に使用するメッセーディジタル 2 スロット対応 RF 部については，製品に適用し量ジを乗せるチャネルである SACCH（Slow Associated Control 産している。電話網を利用した情報通信サービス用の端末は， Channel），FACCH（Fast Associated Control Channel）の非同今後もさらに多種，多様化が進むことが予測される。その中期平行モードを設定し，呼設定，秘匿鍵を送受信する。認証でも，ディジタルコードレス応用端末については，高品質なは親機が認証乱数を発生し認証要求メッセージで子機に送信音声，高速データ通信などの特長により，家庭や SOHO 市場する。子機は子機が持つ認証鍵を用いて受信した認証乱数をでの応用が期待できる。こうした市場の要求に対応し，コードレス技術を生かした演算し，演算結果を認証応答で親機に返す。親機も親機自身製品をタイムリに開発していく。が持つ認証鍵で同様の演算を行ない，子機から送られた演算結果との一致を判定する。判定がOKの場合，呼接続を継続し，参考文献判定が NG の場合，呼を解放する。子機からオフフックボタン押下のキーコードを，付加サービス要求，確認に使用される 1） RCR STD-13 「250MHz/380MHz 帯コードレス電話の無線局の無線設ファシリティメッセージにユーザー情報として乗せ送信する。 DISC（Disconnect），UA で FACCH を切断する。子機からの無アンリツテクニカル No.76 Oct. 1998 備標準規格」 2） RCR STD-28 「第二世代コードレス電話システム標準規格」 131 コードレス電話機